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32位MCU異軍突起 8位MCU何去何從

傳感器技術 ? 來源:cg ? 2019-01-07 16:09 ? 次閱讀

根據市調機構的分析數據指出,近年來盡管32位MCU異軍突起,然而8位MCU每年依然占有全球MCU市場的35%以上市占率。在知名電子產品分銷商Mouser的網站上,可供選擇的8位MCU數量幾乎可與32位MCU相比擬。可見在32位MCU當道之下,8位MCU不僅沒有銷聲匿跡,反而占有另一片天。目前包括了NXPMicrochip、ST、Silicon LabsADI瑞薩TI半導體公司,都提供市場大量的8位MCU選擇。

8位MCU比起32位MCU,具有超過30年的領先優勢,并且在現今的嵌入式系統中依然占據主導地位,對于8位MCU來說,其控制能力比起處理能力更受到市場的關注。盡管過去仍有16位MCU,然而在8位和32位MCU的競爭下,16位MCU不論在規格、功能和優勢等方面都受到擠壓。

8位和32位的抉擇

在許多嵌入式設計上,8位MCU比32位擁有更容易設計的優勢,依循8位架構的軟件和硬件比起32位將更為簡易。

回顧多年前,由于價格下降加上性能提升,使得32位MCU開始受到市場關注。這些優異的性能,加上更低的功耗,兩相結合使得32位MCU產生一種不可抗拒的吸引力,在許多傳統看不到32位的產品上,現在都紛紛可見到32位MCU的身影,例如手表或者家電(如冰箱)等。

一個存在設計人員心中很久的疑問,8位MCU與32位MCU到底差異在哪里,設計時又該如何做出正確選擇。眾所周知,8位MCU在物理尺寸、功耗和成本方面優于32位MCU。設計項目本身或系統要求,將決定必須采用哪一種MCU。事實上,8位與32位MCU現階段在成本方面并沒有太大的不同,效能上則是一個比另一個更強大。但是,在設計時要做出正確的選擇,了解兩個微控制器之間的根本差異就非常重要。

一般來說,8位MCU在任何特定時間都只能進行8位的數據資料處理。而理論上,32位MCU則可以處理四倍的數據量,就技術面來看,32位MCU的確可以提高數據處理效率。但是,在8位和32位MCU之間進行選擇,比較大的差異將會是在其資料處理的寬度。通常面對8位和32位MCU之間抉擇的時候,考慮以下幾種差異性,將有助于為設計做出最佳決策。

成本與尺寸

首先,必須先從幾個層面檢查系統要求。在某些情況下,很明顯8位MCU就足夠了,特別是如果最終的程序只需容納不到8KB的內存,并且預算要求很低,加上系統以及代碼和數據量都很小,而且還必須兼顧到成本、物理尺寸和功耗等因素的話,那么8位MCU可能就足夠了。

一般來說,8位MCU的成本較低,且尺寸也小于32位MCU,但近年來,32位MCU的成本越來越有競爭力,換句話說,相同價格之下,采用32位MCU可以提供更多的應用可能性。至于在整體功耗方面,處理效能較慢的8位MCU總是會勝過更快的32位MCU。

如果還是做不了決定的話,或許可以從這個角度來觀察。基本上,在32位MCU價格競爭力越來越強的情況下,其價格與8位MCU越來越接近,或者可以說,8位MCU的價格就可以買到效能更優異的32位MCU了。

盡管32位MCU可以透過4倍的處理速度來執行更復雜的運算,然而在獲取更高運算效能的同時,卻也必須付出其他代價,也就是功耗同時將會提高。要知道在嵌入式系統(特別是類似物聯網這種采用電池供電的裝置)中,每多一份意料之外的耗電量都會成為整體系統的龐大負擔。因此,如果所設計的系統對于MCU的需求,是介于8位與32位之間的灰色地帶,但同時又對于功耗問題特別在意的話,那么8位MCU的吸引力真的會令設計人員無法抗拒。

運算速度和存儲

與8位MCU相比,32位MCU的主要優勢之一是其更出色的處理速度。典型的8位MCU通常以8 MHz運行,而32位MCU的時脈頻率則可達數百MHz。如果只是使用MCU來開啟機械繼電器,就很可能會忽略到這些數據處理時的速度差異。但是,當運行的是需要大量數據處理的應用程序時,這些速度上的差異就會變得明顯。例如,每天要處理上千次工作的門禁控制器,就需要采用32位的MCU。

8位MCU的優勢在于價格便宜且易于使用。事實上,在許多應用中,它們已經被使用了40年之久,卻仍然非常受歡迎。但是,如果所欲處理的是需要大量內部隨機存取存儲(RAM)的工作,那么可能就必須采用32位MCU來替換8位。32位MCU的RAM通常比8位產品多8倍。因此,例如工程師需要一個巨大的緩沖區來儲存音訊數據的話,那么32位MCU便是最好的應用選擇。

增加周邊設備

通常來說,采用MCU的系統又稱為嵌入式系統。嵌入式系統設計的基礎,包括根據項目要求來增加所需要的周邊設備。如果所需要的周邊包括了以太網絡、USBUART和控CAN總線等介面,那么8位MCU肯定就不太足夠。在使用上8位MCU還必須要增加這些通訊介面的芯片,這可能比采用單獨的32位MCU還要花費更多。

與8位MCU相比,通常32位MCU的功能更豐富。憑借出色的處理速度,32位MCU可以有效地處理多個外部設備。但是必須注意的是,使用32位MCU將會消耗更多功率,尤其是在所有外部設備都開啟運作時。

簡單就是最大優勢

8位MCU特色在于架構簡單。相較之下,處理效能更加優異的32位MCU,卻同時也背負著架構復雜的原罪。在設計上,有一個很重要的因素,就是簡單。8位MCU的簡單性創造了以下幾項優勢:在許多嵌入式設計上,8位比32位擁有更容易設計的優勢,依循8位架構的軟件和硬件比起32位將更為簡易。

另外,開發工具也可以是設計成敗的關鍵,因為特定的MCU可能無法使用免費設計工具,付費工具的成本可能會高到每個幾百甚至到幾千美元(視設計規模而定)。因此,免費的開放工具將有很大的吸引力。而所選擇的MCU社群論壇也可能影響設計的成敗,因為這取決于制造商的這款MCU產品有多少使用者支持,越多使用者的社群論壇,就有更多參考價值高的資料庫文檔。這對于設計的好壞與成敗也具有重大的影響性。

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原文標題:八位MCU會被干掉嗎?

文章出處:【微信號:WW_CGQJS,微信公眾號:傳感器技術】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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