1. 8051 与 AndesCore™
本文将介绍使用 8051 与 AndesCore™差异事项，并对两种 CPU 系统相关事项做说明，后面再介绍从 8051 移植到 AndesCore™上注意事项，举中断向量表及异常处理函数的例子说明差异及移植，最后简要介绍 AndesCore™在 MCU 应用的三款 CPU: N705,N801 和 N968A。
2. 8051 与 AndesCore™ 常見差異事項
2.1. 位宽的差异
位宽是指处理器一次执行指令的数据带宽。8051 是 8 位宽的处理器， 而AndesCore™是 32 位宽的处理器，支持 32 位与 16 位的混合指令集，位数越宽，在数据的处理方面就更有效率。
2.2. 指令差异
8051 汇编语言共有 111 条指令集，AndeStar™的 V3m 指令集有 157 条， AndeStar™的 V3 指令集有 200 多条，两种 CPU 的指令集大概可以分为以下几类：算术运算，如加，减，乘，除等操作；数据传送，如数据在缓存器与内存间的传送，赋值等；逻辑跳转，如函数呼叫，无条件跳转，条件跳转，中断返回等；在AndesCore™中还有特权模式的指令部分，关于两种指令集的具体差别， 可以分别参考对应的指令集介绍文档。
2.3. 地址空间映射差异
AndesCore™使用 memory map 方式映射地址空间，主要有两种，内存的空间映射，如其中的 RAM 或 ROM 地址，它们用于存放程序运行时的代码和数据，在 AndesCore™上代码在 link 后，程序运行的代码和数据地址会最终确定， Andes 提供了一个简便的 link script 工具 SaG，可以很方便的对系统中可用的内存空间进行分配设定。
另一个是外围所对应的地址空间，可以通过查看 SoC 对应的手册了解对应的外围映射的空间范围及相应的使用方法。
2.4. 堆栈设置差异
8051 的堆栈的起始位置是固定的（部分衍生 8051 可以做程序设定），它通常固定在芯片内的 RAM 中，8051 内存空间有限，非常小，程序中所使用的变量存放于特定的数据空间中，并不会放在堆栈空间，所以在 8051 中所需要的堆栈空间很小。而对于AndesCore™来说，堆栈可以设置在任意合适的RAM 上。程序运行时所有的局部变量都存放在堆栈中，只需要确保在设计系统的时候有足够的堆栈空间。在 AndesCore™中有$sp 寄存器记录堆栈位置，这需要在系统上电或者是系统 reset 后初始化时进行设置。
2.5. 代码和资料的存储差异
在 8051 系列单片机中，数据存储区可以分为内部数据存储区以及外部数据存储区。
内部数据存储区有几个区别：data，bdata，idata。
data : 片内 RAM 直接寻址区。bdata: 片内 RAM 位寻址区。idata: 片内 RAM间接寻址区。
外部数据存储区又有：xdata，pdata。
xdata 和 pdata：是外部存储区，有些芯片会带有 XRAM。
在有些开发工具中，如 Keil，可以通过设置存储模式来处理，存储模式决定了默认的内存类型,此内存类型将应用于函数参数,局部变量和定义时未包含内存类型的变量。
SMALL 所有的变量存放在片内 RAM（data 区间）
COMPACT 所有的变量存放在外部存储区 (pdata 区间)
LARGE 所有的变量存放在外部存储区（xdata 区间）
AndesCore™以内存映射的方式，内存空间不会有特别的限制，就是说不会像 8051 那样需放在某处区间，这样的设计更方便灵活，允许程序代码和数据在可用的空间里自由放置。
有时候需要将某段代码或者数据存放在指定的位置上，在 8051 中，可以在代码中使用”at”关键词，但该关键词是 8051 中所特有的，会造成可移植性和维护的问题，在 AndesCore™上，提供了一种简便的 link script 工具，如上所提到的SaG 工具，在 C 代码中使用 GNU 标准的语法格式，在 link 之后相应的代码和数据将存放于指定的位置，这样可以避免在代码中使用”at”该平台相关的属性设置。
2.6. 数据类型及对齐差异
8051 和AndesCore™是不同类型的CPU,它们所使用的数据类型所对应的宽度也不同，如下表所示：
在链接完成后数据通常都会按照本身的属性对齐，比如 int 类型则会 4 bytes 对齐，short 则会 2 bytes 对齐。这样的存放方式可以提高 CPU 对数据读取时的效率。虽然 AndesCore™是 32bit 的 CPU， 在只需要 8bit 和 16bit 的数据时能节省存储空间，但在处理 16bit 和 32bit 的资料上则有更高效。
在 8051 中有 sbit 关键词用于设置对特殊功能缓存器 SFR 的直接 access， 8051 的特殊功能缓存器分布在内存地址 0x80 到 0xFF 处，如下表：
sbit 是 8051 扩展的变量类型，非标准 C 语法，移植的时候需要将其修改成标准 C 操作语法，另外在 AndesCore™中，所有的缓存器都是单独存在的，不会占用内存的空间。
2.7. 指標使用差異
8051 中兩種類型的指標，分別是記憶體指標和通用指標，通用指標由 3 個位元組組成，第一個位元組用來指明對應的記憶體類型，所以這種類型的指標類型佔用空間更大也更慢，記憶體指標只能用來訪問指定類型的記憶體空間。
而在 AndesCore™上指标不会有这方面的限制，它是一个 32bit 的数据，普通的缓存器就可以存放指针内容，可以访问到系统 4G 范围内的空间
（N705,N801 地址空间只有 16M,N968A 以上的 CPU 地址空间可达 4G）。
2.8. 函数声明差异
在 8051 中由于堆栈空间有限，如果有函数是可重入的，需要在函数声明的时候用关键词 reentrant 做说明。8051 的中断处理函数则需要使用关键词interrupt 声明，中断处理函数有时也需要用 using 关键词指明哪一缓存器组会被使用到。
在 AndesCore™中，都采用标准的 C 语法，在声明函数时并不需要这些附加的声明。AndesCore™遵行底层的 ABI 机制，编译程序处理底层的缓存器及堆栈相关机制。对于上层用户来说是透明的。
3. 系统相关事项说明
3.1. 操作模式
8051 只有一种 mode，AndesCore™有两种 mode，分别是 superuser mode 和 user mode，当系统上电启动时是在 superuser mode，或者当系统进入到中断或者异常时也进入到 superuser mode，当从中断或者是异常返回后，会返回到 user mode。由于 8051 没有mode 切换的问题，所以在移植的时候只需要理解 AndesCore™在 mode 方面的机制就可以。
3.2. 系统的启动
8051 和AndesCore™的系统启动过程类似，通常在 0 地址存放中断向量表， 第一个向量表是 reset，当系统上电或者是 reset 后，经过该向量会跳转到一个启动函数中，该启动函数会完成系统启动所必要的步骤，比如设置 CPU，初始化 SoC，清理内存，初始化 C 运行环境等, 最后完成所有的准备后跳转到 main 函数。
3.3. 中断处理
8051 有 5 个中断源，通常中断向量表只是一个跳转，会跳到真正的中断处理函数，8051 只能设置成两级的中断优先级。
AndesCore™包含了 9 个内部异常，中断向量号对应于从 0 到 8, 9 之后对应于外部中断，在 Internal Vector Interrupt Controller （IVIC）mode 时可支持 32 个外部中断，
当 External Vector Interrupt Controller（EVIC） mode 时由外部中断控制器决定,最多有 64 个。
中断的处理由以下几部分组成：
1. 实现中断处理函数
可以用汇编语言实现 8051 的中断处理函数，也可以用 C 来实现，在 8051 中 C 实现的中断处理函数会有一个”interrupt”的关键词，如果有缓存器 bank 被使用到，还要加上”using”关键词。如果要将中断处理函数固定在特定位置还需要使用”at”关键词，而 AndesCore™使用的是标准的 C 语法，不需要为中断处理函数做这些设置。
2. 中断向量表的产生
8051 中断向量表摆放在 0 开始的位置，在 AndesCore™中硬件可以设
定启动地址，通常设为 0 地址，也可以是非 0 地址，中断向量表存放在对应系统启动地址处。在程序编写过程中可以通过标准的 gnu 语法再加上 link script 的 SaG 工具，以使产生的中断向量表在连结的时候存放于特定的位置。
3. 中断配置
在 8051 中，需要做以下设置
1. IE 寄存器中Individual Interrupt Enable 位设 1
2. IE 寄存器中 EA(Enable All)位设 1
3. 当是外部中断时，配置相关的 pin 为输入，并设置对应的触发属性为 edge 或 level 触发。
而在 AndesCore™中需要做以下設置：
1.设置 CPU IVIC 或者 EVIC mode
2.设置INT_MASK 位
3. 设置中断的优先级
4. 关于异常处理差异
在8051 中没有异常处理向量，所以在8051 中并没有这部分的处理函数， 在 AndesCore™中有一些系统的异常处理向量，比如 Machine Error, General Exception, 建议在 AndesCore™上实现对应的处理函数,当发生这类异常时做一些基本的处理。
3.4. 时序和延迟
在 8051 中可以采用 NOP 指令来延迟，在 AndesCore™中也有 NOP 指令来达到类似目的。
3.5. 电源管理
8051 单芯片中有两种省电方式，分别是空闲方式和掉电模式,单芯片处于空闲工作方式时，CPU 处于睡眠状态，它的芯片内其它部件还是会继续工作，芯片内 RAM 的内容和所有专用缓存器的内容在空闲方式期间都被保存下来了, 可以通过中断或者硬件复位来终止空闲工作方式。单芯片处于掉电工作方式时，芯片内的振荡器停止了工作，因此它的一切都被迫停止了。但芯片内 RAM 的内容和专用缓存器的内容一直保持到掉电方式结束为止。掉电方式的唤醒方式只有一种，就是硬件复位。
在AndesCore™上，可以通过软件 standby 指令使 CPU 进入到低功耗模式， 通常标准 c 代码并不能直接控制硬件，Andes 的 compiler 提供了 intrinsic 函数来做到这点。分别是： nds32_standby_no_wake_grant(), nds32_standby_wake_grant(), nds32_standby_wait_done().指定系统进 入低功耗模式时被唤醒的方式，分别是外部中断的中断唤醒，电源管理模块唤醒， 和中断配合电源管理模块唤醒，可以根据系统需要分别设计。
4. 从 8051 移植到 AndesCore™ 上注意事项
从一个 8051 工程，当移植到 AndesCore™上时有以下注意事项：
1.内存映射，代码和数据摆放位置相关的设置。
2.可以不必考虑变量数目，或者是函数的 overlay, 因为在 32bit 的 AndesCore™上开发时内存空间通常不会像 8051 那样小。
3. 如果空间允许，在 AndesCore™上尽量使用 32bit 的数据类型，这样效率会更高。
4. 在 8051 上用于表示内存区域属性的标志如(idata, xdata, bdata, pdata等)在 AndesCore™上可以移除。
5. 在 8051 上不需要设置内存区块模式，比如：small, compact, large 等。
6. 在 8051 上用于表示对象远近的属性”near” 和”far”, 都可以移除，AndesCore™上的指标的访问可以达到所有地址空间。
7. 在中断处理函数中不需要像 8051 那样指定哪块缓存器块会被用到的关键词”using”。
8. 在 8051 上中断处理函数就和普通的函数一样，不需要设置其它的关键词， 如 interrupt。
9. 如果有 8051 汇编部分移植到 AndesCore™，需要重新实现，尽可能的用 c 来实现，便于维护和调试。
10. 在 8051 中使用到的#progma 相关部分需要删除。
11. 在 AndesCore™中函數不需要声明为”reentrant”属性。
12. 如果使用了数学运算，在 8051 中默认是使用 32bit 单精度浮点，如果要保持和 8051 中相同的精度，需要将函数名做一些调整，如将 sin()改成sinf()。
5. 中断向量及异常处理函数例子
以中断向量及中断处理函数的例子说明差异及移植。
5.1. 汇编实现中断向量表
[8051]
该例子显示怎样用汇编设置 8051 的中断向量和中断处理函数，在 8051 汇编中 ORG 指定了后面汇编代码的位置，后面的中断向量通常是一个跳转语句。如下例第一个向量跳到主函数 MAIN 函数中，另外一个外部中断1,也是一个跳转指令：LJMP INT 到后面的用汇编实现的中断处理函数 INT 中。
[AndesCore™]
该例子显示怎样用汇编设置AndesCore™的中断向量表和中断处理函数, 该例子中 exception_vector 是中断向量表的 label, 后面分别表示第 0,1,2,3…个中断向量，它们只是简单的跳转指令，跳到具体的执行实体中去，如 vector 0 跳到_start,做系统相关的初始化操作，_start 是系统启动代码，用汇编语言来实现。vector 9 后面对应的是外部中断，中断处理函数如 OS_Trap_Interrupt_HW0， OS_Trap_Interrupt_HW1… 它通常用 C 来实现，可以参考后面 5.2 章节的AndesCore™中断处理函数范例。
在上面用汇编设置 AndesCore™的中断向量表的例子中，我们需要将中断向量表最终设定在 0 地址处，可以通过 section 语法配合 SaG 工具实现，例子中我们设定该段的 section 名为.vector, 所以在 SaG 中，我们自定义一个USER_SECTION 为.vector，并将.vector 放在 0 开始的地方并作为第一个section。
通过上面的 SaG 语法，并使用 Andes 提供的 SaG 转 ld 的工具，可以产生类似以下的 ld，在工程进行链接的时候选择该 ld 时就能确保 .vector 链接的地址位于 0 处。
5.2. 中断处理函数的 C 实现
[8051]
怎样用 C 写 8051 的中断处理函数范例 
[AndesCore™]
怎样用 C 写 AndesCore™的中断处理函数范例 
6. 适用于 MCU 的 Andes CPUs
Andes 有三款非常适用于 MCU 应用的 CPU,分别是：N705,N801,N968A,如下图所列：
N705 和 N801 分别采用了两级和三级流水线，都具有很低的功耗和很好的性能，当应用需要的频率较低时，使用两级流水线的 N705 能发挥出更好的性能和更低功耗的特性，相比于 8051，两级流水线的 N705 在频率方面高出许多，比如在 TSMC 40nm LP 工艺下能跑到超过 240MHz，所以完全能胜任 8051 的应用需求。N968A 使用了五级的流水线，同样有低功耗的特性和很好的性能，同时该款 CPU 具有很强的可配置性，如支持多种总线接口，还支持了专门为audio 的加速指令，N968A 是一个性能好，功耗低，又具备强大的可配置特性， 适合于多种应用。
7. 总结
AndesCore™使用标准的 C 语法开发，方便快捷，同时作为 32 位 RISC（精简指令集）架构的 CPU，AndesCore™有多款适用于 MCU 应用的 CPU,相对于8051 具有功耗，性能方面优势。