每種產(chǎn)品都有它的發(fā)展歷程，從一代到二代持續(xù)往上升，如電腦CPU，從早期提升到現(xiàn)在13代，MCU芯片在市場的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，如家電、汽車、醫(yī)療等領(lǐng)域，在MCU的發(fā)展歷程中，從早期的4位MCU、
8位MCU、16位MCU、32位MCU，每種位數(shù)的MCU都曾在市場一個時期非?；钴S，今天來聊聊其中一種，接下來看看8位MCU為何能在市場一直保持活躍，都有哪些因素。
MCU 中的“C”代表控制器而不是計算，這意味著控制元件比計算元件大得多。MCU執(zhí)行的工作是讀取I/O、ADC、比較器、串口數(shù)據(jù)，進(jìn)行采集、判斷、進(jìn)行簡單的計算，結(jié)果通過I/O、DAC、PWM、串口輸出。
以LED燈控制應(yīng)用為例，您通常只需要一個10-16引腳的8位MCU，并使用3通道PWM來驅(qū)動R/G/B或添加2通道來驅(qū)動白光和冷光控制。一些輸入/輸出。盡管引腳或ADC輸入檢測非常容易，LED照明仍然保持12%的復(fù)合增長率。僅中國智能照明控制市場規(guī)模就超過每月10萬臺。
雖然LED調(diào)光結(jié)構(gòu)簡單，但有一些要點需要討論。例如，當(dāng)今的光控制面臨著日益復(fù)雜的調(diào)光要求，不僅需要豐富的顏色變化，還需要深色的顏色變化。
這些要求使得傳統(tǒng)的 16Mhz PWM 站不住腳，需要使用鎖相環(huán) (PLL) 和可編程計數(shù)器陣列 (PCA) 來生成高速 PWM，從而增強照明控制效果，快速 PWM 足以滿足此應(yīng)用。此外，出于成本原因，外部振蕩器通常不用于光控制應(yīng)用中。因此，內(nèi)部振蕩電路的設(shè)計需要準(zhǔn)確。
室內(nèi)照明控制一般不易因溫度變化而受到溫度漂移的影響，但安裝在室外的景觀照明和LED廣告牌則面臨著晝夜溫差的挑戰(zhàn)。
時鐘是MCU的心臟，由于溫度導(dǎo)致的內(nèi)部 RC 時鐘的頻率偏差會導(dǎo)致許多問題。首先，PWM信號也是通過內(nèi)部主頻產(chǎn)生的。當(dāng)溫度引起的頻率漂移影響 PWM 輸出時，它會間接導(dǎo)致 LED 顏色出現(xiàn)輕微的幅度改變。更糟糕的是，許多照明控制應(yīng)用程序通過異步傳輸 UART 與控制主機(jī)通信。與時鐘信號同步控制的I2C/SPI不同，如果UART的頻率漂移超過4%，就會導(dǎo)致整個通信異常，LED屏出現(xiàn)黑屏錯誤。
因此，增強MCU內(nèi)部振蕩電路的穩(wěn)定性也是8位MCU發(fā)展的重點，使其成為適合戶外照明控制需求的產(chǎn)品。
除了控制光之外，高速PWM還可以應(yīng)用于許多消費產(chǎn)品，例如流行的無線充電。事實上，典型的 5W/10W 充電發(fā)射器 (TX) 不一定需要 32 位操作。其中大多數(shù)使用 16 位值進(jìn)行比較，高時鐘8位控制器功能非常強大。
許多制造商還包括運算放大器，以幫助電流采集并減少無線充電組裝電路板（印刷電路板組裝，PCBA）上的外部元件數(shù)量?；蛘咄瞥龈呒啥葘Ｓ肐C，利用MCU集成MOS等高壓器件，進(jìn)一步縮小無線充電PCBA面積。
雖然 PWM 是非常重要的 MCU 輸出組件，但模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 可以說是 MCU 重要的輸入組件。目前主流MCU的ADC已經(jīng)從傳統(tǒng)的8/10位發(fā)展到12位，采樣速度也提高到1Msps以上。
由于 ADC 需要多次捕獲累積平均值，因此大多數(shù)開發(fā)人員仍然使用 16 位來存儲捕獲的數(shù)據(jù)。典型的 MCU ADC 的有效位數(shù) (ENOB) 為 9.5 至 10.5 位，工廠ADC的有效范圍可能更寬。因此，我們假設(shè)開發(fā)人員想要丟棄后兩個較低有效位 (LSB) 并使用 10 位數(shù)據(jù)，16 位數(shù)據(jù)范圍為 ADC 累加操作提供了很大的累加空間，除非使用精密 delta-sigma ADC，否則很少有應(yīng)用需要 32 位來處理 ADC 操作。
從2020年的CU市場來看，32位MCU占據(jù)了55%的市場份額，8位MCU仍然占據(jù)了43%的市場份額。事實證明，32 位/8 位選擇不是“正確或錯誤”的問題，但仍然取決于應(yīng)用程序。一般來說，需要大量位（bit）運算的控制類型或應(yīng)用仍然選擇8位MCU，而需要32位數(shù)學(xué)和DSP/浮點的應(yīng)用則選擇32位MCU（例如掃描、機(jī)器人和 4 軸無人機(jī)）。
此外，8位MCU具有多種架構(gòu)特性，例如節(jié)省程序空間和減少中斷延遲。下表結(jié)合國外的實驗，展示了8位MCU的一些優(yōu)勢。通過比較可以看出，8位MCU具有顯著的優(yōu)勢。與 32 位 MCU 相比，具有一些操作性能優(yōu)勢。
當(dāng)今的消費類應(yīng)用變得越來越復(fù)雜，PCBA 組件越多，產(chǎn)生的噪聲就越多。例如，有線傳輸可能會引入噪聲干擾和錯誤。為此，MCU中添加了硬件CRC，以確保傳輸數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
綜上所述，從整個市場的需求來看，8位MCU可能會在市場上長期存在。很大的原因是它們在某些應(yīng)用中無法替代。從長遠(yuǎn)來看，不變的趨勢是32位MCU的份額將不斷增加，現(xiàn)在8位MCU也在不斷地重新發(fā)明和創(chuàng)新，以適應(yīng)市場應(yīng)用。未來幾年，預(yù)計8位MCU和32位MCU將共存，RISC/CISC架構(gòu)將占據(jù)當(dāng)前微控制器市場的主導(dǎo)地位。
