1. 8051 與 AndesCore™
本文將介紹使用 8051 與 AndesCore™差異事項，並對兩種 CPU 系統相關事項做說明，後面再介紹從 8051 移植到 AndesCore™上注意事項，舉中斷向量表及異常處理函數的例子說明差異及移植，最後簡要介紹 AndesCore™在 MCU 應用的三款 CPU: N705,N801 和 N968A。
2. 8051 與 AndesCore™ 常見差異事項
2.1. 位寬的差異
位元寬是指處理器一次執行指令的資料頻寬。8051 是 8 位寬的處理器， 而AndesCore™是 32 位寬的處理器，支援 32 位與 16 位元的混合指令集，位元數越寬，在資料的處理方面就更有效率。
2.2. 指令差異
8051 組合語言共有 111 條指令集，AndeStar™的 V3m 指令集有 157 條， AndeStar™的 V3 指令集有 200 多條，兩種 CPU 的指令集大概可以分為以下幾類：算數運算，如加，減，乘，除等操作；資料傳送，如數據在暫存器與記憶體間的傳送，賦值等；邏輯跳轉，如函數呼叫，無條件跳轉，條件跳轉，中斷返回等；在AndesCore™中還有特權模式的指令部分，關於兩種指令集的具體差別， 可以分別參考對應的指令集介紹文檔。
2.3. 位址空間映射差異
AndesCore™使用 memory map 方式映射位址空間，主要有兩種，記憶體的空間映射，如其中的 RAM 或 ROM 位址，它們用於存放程式運行時的代碼和資料，在 AndesCore™上代碼在 link 後，程式運行的代碼和資料位址會最終確定， Andes 提供了一個簡便的 link script 工具 SaG，可以很方便的對系統中可用的記憶體空間進行分配設定。
另一個是週邊所對應的位址空間，可以通過查看 SoC 對應的手冊瞭解對應的週邊映射的空間範圍及相應的使用方法。
2.4. 堆疊設置差異
8051 的堆疊的起始位置是固定的（部分衍生 8051 可以做程式設定），它通常固定在晶片內的 RAM 中，8051 記憶體空間有限，非常小，程式中所使用的變數存放於特定的資料空間中，並不會放在堆疊空間，所以在 8051 中所需要的堆疊空間很小。而對於AndesCore™來說，堆疊可以設置在任意合適的RAM 上。程式運行時所有的區域變數都存放在堆疊中，只需要確保在設計系統的時候有足夠的堆疊空間。在 AndesCore™中有$sp 暫存器記錄堆疊位置，這需要在系統上電或者是系統 reset 後初始化時進行設置。
2.5. 代碼和資料的存儲差異
在 8051 系列單晶片中，資料存儲區可以分為內部資料存儲區以及外部資料存儲區。
內部資料存儲區有幾個區域：data，bdata，idata。
data : 片內 RAM 直接定址區。bdata: 片內 RAM 位定址區。idata: 片內 RAM間接定址區。
外部資料存儲區又有：xdata，pdata。
xdata 和 pdata：是外部存儲區，有些晶片會帶有 XRAM。
在有些開發工具中，如 Keil，可以通過設置存儲模式來處理，存儲模式決定了預設的記憶體類型,此記憶體類型將應用於函數參數,區域變數和定義時未包含記憶體類型的變數。
SMALL 所有的變數存放在片內 RAM（data 區間）
COMPACT 所有的變數存放在外部存儲區(pdata 區間)
LARGE 所有的變數存放在外部存儲區（xdata 區間）
AndesCore™以記憶體映射的方式，記憶體空間不會有特別的限制，就是說不會像 8051 那樣需放在某處區間，這樣的設計更方便靈活，允許程式碼和資料在可用的空間裡自由放置。
有時候需要將某段代碼或者資料存放在指定的位置上，在 8051 中，可以在代碼中使用”at”關鍵字，但該關鍵字是 8051 中所特有的，會造成可攜性和維護的問題，在 AndesCore™上，提供了一種簡便的 link script 工具，如上所提到的SaG 工具，在 C 代碼中使用 GNU 標準的語法格式，在 link 之後相應的代碼和資料將存放於指定的位置，這樣可以避免在代碼中使用”at”該平臺相關的屬性設置。
2.6. 資料類型及對齊差異
8051 和 AndesCore™是不同類型的CPU,它們所使用的資料類型所對應的寬度也不同，如下表所示：
在連結完成後資料通常都會按照本身的屬性對齊，比如 int 類型則會 4 bytes 對齊，short 則會 2 bytes 對齊。這樣的存放方式可以提高 CPU 對資料讀取時的效率。雖然 AndesCore™是 32bit 的 CPU， 在只需要 8bit 和 16bit 的資料時能節省存儲空間，但在處理 16bit 和 32bit 的資料上則有更高效。
在 8051 中有 sbit 關鍵字用於設置對特殊功能暫存器 SFR 的直接 access， 8051 的特殊功能暫存器分佈在記憶體位址 0x80 到 0xFF 處，如下表：
sbit 是 8051 擴展的變數類型，非標準 C 語法，移植的時候需要將其修改成標準 C 操作語法，另外在 AndesCore™中，所有的暫存器都是單獨存在的，不會佔用記憶體的空間。
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™上指標不會有這方面的限制，它是一個 32bit 的資料，普通的暫存器就可以存放指標內容，可以訪問到系統 4G 範圍內的空間（N705,N801 位址空間只有 16M,N968A 以上的 CPU 位址空間可達 4G）。
2.8. 函式宣告差異
在 8051 中由於堆疊空間有限，如果有函數是可重入的，需要在函式宣告的時候用關鍵字 reentrant 做說明。8051 的中斷處理函數則需要使用關鍵字interrupt 聲明，中斷處理函數有時也需要用 using 關鍵字指明哪一暫存器組會被使用到。
在 AndesCore™中，都採用標準的 C 語法，在聲明函數時並不需要這些附加的聲明。AndesCore™遵行底層的 ABI 機制，編譯器處理底層的暫存器及堆疊相關機制。對於上層用戶來說是透明的。
3. 系統相關事項說明
3.1. 操作模式
8051 只有一種 mode，AndesCore™有兩種 mode，分別是 superuser mode 和 user mode，當系統上電啟動時是在 superuser mode，或者當系統進入到中斷或者異常時也進入到 superuser mode，當從中斷或者是異常返回後，會返回到 user mode。由於 8051 沒有mode 切換的問題，所以在移植的時候只需要理解 AndesCore™在 mode 方面的機制就可以。
3.2. 系統的啟動
8051 和AndesCore™的系統啟動過程類似，通常在 0 位址存放中斷向量表， 第一個向量表是 reset，當系統上電或者是 reset 後，經過該向量會跳轉到一個啟動函數中，該啟動函數會完成系統啟動所必要的步驟，比如設置 CPU，初始化 SoC，清理記憶體，初始化 C 運行環境等, 最後完成所有的準備後跳轉到 main 函數。
3.3. 中斷處理
8051 有 5 個中斷源，通常中斷向量表只是一個跳轉，會跳到真正的中斷處理函數，8051 只能設置成兩級的中斷優先順序。
AndesCore™包含了 9 個內部異常，中斷向量號對應於從 0 到 8, 9 之後對應於外部中斷，在 Internal Vector Interrupt Controller （IVIC）mode 時可支援 32 個外部中斷，
當 External Vector Interrupt Controller（EVIC） mode 時由外部中斷控制器決定,最多有 64 個。
中斷的處理由以下幾部分組成：
1. 實現中斷處理函數
可以用組合語言實現 8051 的中斷處理函數，也可以用 C 來實現，在 8051 中 C 實現的中斷處理函數會有一個”interrupt”的關鍵字，如果有暫存器 bank 被使用到，還要加上”using”關鍵字。如果要將中斷處理函數固定在特定位置還需要使用”at”關鍵字，而 AndesCore™使用的是標準的 C 語法，不需要為中斷處理函數做這些設置。
2. 中斷向量表的產生
8051 中斷向量表擺放在 0 開始的位置，在 AndesCore™中硬體可以設定啟動位址，通常設為 0 位址，也可以是非 0 位址，中斷向量表存放在對應系統啟動位址處。在程式編寫過程中可以通過標準的 gnu 語法再加上 link script 的 SaG 工具，以使產生的中斷向量表在連結的時候存放於特定的位置。
3. 中斷配置
在 8051 中，需要做以下設置
1. IE 暫存器中 Individual Interrupt Enable 位設 1
2. IE 暫存器中 EA(Enable All)位設 1
3. 當是外部中斷時，配置相關的 pin 為輸入，並設置對應的觸發屬性為edge 或 level 觸發。
而在 AndesCore™中需要做以下設置：
1.設置 CPU IVIC 或者 EVIC mode
2.設置 INT_MASK 位
3. 設置中斷的優先順序
4. 關於異常處理差異
在8051 中沒有異常處理向量，所以在8051 中並沒有這部分的處理函數， 在 AndesCore™中有一些系統的異常處理向量，比如 Machine Error, General Exception, 建議在 AndesCore™上實現對應的處理函數,當發生這類異常時做一些基本的處理。
3.4. 時序和延遲
在 8051 中可以採用 NOP 指令來延遲，在 AndesCore™中也有 NOP 指令來達到類似目的。
3.5. 電源管理
8051 單晶片中有兩種省電方式，分別是空閒方式和掉電模式,單晶片處於空閒工作方式時，CPU 處於睡眠狀態，它的晶片內其它部件還是會繼續工作，晶片內 RAM 的內容和所有專用暫存器的內容在空閒方式期間都被保存下來了, 可以通過中斷或者硬體重定來終止空閒工作方式。單晶片處於掉電工作方式時，晶片內的振盪器停止了工作，因此它的一切都被迫停止了。但晶片內 RAM 的內容和專用暫存器的內容一直保持到掉電方式結束為止。掉電方式的喚醒方式只有一種，就是硬體重定。
在AndesCore™上，可以通過軟體 standby 指令使 CPU 進入到低功耗模式， 通常標準 c 代碼並不能直接控制硬體，Andes 的 compiler 提供了 intrinsic 函數來做到這點。分別是： nds32_standby_no_wake_grant(),
nds32_standby_wake_grant(), nds32_standby_wait_done().指定系統進 入低功耗模式時被喚醒的方式，分別是外部中斷的中斷喚醒，電源管理模組喚醒， 和中斷配合電源管理模組喚醒，可以根據系統需要分別設計。
4. 從 8051 移植到 AndesCore™ 上注意事項
從一個 8051 工程，當移植到 AndesCore™上時有以下注意事項：
1.記憶體映射，代碼和資料擺放位置相關的設置。
2. 可以不必考慮變數數目，或者是函數的 overlay, 因為在 32bit 的AndesCore™上開發時記憶體空間通常不會像 8051 那樣小。
3. 如果空間允許，在 AndesCore™上儘量使用 32bit 的資料類型，這樣效率會更高。
4. 在 8051 上用於表示記憶體區域屬性的標誌如(idata, xdata, bdata, pdata等)在 AndesCore™上可以移除。
5. 在 8051 上不需要設置記憶體區塊模式，比如：small, compact, large 等。
6. 在 8051 上用於表示對象遠近的屬性”near” 和”far”, 都可以移除，AndesCore™上的指標的訪問可以達到所有位址空間。
7. 在中斷處理函數中不需要像 8051 那樣指定哪塊暫存器塊會被用到的關鍵字”using”。
8. 在 8051 上中斷處理函數就和普通的函數一樣，不需要設置其它的關鍵字， 如 interrupt。
9. 如果有 8051 組合語言部分移植到 AndesCore™，需要重新實現，盡可能的用 c 來實現，便於維護和調試。
10. 在 8051 中使用到的#progma 相關部分需要刪除。
11. 在 AndesCore™中函數不需要聲明為”reentrant”屬性。
12. 如果使用了數學運算，在 8051 中默認是使用 32bit 單精確度浮點，如果要保持和 8051 中相同的精度，需要將函數名做一些調整，如將 sin()改成sinf()。
5. 中斷向量及異常處理函數例子
以中斷向量及中斷處理函數的例子說明差異及移植。
5.1. 組合語言實現中斷向量表
[8051]
該例子顯示怎樣用組合語言設置 8051 的中斷向量和中斷處理函數，在 8051 組合語言中 ORG 指定了後面組合語言代碼的位置，後面的中斷向量通常是一個跳躍陳述式。如下例第一個向量跳到主函數 MAIN 函數中，另外一個外部中斷1,也是一個跳轉指令：LJMP INT 到後面的用組合語言實現的中斷處理函數 INT 中。
[AndesCore™]
該例子顯示怎樣用組合語言設置AndesCore™的中斷向量表和中斷處理函數, 該例子中 exception_vector 是中斷向量表的 label, 後面分別表示第 0,1,2,3…個中斷向量，它們只是簡單的跳轉指令，跳到具體的執行實體中去，如 vector 0 跳到_start,做系統相關的初始化操作，_start 是系統啟動代碼，用組合語言來實現。vector 9 後面對應的是外部中斷，中斷處理函數如 OS_Trap_Interrupt_HW0， OS_Trap_Interrupt_HW1… 它通常用 C 來實現，可以參考後面 5.2 章節的AndesCore™中斷處理函數範例。
在上面用組合語言設置 AndesCore™的中斷向量表的例子中，我們需要將中斷向量表最終設定在 0 位址處，可以通過 section 語法配合 SaG 工具實現，例子中我們設定該段的 section 名為.vector, 所以在 SaG 中，我們自訂一個USER_SECTION 為.vector，並將.vector 放在 0 開始的地方並作為第一個section。
通過上面的 SaG 語法，並使用 Andes 提供的 SaG 轉 ld 的工具，可以產生類
似以下的 ld，在工程進行連結的時候選擇該 ld 時就能確保 .vector 連結的位址位於 0 處。
5.2. 中斷處理函數的 C 實現
[8051]
怎樣用 C 寫 8051 的中斷處理函數範例
[AndesCore™]
怎樣用 C 寫 AndesCore™的中斷處理函數範例 
6. 適用於 MCU 的 Andes CPUs
Andes 有三款非常適用于 MCU 應用的 CPU,分別是：N705,N801,N968A,如下圖所列：
N705 和 N801 分別採用了兩級和三級流水線，都具有很低的功耗和很好的性能，當應用需要的頻率較低時，使用兩級流水線的 N705 能發揮出更好的性能和更低功耗的特性，相比於 8051，兩級流水線的 N705 在頻率方面高出許多，比如在 TSMC 40nm LP 工藝下能跑到超過 240MHz，所以完全能勝任 8051 的應用需求。N968A 使用了五級的流水線，同樣有低功耗的特性和很好的性能，同時該款 CPU 具有很強的可配置性，如支援多種匯流排界面，還支持了專門為audio 的加速指令，N968A 是一個性能好，功耗低，又具備強大的可配置特性， 適合於多種應用。
7. 總結
AndesCore™使用標準的 C 語法開發，方便快捷，同時作為 32 位元 RISC（精簡指令集）架構的 CPU，AndesCore™有多款適用于 MCU 應用的 CPU,相對於8051 具有功耗，性能方面優勢。
