雖然幾年前微控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)踐開始轉(zhuǎn)向32位器件，但物聯(lián)網(wǎng)（IoT）應(yīng)用中不復(fù)雜電路和瘦客戶端的主導(dǎo)地位可能會(huì)使8位MCU市場保持健康增長路徑。這將增加汽車，工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用中已經(jīng)健康的8位市場，到目前為止尚未轉(zhuǎn)向32位指令集設(shè)備。從市場份額的角度來看，設(shè)計(jì)毫無疑問據(jù)英國市場研究公司IC Insights稱，全球正朝著32位MCU發(fā)展。 2013年，32位MCU出貨量增長了約20％，而4/8位MCU出貨量增長了約6％，16位MCU出貨量增長了9％。盡管32位設(shè)計(jì)日益普及，但4/8位和16位MCU的單位體積仍然較大，如圖1所示。

圖1：繼續(xù)增長適用于8位MCU。 （由IC Insights提供）

32位計(jì)算的增長歸因于幾個(gè)因素，包括單位成本的趨勢，在某些情況下，這些因素與較小位寬的MCU競爭。從技術(shù)角度來看，32位流行度是由于其擴(kuò)展的內(nèi)存要求，本機(jī)32位數(shù)學(xué)運(yùn)算和高級(jí)外設(shè)。

當(dāng)不需要這些功能時(shí)，選擇32位MCU的情況大大削弱了這些應(yīng)用領(lǐng)域是IoT。

IoT示例

在智能家居應(yīng)用中管理單個(gè)傳感器或一小組傳感器（例如恒溫器或監(jiān)控門是打開還是關(guān)閉）這已成定局 - 需要從性能角度來看，只有8位MCU。然而，一旦將數(shù)據(jù)傳送到網(wǎng)關(guān)設(shè)備，安全性，隱私和計(jì)算要求 - 以及C語言編碼的優(yōu)勢 - 經(jīng)常將應(yīng)用程序放在32位空間中。

同樣，任何可穿戴健康設(shè)備例如可以在藥房或其他零售店購買的血壓袖帶或血糖儀，將有一個(gè)8位MCU管理傳感器。如果必須通過網(wǎng)關(guān)傳輸數(shù)據(jù)，則可以包括32位MCU。在工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用中也是如此。簡而言之，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行分區(qū)可以節(jié)省成本，設(shè)計(jì)時(shí)間和功耗，并使設(shè)計(jì)更容易升級(jí)到下一代。

遺憾的是，并非所有產(chǎn)品都受益于設(shè)計(jì)分區(qū)的優(yōu)勢，因?yàn)橐恍┰O(shè)計(jì)人員幾乎會(huì)自動(dòng)為物聯(lián)網(wǎng)連接系統(tǒng)的每個(gè)部分選擇32位MCU。他們相信其擴(kuò)展的內(nèi)存要求，本機(jī)32位數(shù)學(xué)和高級(jí)外設(shè)始終是一個(gè)優(yōu)勢。這些決定通?；谡`解可能導(dǎo)致次優(yōu)決策的一些誤解包括：

8位架構(gòu)遭受低代碼密度的影響。僅當(dāng)設(shè)計(jì)人員要求MCU進(jìn)行32位數(shù)學(xué)運(yùn)算時(shí)才會(huì)出現(xiàn)這種情況?？刂茟?yīng)用程序（例如卸載主處理器）不會(huì)受到低密度的影響。由于8位MCU的開銷代碼非常少，因此控制類型功能的總代碼密度高于32位MCU上實(shí)現(xiàn)的等效功能。

32位定價(jià)與8位定價(jià)相當(dāng)。實(shí)際上，32位MCU的制造工藝縮減與芯片總面積和成本并不像DRAM（或8位MCU）那樣具有相同的線性關(guān)系。這是因?yàn)榕c相同工藝幾何中的8位解決方案相比，32位架構(gòu)和外設(shè)具有比8位架構(gòu)更高的門數(shù)，并且消耗更多的硅面積。移動(dòng)到較小的工藝幾何尺寸會(huì)縮小數(shù)字部分（大約是典型32位MCU的一半）。因此，遷移到新的流程節(jié)點(diǎn)無法節(jié)省成本。在流程節(jié)點(diǎn)的最初幾年 - 當(dāng)需求量很大并且產(chǎn)量較低時(shí)，每個(gè)設(shè)備的成本實(shí)際上會(huì)增加。

32位執(zhí)行總是比8位快。雖然32位MCU以更高的時(shí)鐘速率運(yùn)行，但它們的架構(gòu)（分層以便于編碼）在只處理幾個(gè)位時(shí)會(huì)受到阻礙。對(duì)于簡單的控制應(yīng)用，8位MCU更具確定性并且性能更好。

優(yōu)化MCU

具有8位產(chǎn)品線的硅供應(yīng)商增加了一些功能，可以消除32位的任何感知邊緣MCU可能位于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的外圍。這通常采用集成模擬外設(shè)的形式。一個(gè)例子是電容式觸摸。

雖然物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用通常被認(rèn)為是機(jī)器對(duì)機(jī)器（M2M）交互，但人機(jī)界面（HMI）也起著重要作用。手持式，人工操作的工業(yè)設(shè)備，玩具，游戲機(jī)和遙控器，以及洗衣機(jī)，烘干機(jī)，烤箱和洗碗機(jī)等白色家電的控制面板現(xiàn)在都提供物聯(lián)網(wǎng)尺寸。

電容式觸摸是一個(gè)突出的HMI實(shí)現(xiàn)技術(shù)。通過將10位ADC，電壓基準(zhǔn)，電荷定時(shí)電容集成到數(shù)字轉(zhuǎn)換器以及8位MCU中的溫度傳感器，可以以最佳成本實(shí)現(xiàn)電容感應(yīng)功能。

Silicon Labs的F97x MCU系列提供了該技術(shù)的領(lǐng)先示例。 C8051F970-A-GM具有亞微安（《1μA）觸摸喚醒平均電流，16位分辨率和100：1動(dòng)態(tài)范圍，可支持按鈕，滑塊，滾輪和電容式接近感應(yīng)多達(dá)43個(gè)通道和多種掃描模式。圖2是C8051F97XX Silicon Labs 8位MCU系列的通用框圖。

圖2：模擬外設(shè)使電容式感應(yīng)變得輕而易舉對(duì)于8位MCU。

另一家將電容式感應(yīng)外設(shè)集成到其8位芯片中的MCU供應(yīng)商是Microchip Technology。其PIC10F204系列包括PIC10F204T-I/OT。與基于8051的Silicon Labs芯片不同，它采用RISC架構(gòu)，只有33個(gè)單字單周期（1μs）指令，除了程序分支，需要兩個(gè)周期。

不同的電容式觸摸應(yīng)用方法 - 仍在使用8位MCU - 提供與通用MCU配合使用的軟件和輔助硬件，以創(chuàng)建電容傳感系統(tǒng)。 Atmel公司的QTouch庫幫助設(shè)計(jì)人員將電容式觸摸按鈕，滑塊和滾輪功能實(shí)現(xiàn)到其通用的8位AVR MCU中，例如ATTINY5-TSHR。

每個(gè)設(shè)備的QTouch庫文件，支持不同數(shù)量的觸摸通道，實(shí)現(xiàn)觸摸應(yīng)用的靈活性和效率。通過選擇支持所需通道數(shù)的庫文件，開發(fā)人員可以使用更少的RAM實(shí)現(xiàn)更緊湊，更高效的代碼。

電機(jī)控制

模擬外設(shè)使8位MCU成為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的理想選擇是電機(jī)控制。

在智能家居，商用HVAC系統(tǒng)和一些工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中，遠(yuǎn)程控制無刷直流電機(jī)的價(jià)值越來越多地應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用空間。在該M2M應(yīng)用中，選擇何時(shí)使用8位MCU的過程再次是分區(qū)問題。在這些相對(duì)簡單的應(yīng)用中，只需旋轉(zhuǎn)電機(jī)就不需要太多的計(jì)算能力。

Silicon Labs的C8051F850-C-GM說明了創(chuàng)新設(shè)計(jì)將8位MCU提升到新水平的電機(jī)控制性能的程度。 Silicon Labs芯片設(shè)計(jì)人員開始使用高速8051內(nèi)核，可實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的脈沖寬度調(diào)制（PWM），增強(qiáng)的電機(jī)控制效率以及為各種電機(jī)速度執(zhí)行更復(fù)雜算法的能力。

F85x/6x系列MCU還支持三個(gè)獨(dú)立的高分辨率PWM通道，具有內(nèi)置過流保護(hù)/故障檢測功能，專門針對(duì)電機(jī)控制和電源應(yīng)用。還集成了12位多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），兩個(gè)具有可編程遲滯和響應(yīng)時(shí)間的模擬比較器，以及精確的內(nèi)部電壓基準(zhǔn)。

結(jié)論

盡管趨向于32-位MCU正在削減4位，8位和16位MCU的市場份額，舊的芯片在幾個(gè)市場仍然很強(qiáng)大，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用很可能從8位芯片中受益。雖然一些MCU供應(yīng)商實(shí)際上已經(jīng)放棄了舊架構(gòu)，但有些人正在以有趣的方式調(diào)整它們，以提供比32位競爭對(duì)手更好的性能和功能。有利于這些優(yōu)勢，有時(shí)會(huì)被忽視，因?yàn)闆]有理由32-位MCU不能配置相同的模擬外設(shè) - 而MCU供應(yīng)商就是這樣做的。為了識(shí)別8位MCU的優(yōu)勢，設(shè)計(jì)工程師應(yīng)該對(duì)其系統(tǒng)進(jìn)行分區(qū)，并在外圍尋找8位器件實(shí)際提供更好性能的位置。

傳感器管理和電機(jī)控制是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的好例子空間。在許多情況下，它們不需要32位設(shè)備的三個(gè)核心功能。對(duì)于MCU位于外圍的汽車和工業(yè)應(yīng)用也是如此。