由于新冠疫情的影响，全球供应链受到了极大的影响，众多芯片价格更是一涨再涨，以出货量最大，应用面最广的stm32f103系列为例，价格由正常价格的7元左右一片涨到了80多元一片，价格整整涨了十多倍。更严重的问题是，你很可能面临着，即使有钱也拿不到货的境地，供货周期长达三个月，这无论是在bom成本上还是交付上都是无法接受的。正是由于这样的困难，国产的芯片迎来了波替换潮，对于一些要求不高的嵌入式应用场合，stc系列51单片机，由于其极低的价格、稳定的货源，成为不错的选择之一。

stm32f103c8与stc8a8k64d4对比主要资源对比

最重要的是： STC有现货

   针对stc8a8k64d4的硬件资源，由于其没有硬件乘除法，导致其在需要进行大量数据计算的应用场景上效率低下，对于一般的应用场景，stc在硬件资源上完全够用，在现有的供应链条件下，STC是一个非常不错的选择。

  俗话说有利就有弊，STC带来了不少的硬件成本优势，但是其在编程上却带来了一些不适应，我们在代码编写时，需要特别注意。

  由于stc系列单片机是基于51架构，虽然它在内核上进行了加强，但是由于时代的局限性，51架构和现代的MCU架构相比，存在不少的差距。由于现代编译器不断的演进，我们大部人都是使用C语言进行编程，这在一定程度上，帮助我们屏蔽了架构层面的巨大差异。而且由于架构的落后，再加宏晶公司与ST公司本身在IP上面的技术差距，这导致我们在使用STC51的外设时，也有很大的差异。下图是51的架构和stm32的架构，可以看出明显的差距。

编程模型的区别 -- 函数重入

  对于C语言的编程模型（请参看我前面的文章《C语言代码组成 - BSS、Data、Stack、Heap、Code、Const》），51和ARM在处理stack上，有巨大的区别。51加架构中，sp指针指向的区域是pdata区域，这个区域最大情况只有256个字节，作为栈来说，是不可能用来分配局部变量的。因此keil编译器对于临时变量，采用了一种叫作变量覆盖的技术，即多个函数使用同一区域作作为临时变量区，下一个函数调用运行时，会将上一个函数运行的临时变量覆盖掉。这样就解决了栈空间不足的问题。而且因为没有进出栈的操作，也提高了代码效率。但这带来的最大的问题就是函数重入问题，即51代码全部是不可重入的，如果一个函数在中断中被调用，那就意味着这个函数必须是可重入的，才能正常运行，而且这个中断函数所调用的下级函数也必须是可重入的。如何解决重入问题：

1. keil通过模拟堆栈技术，可以实现函数的重入，通过增加关键字 reentrant 将一个函数定义为可重入函数；
2. 将需要重入的函数定义为原子操作，即进入该函数时，禁止全局中断，执行完成后，开启全局中断；
3. 中断函数中不调用其它函数，只是置标志，进行变量操作，然后再在main的主循环中查询标志，再执行相应的操作；

以上三种方法，各有缺点，方法一简单粗爆，需要消耗更多的资源；方法二会导致中断响应不及时；方法三导致中断响应不及时。所以用户需要根据项目特点，使用合适的策略；

函数传参

  C51通过寄存器传递参数，最多只能传递三个参数

1. 对于三个或者三个以内的参数，使用寄存器传参；
2. 对于多于三个的参数，可以定义为xdata变量进行传参；
3. 将函数定义为可重入函数使用栈进行传参数；

乘除法

  由于51没有硬件乘除法，而且是8位机，对于除法指令，十分耗时，这会导致程序响应慢。对于除法指令，尽量使用移位操作来代替。

调试问题

  STC51是没有像arm那样的jtag调试接口，下载程序和调试是通过串口进行的，但是在使用串口进行单步调试时，非常不稳定，经常通讯不上，导致调试失败。在实际项目中，我是使用uart打印log来进行调试。由于打印的字符串是定义在常量区，过多的打印会导致代码量增大，所以要合理的使用打印。

串口驱动优化

  由于STC51的串口只有发送完成中断和接受完成中断，而没有接受空闲中断，这就需要我们使用特殊的处理方式，具体方法可以参见我前面的文章《串口接收中的帧同步》。代码如下

//收发数据的数据结构 typedef struct{ u8 id; //串口号 u8 TX_read; //发送读指针 u8 TX_write; //发送写指针 u8 B_TX_busy; //忙标志 u8 RX_Cnt; //接收字节计数 u8 RX_TimeOut; //接收超时 u8 B_RX_OK; //接收块完成 } COMx_Define; u8 xdata TX1_Buffer[COM_TX1_Lenth]; //发送缓冲 u8 xdata RX1_Buffer[COM_RX1_Lenth]; //接收缓冲 //定时器中断 //用来判断帧超时, 在1ms中断中调用 void Serial_HookMs(void){ if(COM1.RX_TimeOut > 0){ COM1.RX_TimeOut --; } else { //if(COM1.RX_Cnt > 0){ //COM1.B_RX_OK = 1; //} } } //中断函数，发送中断和接受中断 void UART1_ISR_Handler (void) interrupt UART1_VECTOR{ if(RI){ RI = 0; if(COM1.RX_Cnt >= COM_RX1_Lenth) COM1.RX_Cnt = 0; RX1_Buffer[COM1.RX_Cnt ] = SBUF; COM1.RX_TimeOut = TimeOutSet1; } if(TI){ TI = 0; if(COM1.TX_read != COM1.TX_write){ SBUF = TX1_Buffer[COM1.TX_read]; if( COM1.TX_read >= COM_TX1_Lenth) COM1.TX_read = 0; } else COM1.B_TX_busy = 0; } } int Serial_Read(UART_Port_t port, uint8_t* pmsg, int msg_size){ COMx_Define *com = NULL; int len = 0; uint8_t *rbuff = NULL; switch(port){ case UART1: com = &COM1; rbuff = RX1_Buffer; break; default: return -1; } if((com->RX_TimeOut == 0) && (com->RX_Cnt > 0)){ if(msg_size < com->RX_Cnt){ return -2; } len = com->RX_Cnt; memcpy(pmsg, rbuff, len); com->RX_Cnt = 0; return len; } return -3; } //采用中断发送 int Serial_Write(UART_Port_t port, uint8_t* pmsg, int len){ COMx_Define *com = NULL; uint8_t *sbuff = NULL; int i; int s_buff_max = 0; void (* uart_send)(u8 dat); switch(port){ case UART1: com = &COM1; sbuff = TX1_Buffer; uart_send = TX1_write2buff; s_buff_max = COM_TX1_Lenth; break; default: return -1; } if(com->B_TX_busy != 0){ //发送中 return -2; } //剩余空间不够 if((s_buff_max - (com->TX_write s_buff_max - com->TX_read) % s_buff_max) < len){ return -3; } //将数据考贝到缓冲区中； for(i = 1; i < len; i ){ sbuff[com->TX_write] = pmsg[i]; com->TX_write ; com->TX_write %= s_buff_max; } uart_send(pmsg[0]); return len; }

使用串口的收发中断以避免阻塞式的收发，用定时器实现帧间隔判断来判断是否是完整一帧，这样极大的增加了程序的效率。

IIC驱动库的坑

  在项目中，使用STC8A的IIC操作外设时，新焊接的板子，会出现不断复位重启的现象，通过加打印定位程序是卡死在iic操作中，通过分析程序，在iic的驱动中存在等应答的操作，这是一个死循环，如下：

void Wait(void){ while (!(I2CMSST & 0x40)); I2CMSST &= ~0x40; }

  由于新焊接的板子，存在虚焊的问题，导到IIC应答失败，这就使IIC永远 收不到应答，从而死在wait中，看门狗无法喂狗，导致复位。将驱动改为如下：

void Wait(void){ u32 i = 0; while (!(I2CMSST & 0x40)){ i ; if(i > 250){ break; } } I2CMSST &= ~0x40; }

通过增加超时机制，来避免永远无法应答的问题。

ADC的坑

  在项目中，使用ADC采集变送器的电压信号，当ADC采集到的值大于某个值时，输出开关信号，实际中，ADC采集是在主循环中做的，主循环约为1ms，当突然接入电压信号时，差不多要3~4ms，才会输出开关信号，存在很大的时延。按理来说，时延应该在一个循环周期以内，即1ms以内才是正常的。而通过通讯口读取出来的稳定值是正确的。最后通过打印ADC转换值，才发现ADC的值是有一个较缓的上升过程，这是由于ADC的输入电阻和采样电容较大导致的，具体的请参看前面的文章《AD转换中的采样电容和输入电阻》。即使通过调整参数，增加采样时间，依然无法解决此问题，最后解决的办法是连续多次转换（多次测试后为4次），取最后一次的结果作为效值，从而解决此问题。

数据类型

  由于C51是8位单片机，其数据类型长度与ARM相比还是很大区别的，比如int在keil c51中，默认是 16位的。如果在调用外部第三方库时，稍不注意，很容易出现数据溢出。具体的可以参看stc8a库中的type_def.h文件。

  由于STC51的外设功能相对简单，而且STC的示例完成度很高，使用起来还是很方便，从32位机转到51，在前期会有一个磨合的过程，由于编译器的错误提示功能的强大，再加上网上资源的丰富，一般的问题，基本都能很快解决。总的来说，对于一些适合的应用场景，STC的51单片机是个不错的选择。