单片机|**51 stm8 arduino esp8266 esp32 stm32 树莓派等单片机使用对比** 嵌入式硬件|stm32

摘要：该文总结了(STC)51，STM8，Arduino，ESP8266/ESP32，STM32，树莓派等单片机的优缺点及使用情况，重点对比了ESP32和STM32的性能和使用范围。在今后一段时间里ESP32和STM32仍旧会被广泛应用。当然更需要根据不同的使用情况，选择更加适合的单片机。
1、51单片机/STC单片机：（低成本，寄存器编程）
最经典，使用最为广泛的8位单片机，广泛应用于低端市场。
主要优势：1、价格十分低是最大的优点，自从国产化之后，价格很低。2、开发资料十分丰富。3、完整的按位逻辑操作系统。
主要缺点：1、运行速度慢，性能与stm32单片机等相比相差很多，适用于对性能要求不高的场合。2、通信接口，定时器，中断等外设不如stm32丰富，片上资源较少，使用十分注意内存的使用。
STC公司（南通国芯微电子有限公司），已经占有了全球80%以上的51单片机的市场份额。近几年STC公司对51单片机进行了改进，所以运行速度、外设、稳定性等都有了很大的提升，而价格仍旧非常低。
2、STM8：（低成本，库函数编程）
STM8和51都是8位单片机，同样应用于低端市场，支持寄存器开发和库函数开发。与51单片机相比，stm8外设更多，在正常使用情况下stm8比51更有优势。但在恶劣环境中，51单片机比stm8抗干扰能力更强。

3、Arduino：（在国外很流行，国内开源环境不好）
主要优点：1、Arduino最大的优势就是开源，软硬件完全开放，技术上不做任何保留。能根据现有丰富的库进行更改就能做复杂的项目。
2、上手速度很快，学习者不需要懂单片机硬件和寄存器原理。
3、代码可读性高，指令简单，只需要有一点C语言基础就能上手。
缺点：1、正版Arduino板价格稍贵。
2、适合用于DIY项目。
3、在国内误导下由于该开发板上手很快，中学生都能玩的转，被挂上低端玩具的名头。实际上该开发板性能碾压51和stm8。稳定性需要进一步确认。
4、ESP8266和ESP32：（性能很强，广泛用于物联网）
乐鑫聚焦物联网领域好多年了，先是推出了ESP8266这样的低价wifi芯片，安信可又推出了基于该芯片的wifi模组，使得基于wifi的物联网行业进步了一大块。要知道，传统的wifi模组，即便是最便宜的也要几十块钱。而ESP8266的出现，直接把价格控制在10元左右。2016年，乐鑫推出了ESP32，它的性能相比ESP8266又向前迈进了一大步，价格20元左右，同价格区间内几乎看不到对手。

外设对比			性能对比
外设	ESP8266	ESP32	模块	ESP8266	ESP32
GPIO	9个	24个	CPU核心数	单核	双核
I2C	任意IO	任意IO	主频	80M/160MHz	240Hz
SPI	支持	支持	蓝牙	无	蓝牙4.2
串口	1个	3个	WiFi速度	72.2Mbps	150 Mbps
以太网MAC		支持
PWM		任意IO
DAC转换		支持
ADC转换		支持
CAN总线		CAN2.0

根据表中可见ESP32可用引脚比ESP8266更多，且性能上升了不止一倍，有了ESP32一般都不用ESP8266了。ESP32总结下来：
优点：1、双核处理器能够多线程实时处理
2、高速主频240MHZ，对比STM32F1的72MHZ和STM32F4的168MHZ，速度快很多，而且价格上比STM系低很多。
3、自带蓝牙和Wifi，不用另外购置模块，降低了成本。
4、编程上可以使用arduino环境，编程难度比STM32低很多，开源项目很多，开发速度很快。
缺点：引脚数量过少仍旧是ESP32的弊端之一
在小吃机开发中需要大量的IO口来检测开关状态，同时需要大量引脚控制电机，因此选择了STM32。
但ESP32的性能、物联网开发以及价格上的优势都在STM32之上。
5、STM32：（目前国内主流的控制单片机）
STM32是一种基于ARM架构的32位微控制器。
优点如下：
1、通讯接口十分丰富，如USART，I2C，SPI，CAN，以太网通讯等。
2、可用GPIO数量非常多，可以控制大量设备。
3、定时器数量很多，中断系统也十分完善，能实现非常复杂的逻辑。
4、多路ADC和DAC功能，可用于读取大量传感器等。
5、可运行Free RTOS，RT thread，UCOS等实时操作系统，可用于控制复杂系统。
6、可连接SD卡，LCD屏，有摄像头接口，可读取USB功能等。
缺点：
1、目前国际芯片形势不好，价格一直在上涨。但STM32F1系列价格相较于STM32F4系列价格会低很多，如果不需要以太网、摄像头和DACD等功能时可以考虑F1系列。
2、上手有一定难度，需要一定的时间。
（目前小吃机购买使用的stm32）STM32F407ZGT6：
STM32：ARM内核32位微控制器。F：代表stm32子系列。407：ARM Cortex-M4内核，高达1MB闪存/192+4KB RAM，包含以太网，USB，和摄像头等接口。Z：144针脚。G：1MKb 闪存(大容量)。T：LQFP封装类型。6：工作温度范围-40~85℃。
命名规则：

STM32	F	407	Z	G	T	6	B	xx
1	2	3	4	5	6	7	8	9

1、产品系列：
STM32代表ST品牌Cortex-Mx系列内核（ARM）的32位MCU；
2、产品类型：
F：通用快闪（Flash memory）；L：低电压（1.65～3.6V）；F类型中F0xx和F1xx系列为2.0～3.6V；F2xx和F4xx系列为1.8～3.6V；W：无线系统芯片，开发版。
3、产品子系列：
050：ARMCortex-M0内核；051：ARMCortex-M0内核；
100：ARMCortex-M3内核，超值型；101：ARMCortex-M3内核，基本型；102：ARMCortex-M3内核，USB基本型；103：ARMCortex-M3内核，增强型；105：ARMCortex-M3内核，USB互联网型；107：ARMCortex-M3内核，USB互联网型、以太网型；108：ARMCortex-M3内核，IEEE802.15.4标准；151：ARMCortex-M3内核，不带LCD；152/162：ARMCortex-M3内核，带LCD。
205/207：ARMCortex-M3内核，不加密模块。（备注：150DMIPS，高达1MB闪存/128+4KBRAM，USBOTGHS/FS，以太网，17个TIM，3个ADC，15个通信外设接口和摄像头）
215/217：ARMCortex-M3内核，加密模块。（备注：150DMIPS，高达1MB闪存/128+4KBRAM，USBOTGHS/FS，以太网，17个TIM，3个ADC，15个通信外设接口和摄像头）
405/407：ARMCortex-M4内核，不加密模块。（备注：MCU+FPU，210DMIPS，高达1MB闪存/192+4KBRAM，USBOTGHS/FS，以太网，17个TIM，3个ADC，15个通信外设接口和摄像头）。
415/417：ARMCortex-M4内核，加密模块。（备注：MCU+FPU，210DMIPS，高达1MB闪存/192+4KB RAM，USBOTGHS/FS，以太网，17个TIM，3个ADC，15个通信外设接口和摄像头）。
4、管脚数：
F：20针脚；G：28针脚；K：32针脚；T：36针脚；H：40针脚；C：48针脚；U：63针脚；R：64针脚；O：90针脚；V：100针脚Q：132针脚；Z：144针脚；I：176针脚；
5、Flash存存容量：
4：16KBflash；（小容量）；6：32KBflash；（小容量）；8：64KBflash；（中容量）；B：128KBflash；（中容量）；C：256KBflash；（大容量）；D：384KBflash；（大容量）；E：512KBflash；（大容量）；F：768KBflash；（大容量）；G：1MKBflash；（大容量）
6、封装：
T：LQFP；H：BGA；U：VFQFPN；Y：WLCSP/WLCSP64；
7、温度范围：
6：-40℃-85℃；（工业级）；7：-40℃-105℃；（工业级）
8、内部代码：
“A” or blank；A：48/32脚封装；Blank：28/20脚封装；
9、包装方式：
TR：带卷；XXX：盘装；D：电压范围1.65V–3.6V且BOR无使能；无特性：电压范围1.8V-3.6V且BOR使能；
6、树莓派：（复杂计算，如图像识别等）
树莓派是一种微型电脑，主要运行Linux操作系统，连上屏幕、鼠标和键盘就是一个电脑了，可以进行复杂计算，例如图像处理等。有操作系统就意味着可以直接在系统上进行编程，而单片机需要在电脑上编译烧录。
缺点就是：相较于单片机价格很贵。工业控制上，进行大量计算时性能有所不足，直接在电脑上计算可能更好。更适合小型智能化设备。
总结：
1、51和stm8更适合低端市场，如遥控器、小家电、小玩具中。当然STC公司经过升级的stc51单片机也可以考虑使用在工业控制中。
2、Arduino所有硬件和软件全部免费，有丰富的开源项目，且对开发者要求不高，可以快速上手。但由于国内专业人士的偏见，Arduino目前不适合商用（个人看法）。
3、esp32性能极强，性价比很高，自带蓝牙和WiFi，而且各种接口和外设都十分丰富，但是数量上却力不从心。如果需要控制的东西较少，在esp32的IO口允许范围内，绝对是最好的选择。也可以运行实时操作系统。
4、stm32各种接口和外设都十分全面，基本囊括了目前所有需要，且定时器、中断、PWM通道等数量极多，可用于大量开关和传感器的监测，以及大量控制电机等。而且可以运行实时操作系统，工控领域也应用广泛。而且stm32型号很多，可根据需要选择适合的型号，各种型号程序之间的移植也不复杂，方便程序的借鉴使用。相比于esp32，stm32只有单核心，且即使是stm32f4系列主频也只有168MHz，性能上不如esp32，如果需要WiFi时另外需要购买模块。
【单片机|**51 stm8 arduino esp8266 esp32 stm32 树莓派等单片机使用对比**】另外，工业控制中，当工况恶劣时，PLC控制更具有优势。当然除了这六种还有其他类型单片机，由于尚未接触，故不做论述。