隨著 8 位 MCU 在不斷發(fā)展的 MCU 領(lǐng)域中占據(jù)一席之地，嵌入式開(kāi)發(fā)人員必須考慮新的考慮因素。

盡管 32 位 Arm Cortex-M 處理器等新平臺(tái)帶來(lái)競(jìng)爭(zhēng)和強(qiáng)勁的市場(chǎng)份額增長(zhǎng)，但今天的 8 位微控制器 (MCU) 仍然占據(jù)整個(gè) MCU 市場(chǎng)的很大一部分。嵌入式市場(chǎng)中 8 位 MCU 的持續(xù)優(yōu)勢(shì)取決于多種因素，包括低成本、簡(jiǎn)單性、快速控制能力以及具有無(wú)處不在的工具庫(kù)的成熟生態(tài)系統(tǒng)。

隨著 8 位作為 MCU 技術(shù)的成熟，單價(jià)已接近其下限，給開(kāi)發(fā)人員帶來(lái)了隱藏的挑戰(zhàn)。在尋找用于嵌入式設(shè)計(jì)的低成本 8 位 MCU 時(shí)，有許多價(jià)格和功能相似的好選擇，但哪個(gè)是最好的?一個(gè)經(jīng)常被忽視的方面是來(lái)自不同供應(yīng)商的類似 8 位 MCU 硬件的真實(shí)價(jià)格和價(jià)值。以下是一些重要的考慮因素，它們最終將揭示 8 位 MCU 的實(shí)際價(jià)格。

歡迎來(lái)到生態(tài)系統(tǒng)

工具：當(dāng)成本是嵌入式設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)因素時(shí)，明智的做法是避免將資金用于編譯器許可或編碼環(huán)境。在選擇 MCU 之前，請(qǐng)確認(rèn)供應(yīng)商及其提供的軟件示例在免費(fèi)開(kāi)發(fā)平臺(tái)上可用。否則，根據(jù)組件數(shù)量，一個(gè)供應(yīng)商的真實(shí)成本可能低于另一個(gè)供應(yīng)商，即使平均售價(jià) (ASP) 的比較描繪出不同的畫面。

例如，來(lái)自競(jìng)爭(zhēng)供應(yīng)商的兩個(gè)基于 8051 的 MCU 選項(xiàng)可能具有相似的硬件規(guī)格，但工具成本不同。如果 MCU 供應(yīng)商的 8051 設(shè)備缺少編譯器或集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 (IDE) 許可證，則開(kāi)發(fā)人員必須使用 Keil 或 IAR 并支付相應(yīng)的許可證費(fèi)用，從而增加項(xiàng)目的總投資。一個(gè)更具成本效益的選擇是使用由免費(fèi) IDE 和無(wú)限 Keil 許可證支持的 8 位平臺(tái)。

軟件：一旦了解了編譯器和開(kāi)發(fā)環(huán)境，下一個(gè)隱藏的規(guī)范就是軟件示例的可用性和 MCU 平臺(tái)上的生態(tài)系統(tǒng)。例如，尋找為其外設(shè)提供大量代碼示例的 MCU 供應(yīng)商。這樣可以輕松獲取所需的每個(gè)外圍設(shè)備，例如 PWM、UART 和 ADC，然后將它們組合到一個(gè)項(xiàng)目中并更快地完成設(shè)計(jì)。這可能意味著更快地進(jìn)入市場(chǎng)并可能增加您的收入，這使得受良好支持的 MCU 生態(tài)系統(tǒng)通常更高的 ASP 值得溢價(jià)。

規(guī)格：GBD、GBC 和 GBT

仔細(xì)閱讀相對(duì)簡(jiǎn)單的 8 位 MCU 的規(guī)格時(shí)，從數(shù)據(jù)表的摘要頁(yè)面中了解器件的功能似乎相對(duì)容易，然后參考電氣規(guī)格表了解更多詳細(xì)信息在重要的規(guī)格上。但是，這可能比最初看起來(lái)要復(fù)雜一些，開(kāi)發(fā)人員應(yīng)該考慮三個(gè)關(guān)鍵方面：

是否為對(duì)設(shè)計(jì)重要的內(nèi)容指定了最小值和最大值

這些值的測(cè)試條件將與實(shí)際用例進(jìn)行比較

這些值是否由設(shè)計(jì)和/或特性和/或測(cè)試保證

典型值始終需要謹(jǐn)慎考慮，因?yàn)闇囟?、Vdd 電平、工作頻率和其他因素會(huì)影響這些值在設(shè)計(jì)中的真實(shí)情況。這些天來(lái)，行業(yè)中一個(gè)非常普遍的現(xiàn)象是在一個(gè)基于另一個(gè)規(guī)范的規(guī)范中遇到有限的功能。通常這樣做是為了在數(shù)據(jù)表的首頁(yè)上實(shí)現(xiàn)非常有吸引力的規(guī)格。然而，在深入研究電氣規(guī)格表后，很明顯，看似一流的規(guī)格僅存在于 Vdd、核心頻率、溫度等非常有限的參數(shù)下，這可能與設(shè)計(jì)的其他方面發(fā)生沖突。這種錯(cuò)覺(jué)可能會(huì)導(dǎo)致失望，因?yàn)樽詈玫慕鉀Q方案可能會(huì)出現(xiàn)在首頁(yè)上，

例如，考慮圖 1 所示的圖表，該圖表來(lái)自數(shù)據(jù)表的首頁(yè)。20MHz 規(guī)格非常適合這種便宜的 MCU;但是，細(xì)則表明這只能在 4.5V Vdd 以上實(shí)現(xiàn)，這在系統(tǒng)中可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)，或者會(huì)產(chǎn)生使用更大升壓轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)該運(yùn)行速度的成本。

圖 1：安全操作區(qū)域圖(來(lái)源：Silicon Labs)

該圖提出了有關(guān)其他規(guī)格的問(wèn)題，這在很大程度上取決于其他因素。當(dāng)一個(gè)重要規(guī)范的測(cè)試條件為 4 MHz 但設(shè)計(jì)將以 20 MHz 運(yùn)行時(shí)，需要預(yù)先考慮到它對(duì)于某些用例可能不準(zhǔn)確。人們可以假設(shè)它可能非常不準(zhǔn)確，尤其是在模擬規(guī)范的情況下。

此外，在檢查規(guī)格表時(shí)，重要的是要研究腳注并了解它是否由設(shè)計(jì)、特性或測(cè)試來(lái)保證，它們分別稱為 GBD、GBC 和 GBT。通常，GBD 對(duì)規(guī)范的信任度最低，而 GBT 對(duì)規(guī)范的信任度最高，而 GBC 則處于中間位置。

如果應(yīng)用程序有嚴(yán)格的時(shí)序要求并且需要非常精確的振蕩器，那么 GBD 就有點(diǎn)令人擔(dān)憂了，因?yàn)闉樾拚母咚僬袷幤魈峁┑奈ㄒ灰?guī)格是 GBD。如果 UART 等高速通信接口接近未調(diào)整的高速內(nèi)部 (HSI) 振蕩器的 5% 不準(zhǔn)確數(shù)，這可能會(huì)導(dǎo)致其失敗。在儀器儀表或計(jì)量等應(yīng)用中，您需要在特定時(shí)間窗口內(nèi)對(duì)事件進(jìn)行計(jì)數(shù)或跟蹤，振蕩器中的漂移會(huì)影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

靈活性和可擴(kuò)展性

在每個(gè)項(xiàng)目的架構(gòu)和技術(shù)之間跳躍可能會(huì)延遲設(shè)計(jì)的完成，從而延緩上市時(shí)間。雖然供應(yīng)商 A 的設(shè)備可能是手頭項(xiàng)目的最佳選擇，但供應(yīng)商 B 可能有另一種設(shè)備更適合今年晚些時(shí)候的項(xiàng)目。這成為每個(gè)項(xiàng)目的優(yōu)化與項(xiàng)目之間開(kāi)發(fā)和知識(shí)的重用(或缺乏)的平衡。

因此，在評(píng)估當(dāng)前設(shè)計(jì)的供應(yīng)商選擇時(shí)，請(qǐng)確保他們?yōu)槲磥?lái)產(chǎn)品提供正確的解決方案。例如，如果您需要使用來(lái)自不同供應(yīng)商的設(shè)備，作為項(xiàng)目最佳選擇的一次性設(shè)備可能會(huì)延遲下一個(gè)項(xiàng)目。始終尋找可擴(kuò)展的 8 位平臺(tái)，例如 Silicon Labs 的 EFM8 產(chǎn)品組合，如圖 2 所示，它提供可擴(kuò)展的內(nèi)存和 GPIO 選項(xiàng)，并受免費(fèi) IDE 和無(wú)限 Keil 許可證的支持?？蓴U(kuò)展平臺(tái)在類似架構(gòu)中提供了許多 GPIO 和內(nèi)存選項(xiàng)，從而促進(jìn)了項(xiàng)目之間的設(shè)備切換。

圖 2：Silicon Labs 的 EFM8 產(chǎn)品組合(來(lái)源：Silicon Labs)

仔細(xì)觀察 MCU 系列中的每個(gè)設(shè)備也是值得的，以確保功能一致，以便遷移到更大的 GPIO 設(shè)備不會(huì)犧牲一些重要的東西，例如正確數(shù)量的通信端口、DAC 或 PWM 通道。

壽命和供應(yīng)保證

8 位設(shè)備已經(jīng)存在了幾十年，8 位市場(chǎng)已經(jīng)成熟。因此，8 位 ASP 現(xiàn)在非常低。這對(duì)開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)很好，但對(duì)于半導(dǎo)體供應(yīng)商來(lái)說(shuō)可能是一個(gè)痛點(diǎn)，因?yàn)樗麄円呀?jīng)接近盈利水平，這導(dǎo)致一些供應(yīng)商放棄對(duì)他們的 8 位產(chǎn)品組合進(jìn)行新的投資。

當(dāng)供應(yīng)商發(fā)布報(bào)廢 (EOL) 和不推薦用于新設(shè)計(jì) (NRND) 通知時(shí)，這種情況可能會(huì)變得令人擔(dān)憂，這可能會(huì)威脅到最終產(chǎn)品的使用壽命。Silicon Labs 是少數(shù)繼續(xù)投資 8 位技術(shù)的 MCU 供應(yīng)商之一。這表明了對(duì) 8 位市場(chǎng)的堅(jiān)定承諾，并增強(qiáng)了核心供應(yīng)商集團(tuán)不會(huì)停止其 MCU 產(chǎn)品的信心。

許多供應(yīng)商都公布了有關(guān) MCU 產(chǎn)品壽命的信息。有些甚至提供供應(yīng)商計(jì)劃支持這些設(shè)備多長(zhǎng)時(shí)間的確切日期。例如，Silicon Labs 列出了每個(gè) 8 位系列的最低支持日期，清楚地說(shuō)明了哪些應(yīng)該用于長(zhǎng)期設(shè)計(jì)。如需 Silicon Labs 8 位產(chǎn)品的最短使用壽命列表，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)Silicon Labs網(wǎng)站上的長(zhǎng)壽承諾頁(yè)面。

MCU 產(chǎn)品壽命可能不是快速設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題，例如壽命短和快速下降的消費(fèi)產(chǎn)品，但它對(duì)于最終產(chǎn)品需要兩到三年設(shè)計(jì)的醫(yī)療、汽車和工業(yè)應(yīng)用至關(guān)重要進(jìn)入，然后緩慢上升并趨于平緩，可能持續(xù) 10 年以上。由于廉價(jià)的 8 位 MCU 已停產(chǎn)，因此失去繼續(xù)構(gòu)建重要且有利可圖的最終產(chǎn)品的能力可能是災(zāi)難性的。

結(jié)論

隨著 8 位 MCU 在不斷發(fā)展的 MCU 領(lǐng)域中占據(jù)一席之地，嵌入式開(kāi)發(fā)人員必須考慮新的考慮因素。這是必不可少的，因?yàn)槭褂?8 位 MCU 的好處包括相對(duì)較低的成本和易用性，這可能會(huì)受到工具隱藏成本、支持軟件不足、誤導(dǎo)性數(shù)據(jù)表參數(shù)以及缺乏可擴(kuò)展性的影響。

在為您的下一個(gè)設(shè)計(jì)評(píng)估合適的 MCU 時(shí)，牢記所有這些考慮因素可以大大提高您在短期和長(zhǎng)期內(nèi)取得市場(chǎng)成功的機(jī)會(huì)。

　　審核編輯：湯梓紅