雖然微控制器系統(tǒng)設(shè)計實踐開始向32位設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)（IOT）轉(zhuǎn)移幾年前，簡單的電路和瘦客戶機的主導(dǎo)地位的應(yīng)用程序很可能會保持在8位MCU市場的健康成長之路。這將添加到已經(jīng)健康的8位的市場中，到目前為止還沒有移動到一組設(shè)備32位指令汽車，工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用。從市場份額的角度來看，毫無疑問，設(shè)計世界正在走向32位MCU，根據(jù)英國的市場研究公司IC Insights的。在2013年，32位MCU的出貨量增長了約20％，而4/8位MCU出貨量同比增長了約6％和16位量同比增長了9％。盡管32位的設(shè)計的不斷普及，但是，單元體積的4/8位和16位MCU繼續(xù)變大，如圖1。

（IC Insights公司提供）的32位計算的增長是由于多種因素，其中包括對單位成本是，在某些情況下，與較小位寬的MCU競爭力的一種趨勢。從技術(shù)面來看，32位的普及是因為它擴展的內(nèi)存需求，原生32位運算，以及先進的外圍設(shè)備。當(dāng)不需要這些功能，對于選擇32位MCU的情況下被大大削弱而這些應(yīng)用領(lǐng)域之一就是物聯(lián)網(wǎng)。

物聯(lián)網(wǎng)的例子

這是一個定局管理單個傳感器或智能家居應(yīng)用的小型傳感器組 - 如恒溫器或監(jiān)控門是打開還是關(guān)閉的 - 只需要一個8位MCU從性能的角度。一旦數(shù)據(jù)被輸送到一個網(wǎng)關(guān)設(shè)備，然而，安全性，保密性，和計算需求 - 以及編碼在C的優(yōu)點 - 通常放于32位的應(yīng)用空間。同樣地，任何可穿戴衛(wèi)生設(shè)備，如血壓箍或血糖儀，可以關(guān)閉的，現(xiàn)成的在藥房或其它零售點購買，將有一個8位MCU管理傳感器。如果數(shù)據(jù)必須通過網(wǎng)關(guān)進行運輸?shù)?2位MCU可以被包括在內(nèi)。同樣是在工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用真。總之，分割一個設(shè)計方案可以節(jié)省成本，設(shè)計時間，和功率消耗，以及使設(shè)計更容易升級到下一代。遺憾的是，并不是所有的產(chǎn)品從設(shè)計分區(qū)的優(yōu)勢中獲益，因為有些設(shè)計師幾乎是自動選擇一個32位MCU為物聯(lián)網(wǎng)連接系統(tǒng)的每一部分。他們相信其擴展的內(nèi)存需求，原生32位運算，以及先進的外設(shè)始終具有優(yōu)勢。這些決定往往是基于誤解。一些誤解，可能導(dǎo)致次優(yōu)決策包括：

1. 8位架構(gòu)患有低代碼密度。這是真實的，只有當(dāng)設(shè)計師提出的MCU，以32位數(shù)學(xué)?？刂茟?yīng)用，如卸載主處理器，不從低密度患。由于8位MCU具有非常小的開銷代碼，總代碼密度控制型的功能比在32位MCU來實現(xiàn)同等功能更高。

2. 32位的價格相當(dāng)于8位的價格。其實，F(xiàn)AB過程縮小為32位MCU沒有總的芯片面積和成本相同的線性關(guān)系，因為他們做的DRAM（或8位MCU為此事）。這是因為32位架構(gòu)和外設(shè)具有比8位架構(gòu)更高的門數(shù)和時相比，在相同的工藝幾何的8位方案消耗更多的硅面積。移動到一個更小的工藝幾何縮小的數(shù)字部分（這是一個典型的32位微控制器的約一半的區(qū)域）。移動到一個新的工藝節(jié)點，因此，不提供儲蓄。在最初的幾年里一個流程節(jié)點的 - 當(dāng)它在高需求和生產(chǎn)量較低，每臺設(shè)備的成本實際上增加。

3. 32位執(zhí)行的總是比8位快。雖然32位MCU以更高的時鐘頻率運行，他們的建筑，這是分層的，以方便更容易編碼，得到的方式，當(dāng)只有幾位正在處理中。對于簡單的控制應(yīng)用中，8位MCU更確定的，有更好的表現(xiàn)。

優(yōu)化MCU

芯片廠商與8位產(chǎn)品線添加了任何知覺邊緣的32位MCU可能會在一個物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的外圍功能刪除。這種情況往往需要集成模擬外設(shè)的形式。其中一個例子是電容觸摸。雖然物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用程序通常被認(rèn)為是機器對機器（M2M）的互動，人 - 機界面（HMI），也可以發(fā)揮顯著的作用。手持，人工操作的工業(yè)設(shè)備，玩具，游戲機，以及遙控器，以及控制面板白色產(chǎn)品諸如洗衣機，干衣機，烤箱，洗碗機和現(xiàn)在都提供了一個的IoT尺寸。電容式觸摸是一個突出的人機界面實現(xiàn)技術(shù)。通過整合一個10位的ADC，參考電壓，電荷定時電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器，并且在一個8位微控制器的溫度傳感器，電容式感測的功能能夠以最優(yōu)的成本來實現(xiàn)。 Silicon Labs的F97x MCU系列提供了這種技術(shù)的典范。該C8051F970-A-GM特征的子微安培（<1μA）喚醒觸摸平均電流，16位分辨率和100：1的動態(tài)范圍，支持按鈕，滑塊，車輪和電容式接近感應(yīng)功能多達(dá)43個通道和多種掃描模式。圖2是針對C8051F97XX Silicon Labs的8位MCU系列的通用-框圖。

另一個MCU供應(yīng)商，它集成了電容式感測外圍設(shè)備到他們的8位芯片是Mi??crochip的技術(shù)。它的PIC10F204系列包括PIC10F204T-I / OT。不同于基于8051的Silicon Labs公司的芯片，它有一個RISC架構(gòu)，只有33條單字單周期（1微秒）的說明，除了程序分支，需要兩個周期。不同的方法來電容觸摸應(yīng)用 - 仍采用8位MCU - 是提供軟件和配套硬件與通用MCU的工作創(chuàng)造一個電容感應(yīng)系統(tǒng)。 Atmel公司的QTouch軟件庫可幫助設(shè)計人員實現(xiàn)電容式觸摸按鈕，滑塊和滾輪功能集成到它的通用8位AVR微控制器，如ATTINY5-TSHR。 QTouch軟件庫文件的每個設(shè)備，并支持不同數(shù)量的觸摸通道，實現(xiàn)了靈活性和效率的觸摸應(yīng)用。通過選擇庫文件支撐所需信道的確切數(shù)目，開發(fā)者可以使用較少的RAM實現(xiàn)一個更加緊湊和有效的代碼。

電機控制

模擬外設(shè)使得8位MCU理想的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的最后一個例子是電機控制。在智能家居，商用暖通空調(diào)系統(tǒng)，以及一些工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，控制無刷直流電機的遠(yuǎn)程值是越來越多地使用物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用空間。在此M2M應(yīng)用時，處理用于選擇何時使用8位MCU是再次分割的問題。沒有太多的計算能力，需要簡單地旋轉(zhuǎn)馬達(dá)在這些相對簡單的應(yīng)用。 Silicon Labs的C8051F850-C-GM說明了其創(chuàng)新的設(shè)計提高了8位MCU的電機控制性能的一個新的水平度。 Silicon Labs的芯片設(shè)計開始了以高速8051芯，使較細(xì)脈沖寬度調(diào)制（PWM），增強型電機控制效率，并為廣泛的電動機速度的執(zhí)行更復(fù)雜的算法的能力。該F85x / 6X系列MCU還支持三個獨立的高分辨率PWM通道，帶內(nèi)置過電流保護/故障檢測能力專門針對電機控制和電源等應(yīng)用。也集成是一個12位的多路模擬 - 數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC），兩個模擬比較器，可編程滯后和響應(yīng)時間，和內(nèi)部精密電壓基準(zhǔn)。

結(jié)論

雖然對32位MCU的趨勢切入的4,8，和16位MCU的市場份額，較舊的芯片依然強勁在幾個市場和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用將在從8位極有可能受益芯片尤其如此。雖然一些MCU供應(yīng)商幾乎已經(jīng)放棄了舊的架構(gòu)，少數(shù)是調(diào)整他們感興趣的方式來提供比32位的競爭對手更好的性能和功能。從這些優(yōu)勢中受益有時被忽視，因為沒有理由認(rèn)為32位MCU不能配置相同的模擬外設(shè) - 和MCU供應(yīng)商這樣做。為了識別8位MCU的優(yōu)勢，設(shè)計工程師應(yīng)劃分其系統(tǒng)，尋找在外圍，其中8位設(shè)備實際上提供更好的性能的地方。傳感器管理和電機控制都在物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用空間很好的例子。在許多情況下，他們需要沒有32位設(shè)備的三大核心功能。同樣如此用于汽車和工業(yè)應(yīng)用中在MCU位于外圍。

審核編輯 黃宇