32位MCU異軍突起 8位MCU何去何從

根據(jù)市調(diào)機(jī)構(gòu)的分析數(shù)據(jù)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(chǎn)品分銷商Mouser的網(wǎng)站上，可供選擇的8位MCU數(shù)量幾乎可與32位MCU相比擬?？梢娫?2位MCU當(dāng)?shù)乐拢?位MCU不僅沒有銷聲匿跡，反而占有另一片天。目前包括了NXP、Microchip、ST、Silicon Labs、ADI、瑞薩、TI等半導(dǎo)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(lǐng)先優(yōu)勢，并且在現(xiàn)今的嵌入式系統(tǒng)中依然占據(jù)主導(dǎo)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(guān)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(guī)格、功能和優(yōu)勢等方面都受到擠壓。

8位和32位的抉擇

在許多嵌入式設(shè)計(jì)上，8位MCU比32位擁有更容易設(shè)計(jì)的優(yōu)勢，依循8位架構(gòu)的軟件和硬件比起32位將更為簡易。

回顧多年前，由于價(jià)格下降加上性能提升，使得32位MCU開始受到市場關(guān)注。這些優(yōu)異的性能，加上更低的功耗，兩相結(jié)合使得32位MCU產(chǎn)生一種不可抗拒的吸引力，在許多傳統(tǒng)看不到32位的產(chǎn)品上，現(xiàn)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(shè)計(jì)人員心中很久的疑問，8位MCU與32位MCU到底差異在哪里，設(shè)計(jì)時(shí)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(yōu)于32位MCU。設(shè)計(jì)項(xiàng)目本身或系統(tǒng)要求，將決定必須采用哪一種MCU。事實(shí)上，8位與32位MCU現(xiàn)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(qiáng)大。但是，在設(shè)計(jì)時(shí)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(shí)間都只能進(jìn)行8位的數(shù)據(jù)資料處理。而理論上，32位MCU則可以處理四倍的數(shù)據(jù)量，就技術(shù)面來看，32位MCU的確可以提高數(shù)據(jù)處理效率。但是，在8位和32位MCU之間進(jìn)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(shí)候，考慮以下幾種差異性，將有助于為設(shè)計(jì)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(tǒng)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(nèi)存，并且預(yù)算要求很低，加上系統(tǒng)以及代碼和數(shù)據(jù)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(jià)格之下，采用32位MCU可以提供更多的應(yīng)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?；旧?，在32位MCU價(jià)格競爭力越來越強(qiáng)的情況下，其價(jià)格與8位MCU越來越接近，或者可以說，8位MCU的價(jià)格就可以買到效能更優(yōu)異的32位MCU了。

盡管32位MCU可以透過4倍的處理速度來執(zhí)行更復(fù)雜的運(yùn)算，然而在獲取更高運(yùn)算效能的同時(shí)，卻也必須付出其他代價(jià)，也就是功耗同時(shí)將會提高。要知道在嵌入式系統(tǒng)(特別是類似物聯(lián)網(wǎng)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(tǒng)的龐大負(fù)擔(dān)。因此，如果所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)對于MCU的需求，是介于8位與32位之間的灰色地帶，但同時(shí)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(shè)計(jì)人員無法抗拒。

運(yùn)算速度和存儲

與8位MCU相比，32位MCU的主要優(yōu)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(yùn)行，而32位MCU的時(shí)脈頻率則可達(dá)數(shù)百M(fèi)Hz。如果只是使用MCU來開啟機(jī)械繼電器，就很可能會忽略到這些數(shù)據(jù)處理時(shí)的速度差異。但是，當(dāng)運(yùn)行的是需要大量數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用程序時(shí)，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(yōu)勢在于價(jià)格便宜且易于使用。事實(shí)上，在許多應(yīng)用中，它們已經(jīng)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(nèi)部隨機(jī)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(chǎn)品多8倍。因此，例如工程師需要一個巨大的緩沖區(qū)來儲存音訊數(shù)據(jù)的話，那么32位MCU便是最好的應(yīng)用選擇。

增加周邊設(shè)備

通常來說，采用MCU的系統(tǒng)又稱為嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，包括根據(jù)項(xiàng)目要求來增加所需要的周邊設(shè)備。如果所需要的周邊包括了以太網(wǎng)絡(luò)、USB、UART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(dú)的32位MCU還要花費(fèi)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(shè)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(shè)備都開啟運(yùn)作時(shí)。

簡單就是最大優(yōu)勢

8位MCU特色在于架構(gòu)簡單。相較之下，處理效能更加優(yōu)異的32位MCU，卻同時(shí)也背負(fù)著架構(gòu)復(fù)雜的原罪。在設(shè)計(jì)上，有一個很重要的因素，就是簡單。8位MCU的簡單性創(chuàng)造了以下幾項(xiàng)優(yōu)勢：在許多嵌入式設(shè)計(jì)上，8位比32位擁有更容易設(shè)計(jì)的優(yōu)勢，依循8位架構(gòu)的軟件和硬件比起32位將更為簡易。

另外，開發(fā)工具也可以是設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵，因?yàn)樘囟ǖ腗CU可能無法使用免費(fèi)設(shè)計(jì)工具，付費(fèi)工具的成本可能會高到每個幾百甚至到幾千美元(視設(shè)計(jì)規(guī)模而定)。因此，免費(fèi)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(shè)計(jì)的成敗，因?yàn)檫@取決于制造商的這款MCU產(chǎn)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(jià)值高的資料庫文檔。這對于設(shè)計(jì)的好壞與成敗也具有重大的影響性。