32位MCU异军突起 8位MCU何去何从

传感器技术 2019-01-07 10899

描述

根据市调机构的分析数据指出，近年来尽管32位MCU异军突起，然而8位MCU每年依然占有全球MCU市场的35%以上市占率。在知名电子产品分销商Mouser的网站上，可供选择的8位MCU数量几乎可与32位MCU相比拟。可见在32位MCU当道之下，8位MCU不仅没有销声匿迹，反而占有另一片天。目前包括了NXP、Microchip、ST、Silicon Labs、ADI、瑞萨、TI等半导体公司，都提供市场大量的8位MCU选择。

8位MCU比起32位MCU，具有超过30年的领先优势，并且在现今的嵌入式系统中依然占据主导地位，对于8位MCU来说，其控制能力比起处理能力更受到市场的关注。尽管过去仍有16位MCU，然而在8位和32位MCU的竞争下，16位MCU不论在规格、功能和优势等方面都受到挤压。

8位和32位的抉择

在许多嵌入式设计上，8位MCU比32位拥有更容易设计的优势，依循8位架构的软件和硬件比起32位将更为简易。

回顾多年前，由于价格下降加上性能提升，使得32位MCU开始受到市场关注。这些优异的性能，加上更低的功耗，两相结合使得32位MCU产生一种不可抗拒的吸引力，在许多传统看不到32位的产品上，现在都纷纷可见到32位MCU的身影，例如手表或者家电(如冰箱)等。

一个存在设计人员心中很久的疑问，8位MCU与32位MCU到底差异在哪里，设计时又该如何做出正确选择。众所周知，8位MCU在物理尺寸、功耗和成本方面优于32位MCU。设计项目本身或系统要求，将决定必须采用哪一种MCU。事实上，8位与32位MCU现阶段在成本方面并没有太大的不同，效能上则是一个比另一个更强大。但是，在设计时要做出正确的选择，了解两个微控制器之间的根本差异就非常重要。

一般来说，8位MCU在任何特定时间都只能进行8位的数据资料处理。而理论上，32位MCU则可以处理四倍的数据量，就技术面来看，32位MCU的确可以提高数据处理效率。但是，在8位和32位MCU之间进行选择，比较大的差异将会是在其资料处理的宽度。通常面对8位和32位MCU之间抉择的时候，考虑以下几种差异性，将有助于为设计做出最佳决策。

成本与尺寸

首先，必须先从几个层面检查系统要求。在某些情况下，很明显8位MCU就足够了，特别是如果最终的程序只需容纳不到8KB的内存，并且预算要求很低，加上系统以及代码和数据量都很小，而且还必须兼顾到成本、物理尺寸和功耗等因素的话，那么8位MCU可能就足够了。

一般来说，8位MCU的成本较低，且尺寸也小于32位MCU，但近年来，32位MCU的成本越来越有竞争力，换句话说，相同价格之下，采用32位MCU可以提供更多的应用可能性。至于在整体功耗方面，处理效能较慢的8位MCU总是会胜过更快的32位MCU。

如果还是做不了决定的话，或许可以从这个角度来观察。基本上，在32位MCU价格竞争力越来越强的情况下，其价格与8位MCU越来越接近，或者可以说，8位MCU的价格就可以买到效能更优异的32位MCU了。

尽管32位MCU可以透过4倍的处理速度来执行更复杂的运算，然而在获取更高运算效能的同时，却也必须付出其他代价，也就是功耗同时将会提高。要知道在嵌入式系统(特别是类似物联网这种采用电池供电的装置)中，每多一份意料之外的耗电量都会成为整体系统的庞大负担。因此，如果所设计的系统对于MCU的需求，是介于8位与32位之间的灰色地带，但同时又对于功耗问题特别在意的话，那么8位MCU的吸引力真的会令设计人员无法抗拒。

运算速度和存储

与8位MCU相比，32位MCU的主要优势之一是其更出色的处理速度。典型的8位MCU通常以8 MHz运行，而32位MCU的时脉频率则可达数百MHz。如果只是使用MCU来开启机械继电器，就很可能会忽略到这些数据处理时的速度差异。但是，当运行的是需要大量数据处理的应用程序时，这些速度上的差异就会变得明显。例如，每天要处理上千次工作的门禁控制器，就需要采用32位的MCU。

8位MCU的优势在于价格便宜且易于使用。事实上，在许多应用中，它们已经被使用了40年之久，却仍然非常受欢迎。但是，如果所欲处理的是需要大量内部随机存取存储(RAM)的工作，那么可能就必须采用32位MCU来替换8位。32位MCU的RAM通常比8位产品多8倍。因此，例如工程师需要一个巨大的缓冲区来储存音讯数据的话，那么32位MCU便是最好的应用选择。

增加周边设备

通常来说，采用MCU的系统又称为嵌入式系统。嵌入式系统设计的基础，包括根据项目要求来增加所需要的周边设备。如果所需要的周边包括了以太网络、USB、UART和控CAN总线等介面，那么8位MCU肯定就不太足够。在使用上8位MCU还必须要增加这些通讯介面的芯片，这可能比采用单独的32位MCU还要花费更多。

与8位MCU相比，通常32位MCU的功能更丰富。凭借出色的处理速度，32位MCU可以有效地处理多个外部设备。但是必须注意的是，使用32位MCU将会消耗更多功率，尤其是在所有外部设备都开启运作时。

简单就是最大优势

8位MCU特色在于架构简单。相较之下，处理效能更加优异的32位MCU，却同时也背负着架构复杂的原罪。在设计上，有一个很重要的因素，就是简单。8位MCU的简单性创造了以下几项优势：在许多嵌入式设计上，8位比32位拥有更容易设计的优势，依循8位架构的软件和硬件比起32位将更为简易。

另外，开发工具也可以是设计成败的关键，因为特定的MCU可能无法使用免费设计工具，付费工具的成本可能会高到每个几百甚至到几千美元(视设计规模而定)。因此，免费的开放工具将有很大的吸引力。而所选择的MCU社群论坛也可能影响设计的成败，因为这取决于制造商的这款MCU产品有多少使用者支持，越多使用者的社群论坛，就有更多参考价值高的资料库文档。这对于设计的好坏与成败也具有重大的影响性。

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