引言

盡管競爭激烈，而且有32位Arm Cortex-M處理器等新平臺的市場(chǎng)份額在強勁增長(cháng)，現今的8位MCU仍占據整個(gè)微控制器（MCU）市場(chǎng)的很大一部分。嵌入式市場(chǎng)中8位MCU的持續優(yōu)勢在于多種因素：低成本、簡(jiǎn)單、快速掌握用法以及成熟的生態(tài)系統，這個(gè)生態(tài)系統包含無(wú)處不在的工具庫。

已經(jīng)十分成熟的8位MCU技術(shù)，其價(jià)格已接近其下限，這為開(kāi)發(fā)人員帶來(lái)了選擇難題。在尋找嵌入式設計的低成本8位MCU時(shí)，有許多具有相似的價(jià)格及功能集的產(chǎn)品，但選擇哪種*好呢？經(jīng)常被忽視的一個(gè)方面是：來(lái)自不同供應商的類(lèi)似的8位MCU硬件的真實(shí)價(jià)格以及使用價(jià)值。以下是一些重要的考慮因素，*終將揭示8位MCU的實(shí)際價(jià)值。

生態(tài)系統

? 工具

當成本成為嵌入式設計應該考慮的主要因素時(shí)，避免在編譯器許可證或編碼環(huán)境上花費資金是明智的。在選擇MCU之前，請確認供應商的芯片和他們提供的軟件示例是否能夠在免費開(kāi)發(fā)平臺上使用。否則，取決于需要組件數量的不同，即使一家供應商的平均銷(xiāo)售價(jià)格（ASP）等于或高于另一家，*終的實(shí)際花費成本也可能是較低的。

例如，來(lái)自競爭廠(chǎng)商的兩個(gè)基于8051的MCU選擇可能具有類(lèi)似的芯片價(jià)格，但工具成本不同。如果MCU供應商提供的基于8051的芯片缺少免費編譯器或集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE）許可證，則開(kāi)發(fā)人員必須使用Keil或IAR并支付許可費用，從而增加了項目的總投資。更加具有成本優(yōu)勢的選擇是使用免費IDE和無(wú)限制Keil許可證支持的8位平臺。

? 軟件

一旦理解了編譯器和開(kāi)發(fā)環(huán)境，下一個(gè)隱形的技術(shù)指標是MCU平臺上軟件示例和生態(tài)系統的可用性。例如，尋找那些為其外設提供大量代碼示例的MCU供應商。這樣可以輕松把控所需的每個(gè)外設，如PWM、UART和ADC，然后將它們組合到一個(gè)項目中，就能很快完成設計。這意味著(zhù)產(chǎn)品可更快地進(jìn)入市場(chǎng)并增加潛在的收入，使得產(chǎn)品擁有更高溢價(jià)能力。所以，良好的MCU生態(tài)系統可提供更高的性?xún)r(jià)比優(yōu)勢。

技術(shù)指標：設計、特性和測試（GBD、GBC和GBT）

在仔細閱讀相對簡(jiǎn)單的8位MCU規格時(shí)，可以從數據手冊的摘要頁(yè)面中輕松了解器件的功能，然后參考電氣規格表以獲取有關(guān)重要規格的更多詳細信息。然而，事實(shí)上比看起來(lái)要更復雜一點(diǎn)，開(kāi)發(fā)人員應該考慮三個(gè)關(guān)鍵方面：1）是否有對設計來(lái)說(shuō)重要的*小值和*大值；2）這些值的測試條件是否匹配實(shí)際使用情況；以及3）這些參數是否得到設計、特性或測試保證。

由于溫度、Vdd范圍、工作頻率和其它因素會(huì )影響設計中的真實(shí)值，因此需要始終謹慎考慮典型值。如今，業(yè)界常見(jiàn)的情況是：在一個(gè)基于另一個(gè)參數的技術(shù)指標下，會(huì )發(fā)生功能受限的情況。通常，數據手冊首頁(yè)上會(huì )展現非常有吸引力的技術(shù)指標。然而，在深入研究電氣技術(shù)規范表之后，很明顯看似**的技術(shù)參數僅存在于Vdd、核心頻率、溫度等參數非常受限的情況下，這可能與設計的其它方面相沖突。這種錯覺(jué)可能導致失望，因為*初的*佳解決方案僅來(lái)自首頁(yè)，然后在發(fā)現這些規范的所有注意事項后，設計決策變得不那么明確了。

例如，圖1中顯示的圖表來(lái)自數據手冊的首頁(yè)。對于廉價(jià)的MCU來(lái)說(shuō)，20 MHz技術(shù)參數是非常好的，然而，詳細數據表明這只能在4.5V Vdd以上才能實(shí)現，這在真實(shí)系統中或許是不可能的，或者會(huì )導致以增加成本為代價(jià)使用更大的升壓轉換器來(lái)達到該操作速度。

圖1中的圖表引發(fā)了對其它規格的質(zhì)疑，那些規格在很大程度上依賴(lài)于其它因素。當一個(gè)重要的技術(shù)參數擁有了4 MHz的測試條件，但設計將在20 MHz下運行時(shí)，需要預先考慮該技術(shù)參數，它對于某些特定使用場(chǎng)景可能會(huì )不準確?？梢约僭O它可能非常不準確，特別是如果它是模擬技術(shù)參數。

此外，在檢查技術(shù)規范表時(shí)，重要的是要研究附注，并了解它是否得到設計、特性或測試（亦稱(chēng)為GBD、GBC和GBT）保證。通常，GBD在規格中有*低可信度，而GBT在規格中有*大的信任度，GBC在中間。

表1中的示例（來(lái)自典型的MCU產(chǎn)品數據手冊）顯示了GBD和GBC的兩個(gè)選項。

如果應用要求嚴格的時(shí)序并且需要非常精 確的振蕩器，那么GBD規格有點(diǎn)令人擔憂(yōu)，因為調整后的高速振蕩器的唯壹規格是GBD。如果它達到未調整的高速內部（HSI）振蕩器規格的5%的不準確度，這可能導致像UART這樣的高速通信接口失敗。在儀表或計量等應用中，您需要計算或跟蹤特定時(shí)間窗內的事件，振蕩器的漂移會(huì )影響測量的準確度。

靈活性和可擴展性

在每個(gè)項目中切換不同架構和技術(shù)可能會(huì )推遲設計的完成，從而減緩產(chǎn)品上市時(shí)間。雖然供應商A的器件可能是手頭項目的*佳選擇，但供應商B可能有另一款器件對于今年晚些時(shí)候的項目更好。這需要為每個(gè)項目進(jìn)行優(yōu)化、權衡，并在項目之間重用開(kāi)發(fā)成果。

所以，在評估當前設計的供應商選擇時(shí)，請確保他們擁有適合未來(lái)產(chǎn)品的解決方案。例如，如果您需要使用其它供應商提供的器件，那么項目*佳選擇的一次性器件可能會(huì )延遲下一個(gè)項目。始終尋找可擴展的8位平臺，例如圖2中的Silicon Labs的EFM8產(chǎn)品組合，它提供可擴展的內存和GPIO選項，并支持免費的IDE和無(wú)限期的Keil許可證?？蓴U展的平臺在相似的架構中提供了許多GPIO和存儲器大小搭配，允許在項目之間輕松切換器件。

圖2：Silicon Labs EFM8 MCU平臺規格示例

仔細查看MCU系列中的每個(gè)器件型號是值得的，這樣能確保功能一致，并在遷移到更多GPIO數量的器件時(shí)不會(huì )犧牲重要的功能，例如恰當數量的通信端口、DAC或PWM通道。

壽命和供應保證

8位市場(chǎng)已經(jīng)非常成熟，8位器件也已經(jīng)存在了幾十年。因此，現今8位器件的ASP非常低。這對開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)很好，但對于半導體供應商而言可能是一個(gè)痛點(diǎn)，因為半導體供應商已經(jīng)接近盈利*低點(diǎn)，而且一些供應商已經(jīng)放棄了對其8位產(chǎn)品的新品開(kāi)發(fā)。當供應商發(fā)布壽命終止（EOL）以及 “不推薦用于新設計” （NRND）通知時(shí)，這種情況可能會(huì )變得令人擔憂(yōu)，這可能會(huì )威脅到*終產(chǎn)品的使用壽命。Silicon Labs是少數繼續開(kāi)發(fā)8位技術(shù)的MCU供應商之一。這表明了對8位市場(chǎng)的承諾，并使人們相信供應商不會(huì )停產(chǎn)其MCU產(chǎn)品。

許多供應商都在宣傳保證有關(guān)MCU產(chǎn)品支持供貨的信息，有些甚至提供了其產(chǎn)品計劃支持供貨的確切日期。例如，Silicon Labs為每個(gè)8位系列都列出了*晚支持供貨日期，明確說(shuō)明哪些可以適用于長(cháng)期設計。

MCU產(chǎn)品的使用壽命可能不是快速設計的關(guān)鍵問(wèn)題，例如壽命短且快速下降的消費類(lèi)產(chǎn)品，但對于醫療、汽車(chē)和工業(yè)應用來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，這些應用的終端產(chǎn)品常常需要兩到三年的設計時(shí)間，然后其應用需求平緩地上升并持續超過(guò)10年。如果由于廉價(jià)8位MCU停產(chǎn)而失去重要的、可盈利的終端產(chǎn)品市場(chǎng)，那么對于企業(yè)將是一個(gè)大的損失。

結論

雖然8位MCU已在不斷發(fā)展的MCU領(lǐng)域中占據一席之地，但嵌入式開(kāi)發(fā)人員必須納入新的考量因素。使用8位MCU的好處包括相對較低的成本和易用性，但這可能受到工具隱形成本、支持軟件不足、誤導的數據手冊參數和缺乏可擴展性的影響。在為您的下一個(gè)設計評估適合的MCU時(shí)，記住所有上述考量因素可以大大提高您現在和長(cháng)期的市場(chǎng)成功機會(huì )。