如何评估8位MCU的真正价值

好名字 2022-07-28 854

控制/MCU

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描述

随着 8 位 MCU 在不断发展的 MCU 领域中占据一席之地，嵌入式开发人员必须考虑新的考虑因素。

尽管 32 位 Arm Cortex-M 处理器等新平台带来竞争和强劲的市场份额增长，但今天的 8 位微控制器 (MCU) 仍然占据整个 MCU 市场的很大一部分。嵌入式市场中 8 位 MCU 的持续优势取决于多种因素，包括低成本、简单性、快速控制能力以及具有无处不在的工具库的成熟生态系统。

随着 8 位作为 MCU 技术的成熟，单价已接近其下限，给开发人员带来了隐藏的挑战。在寻找用于嵌入式设计的低成本 8 位 MCU 时，有许多价格和功能相似的好选择，但哪个是最好的?一个经常被忽视的方面是来自不同供应商的类似 8 位 MCU 硬件的真实价格和价值。以下是一些重要的考虑因素，它们最终将揭示 8 位 MCU 的实际价格。

欢迎来到生态系统

工具：当成本是嵌入式设计的驱动因素时，明智的做法是避免将资金用于编译器许可或编码环境。在选择 MCU 之前，请确认供应商及其提供的软件示例在免费开发平台上可用。否则，根据组件数量，一个供应商的真实成本可能低于另一个供应商，即使平均售价 (ASP) 的比较描绘出不同的画面。

例如，来自竞争供应商的两个基于 8051 的 MCU 选项可能具有相似的硬件规格，但工具成本不同。如果 MCU 供应商的 8051 设备缺少编译器或集成开发环境 (IDE) 许可证，则开发人员必须使用 Keil 或 IAR 并支付相应的许可证费用，从而增加项目的总投资。一个更具成本效益的选择是使用由免费 IDE 和无限 Keil 许可证支持的 8 位平台。

软件：一旦了解了编译器和开发环境，下一个隐藏的规范就是软件示例的可用性和 MCU 平台上的生态系统。例如，寻找为其外设提供大量代码示例的 MCU 供应商。这样可以轻松获取所需的每个外围设备，例如 PWM、UART 和 ADC，然后将它们组合到一个项目中并更快地完成设计。这可能意味着更快地进入市场并可能增加您的收入，这使得受良好支持的 MCU 生态系统通常更高的 ASP 值得溢价。

规格：GBD、GBC 和 GBT

仔细阅读相对简单的 8 位 MCU 的规格时，从数据表的摘要页面中了解器件的功能似乎相对容易，然后参考电气规格表了解更多详细信息在重要的规格上。但是，这可能比最初看起来要复杂一些，开发人员应该考虑三个关键方面：

是否为对设计重要的内容指定了最小值和最大值

这些值的测试条件将与实际用例进行比较

这些值是否由设计和/或特性和/或测试保证

典型值始终需要谨慎考虑，因为温度、Vdd 电平、工作频率和其他因素会影响这些值在设计中的真实情况。这些天来，行业中一个非常普遍的现象是在一个基于另一个规范的规范中遇到有限的功能。通常这样做是为了在数据表的首页上实现非常有吸引力的规格。然而，在深入研究电气规格表后，很明显，看似一流的规格仅存在于 Vdd、核心频率、温度等非常有限的参数下，这可能与设计的其他方面发生冲突。这种错觉可能会导致失望，因为最好的解决方案可能会出现在首页上，

例如，考虑图 1 所示的图表，该图表来自数据表的首页。20MHz 规格非常适合这种便宜的 MCU;但是，细则表明这只能在 4.5V Vdd 以上实现，这在系统中可能无法实现，或者会产生使用更大升压转换器来实现该运行速度的成本。

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图 1：安全操作区域图(来源：Silicon Labs)

该图提出了有关其他规格的问题，这在很大程度上取决于其他因素。当一个重要规范的测试条件为 4 MHz 但设计将以 20 MHz 运行时，需要预先考虑到它对于某些用例可能不准确。人们可以假设它可能非常不准确，尤其是在模拟规范的情况下。

此外，在检查规格表时，重要的是要研究脚注并了解它是否由设计、特性或测试来保证，它们分别称为 GBD、GBC 和 GBT。通常，GBD 对规范的信任度最低，而 GBT 对规范的信任度最高，而 GBC 则处于中间位置。

如果应用程序有严格的时序要求并且需要非常精确的振荡器，那么 GBD 就有点令人担忧了，因为为修整的高速振荡器提供的唯一规格是 GBD。如果 UART 等高速通信接口接近未调整的高速内部 (HSI) 振荡器的 5% 不准确数，这可能会导致其失败。在仪器仪表或计量等应用中，您需要在特定时间窗口内对事件进行计数或跟踪，振荡器中的漂移会影响测量结果的准确性。

灵活性和可扩展性

在每个项目的架构和技术之间跳跃可能会延迟设计的完成，从而延缓上市时间。虽然供应商 A 的设备可能是手头项目的最佳选择，但供应商 B 可能有另一种设备更适合今年晚些时候的项目。这成为每个项目的优化与项目之间开发和知识的重用(或缺乏)的平衡。

因此，在评估当前设计的供应商选择时，请确保他们为未来产品提供正确的解决方案。例如，如果您需要使用来自不同供应商的设备，作为项目最佳选择的一次性设备可能会延迟下一个项目。始终寻找可扩展的 8 位平台，例如 Silicon Labs 的 EFM8 产品组合，如图 2 所示，它提供可扩展的内存和 GPIO 选项，并受免费 IDE 和无限 Keil 许可证的支持。可扩展平台在类似架构中提供了许多 GPIO 和内存选项，从而促进了项目之间的设备切换。

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图 2：Silicon Labs 的 EFM8 产品组合(来源：Silicon Labs)

仔细观察 MCU 系列中的每个设备也是值得的，以确保功能一致，以便迁移到更大的 GPIO 设备不会牺牲一些重要的东西，例如正确数量的通信端口、DAC 或 PWM 通道。

寿命和供应保证

8 位设备已经存在了几十年，8 位市场已经成熟。因此，8 位 ASP 现在非常低。这对开发人员来说很好，但对于半导体供应商来说可能是一个痛点，因为他们已经接近盈利水平，这导致一些供应商放弃对他们的 8 位产品组合进行新的投资。

当供应商发布报废 (EOL) 和不推荐用于新设计 (NRND) 通知时，这种情况可能会变得令人担忧，这可能会威胁到最终产品的使用寿命。Silicon Labs 是少数继续投资 8 位技术的 MCU 供应商之一。这表明了对 8 位市场的坚定承诺，并增强了核心供应商集团不会停止其 MCU 产品的信心。

许多供应商都公布了有关 MCU 产品寿命的信息。有些甚至提供供应商计划支持这些设备多长时间的确切日期。例如，Silicon Labs 列出了每个 8 位系列的最低支持日期，清楚地说明了哪些应该用于长期设计。如需 Silicon Labs 8 位产品的最短使用寿命列表，请访问Silicon Labs网站上的长寿承诺页面。

MCU 产品寿命可能不是快速设计的关键问题，例如寿命短和快速下降的消费产品，但它对于最终产品需要两到三年设计的医疗、汽车和工业应用至关重要进入，然后缓慢上升并趋于平缓，可能持续 10 年以上。由于廉价的 8 位 MCU 已停产，因此失去继续构建重要且有利可图的最终产品的能力可能是灾难性的。

结论

随着 8 位 MCU 在不断发展的 MCU 领域中占据一席之地，嵌入式开发人员必须考虑新的考虑因素。这是必不可少的，因为使用 8 位 MCU 的好处包括相对较低的成本和易用性，这可能会受到工具隐藏成本、支持软件不足、误导性数据表参数以及缺乏可扩展性的影响。

在为您的下一个设计评估合适的 MCU 时，牢记所有这些考虑因素可以大大提高您在短期和长期内取得市场成功的机会。

　　审核编辑：汤梓红

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