雖然32位MCU受到了關注,但絕大多數嵌入式設備都使用8位設備。通過選擇集成了一些精密模擬外設,可配置GPIO引腳,串行接口和快速數據總線架構的低引腳數8位MCU,您可以通過一個小設備完成大量工作。
8-位低引腳數(LPC)微控制器利用工藝縮減來增加其功能,從而以更低的成本提供比以往更多的應用。雖然LPC設備甚至受到0.35μm技術節點的限制,但是家庭自動化和控制的架構,電機控制,智能能源管理,以太網和無線連接要求的進步已經為8位MCU帶來了新的應用范圍。今天,8位領域由采用先進工藝技術制造的MCU引領,可集成幾個精密模擬外設,可配置的通用I/O(GPIO)引腳,串行接口和快速數據 - 總線架構。憑借此功能,這些器件可提供高精度的模擬信號捕獲,轉換和調節;適度的信號處理能力;并且合理數量的集成內存 - 都在最小的焊盤環內。
根據Gartner Dataquest,8位微控制器占處理器市場的一半以上。這家市場研究公司估計,2008年8位MCU市場約為50億美元。
最新8位MCU的優勢包括:
高性能 - 時鐘速度達到數十兆赫茲
集成功能 - 閃存,內部高速時鐘和定時器,模擬外設,智能卡接口,集成觸摸控制器,電機控制,無線接口,有線網絡連接,如集成控制器局域網(CAN)和本地互連網絡(LIN)總線和許多其他功能
高可靠性
小封裝尺寸
低功耗 - 閃存器件僅消耗納瓦級電流
低成本
低電磁干擾(EMI)
此技術背景可快速回顧當今日益重要的8位MCU應用,特別是專注于家電。在此應用程序綜述之后,了解富士通MCU的功能,了解這些器件如何滿足應用要求。
8位MCU應用概述
預計幾個應用領域在不久的將來會有強勁的市場需求。
醫療
大多數醫療設備獲取的生理信號是模擬信號,在測量,監測或顯示之前需要進行信號調節,如放大和濾波。 8位MCU可以實現超低功耗平臺,包括用于個人血壓監測儀,脈搏計和心率監測儀等應用的完整信號鏈。使用具有集成RF/ZigBee或Wi-Fi接口和收發器的設備,遠程患者監測也是一種增長趨勢。隨著便攜性成為醫療產品的增長趨勢,制造商正在尋求降低設計復雜性和開發時間的MCU等技術。
便攜式消費者
使MCU成為電池供電醫療產品的理想選擇適合這些設備各種便攜式消費類應用,包括智能玩具,IP攝像機和互聯網收音機。憑借內置LCD控制器和觸摸傳感器控制器,8位MCU提供了一個消費者友好型平臺,可實現快速開發。 ZigBee收發器使這些設備易于攜帶,但始終與網絡連接。
智能傳感器應用
煙霧探測器,恒溫器和玻璃破碎檢測系統等設備充分利用了8位MCU的超低功耗和集成度高性能模擬功能。集成的無線網絡功能對于此類智能傳感器應用也非常有用,可以加強家庭自動化,遠程監控和控制。這些類型的應用程序正在迅速增長,一些觀察家預計,訪問互聯網的所有設備中有95%將是傳感器和機器對機器應用程序中的MCU。
智能電表
智能電表可以比傳統電表更詳細地測量電量,并通過網絡將信息傳送給本地電力公司。 8位微控制器提供超低功耗和高性能模擬集成(16至21位Δ-ΣADC,比較器等)的完美組合。 8位MCU可以測量單相或三相電力,水和天然氣,集成無線接口,用于自動抄表(AMR)數據通信。
商業流媒體應用
Point-of -sale(POS)終端和自動售貨機可以使用基于MCU的低成本平臺,以引人入勝的互動方式向消費者提供銷售信息。
白色和棕色商品
8位MCU提供簡單的處理方式消費產品的各種任務,如空調,洗衣機,冰箱,車庫門開啟器,煙霧探測器,吸塵器,熱泵,微波爐,電視,家庭影院系統,無線電廣播接收器和錄音產品。特別是,亞洲的小型家用電器產品,如除塵器,智能電飯煲,風扇和遙控器,將繼續快速增長。這項技術背景的下一部分提供了對家用電器的更深入了解。
滿足家用電器的需求
洗衣機,洗碗機和冰箱等大型設備都可以從先進的電機控制的節能特性中受益技術。由于冰箱始終處于開啟狀態,它可以消耗高達家庭能源預算的50%,幾乎所有這些能量都用于運行壓縮機電機。大多數冰箱仍然使用恒速開/關壓縮機。然而,變速壓縮機正在市場上獲得牽引力。這些壓縮機通過精確的溫度控制實現更高效的冷卻,從而降低了總體能耗。此外,制造商越來越多地采用更高效的無刷電機,這進一步減少了能源消耗。
在洗衣機中,當永磁或無刷直流(BLDC)電機取代低端解決方案時,性能和驅動效率顯著提高例如通用三端雙向可控硅驅動電機?;?位MCU和永磁或BLDC電機的先進控制技術可縮短洗滌周期,從而節省能源并減少用水量。甚至復雜的系統也可利用8位MCU來處理一些簡單的功能。例如,許多類型的應用可以受益于使用6引腳或8引腳MCU來控制需要可配置時間延遲的復位電路。電子照明鎮流器應用可以使用類似的LPC設備,因為與搜索和存儲正確的分立元件相比,MCU易于配置并節省資金?,F在8位MCU只能用于便士,電池充電器,電動牙刷,烤面包機,咖啡機和廉價玩具等設備現在都包含MCU。圖1顯示了一些示例應用的3個框圖。
空調
吸塵器
微波爐
圖1:家用電器應用。
富士通低成本,緊湊的8位MCU價值主張
富士通F2MC-8FX系列器件 - MB95100和新型LPC MB95200/MB95300/MB95400系列MCU - 提供適合的片上外設的智能組合設計節能電器和控制面板。該產品系列具有足夠的可擴展性和靈活性,可滿足設備要求,具有電機控制器,OpAmp,比較器,LCD控制器和觸摸傳感器控制器(TSC)接口等功能,使用SPI/I2C進行人機界面(HMI)。
F2MC-8FX系列MCU集成了8至60 KB閃存的內存,以及2至32 KB的RAM。非易失性FRAM也可用 - 閃存的快速替代品。封裝選項包括DIP,SOP,SSOP,QFP和LQFP,引腳數從8引腳到100引腳。
主要特性
1。雙操作閃存
產品包括富士通專有的嵌入式雙操作閃存,可模擬E2PROM。內存包含兩個區域,一個用于程序存儲,另一個用于數據存儲。集成閃存可在整個MCU的整個工作范圍內進行編程,使用戶可以在幾乎任何環境中充分利用可重新編程的優勢。
為了簡化這種存儲器的使用,富士通提供了一個軟件E2PROM仿真庫和API用戶定制的代碼免費且沒有版稅。不需要基于閃存的E2PROM仿真的用戶可以將內存用作傳統閃存。
嵌入式閃存可以重寫100,000次并保證數據保留20年。為了增強系統完整性,安全性和可靠性,MCU還集成了廣泛的硬件和軟件系統保護以及閃存安全功能。閃存安全功能可防止未經授權的外部訪問讀取客戶軟件。
2。降低成本的元件集成
富士通8位MCU具有片內RC振蕩器電路和低壓檢測電路,因此無需外部使用這些元件。甚至LPC器件也具有片內RC振蕩器(+/- 2至3%)和片上調試功能。
3。復合定時器可靈活滿足系統要求
MCU定時器可配置為脈沖寬度調制(PWM),脈沖寬度計數器(PWC),間隔定時器或輸入捕獲(用于測量間隔時間)。這種定時器的多功能性使其更易于處理各種系統要求。單獨的看門狗定時器提供安全機制來監視軟件流,CPU時鐘以及中斷處理和執行。
4。非易失性FRAM存儲器集成
富士通MB95R203 8位MCU是第一款提供集成鐵電RAM(FRAM)的產品。 FRAM具有高速訪問,非易失性,寫入模式下的高耐用性,低功耗,出色的防篡改性以及輻射不會導致性能下降。因此,FRAM非常適用于智能卡,安全數據存儲和電池供電的應用,其中高安全性,小內存和低功耗是關鍵要求。通信接口
富士通8FX MCU系列支持通常用于大型設備系統設計的各種通信協議,提供片上UART,I2C,LIN-UART/SPI。 LIN-UART/SPI模塊通過在不使用外部定時器通道的情況下啟用LIN中斷檢測和同步,簡化了LIN系統的開發。
6.集成特定于應用的功能
涉及模擬I/O和/或電機控制的應用在8FX MCU系列中得到廣泛支持。例如,LPC MCU具有關鍵外設,例如10位模數轉換器(ADC)。 (12/16位ADC正在開發中。)MCU還提供高級定時器模塊,可滿足從基本電機到高級電機控制的設備所需的性能要求。
最新的8位MB95300系列器件專門為電機控制:三個獨立的16位定時器/脈沖寬度調制器模塊。這些模塊可以生成任何脈沖寬度調制(PWM)模式,用于單相和三相BLDC電機控制。 MB95400系列包含一個內置電壓比較器和運算放大器。此外,MCU還提供了許多系統功能,可用于配置多種類型的應用。例如,可以使用系統完整性軟件啟用設備,包括CPU寄存器和程序計數器的定期測試程序,以幫助確保家用電器中電子控制的安全可靠操作。其他功能,例如有源上電復位,低壓檢測和低壓警告,有助于防止由于電壓過低引起的系統故障。這些片上功能使該MCU系列的成員成為同類產品中最強大的MCU產品。此外,LPC MCU的四種低功耗模式可幫助開發人員在電池等應用中實施響應式電源管理方案 - 操作設備,電動工具,HVAC設備,電機控制器和斷路器。 3至5.5V的電源電壓也簡化了開發并簡化了傳統設計的升級。
7。簡化應用程序開發 - 富士通提供了多種方法,使應用程序開發更容易,從片上調試開始。 MCU提供在線仿真(ICE)功能,具有單線調試,仿真和板載閃存編程接口 - 無需昂貴的仿真工具。此功能使開發人員能夠即時執行非侵入式調試和仿真。為幫助開發人員快速,輕松地啟動和運行應用程序,富士通為8位MCU系列提供靈活且經濟高效的評估板和入門套件。富士通微電子還為開發工具,參考設計和軟件實例提供技術培訓和全面支持,以及C源代碼/項目文件和應用筆記。
富士通8位MCU技術路線圖
富士通不斷改進8位MCU處理技術,性能,功耗和外設集成如圖2所示。此外,低成本,易于使用的開發工具現在是MCU產品的標準元素,以及廣泛的應用支持。 》
圖2:富士通的價值主張和路線圖。
8位MCU提供廣泛的片上集成,有助于降低成本和功耗 - 非常適合當今的市場趨勢和應用。富士通的8位MCU通過以小型封裝提供低成本解決方案,集成功能滿足各種應用特定要求,為需要高集成度的系統提供了卓越的選擇。
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