8位MCU-微處理器單元(MPU)，我們經(jīng)常討論8位、16位、32位和64位處理器，但我們不知道8位MCU-微處理器單元(MPU)年輕工程師是否知道第一個商業(yè)微處理器Intel4004是一臺4位機器。

  MCU微處理器也被稱為微處理器單元(MPU)。早期的MPU只包個中央處理單元(CPU)，隨著時間的推移，增加了cachememory、浮點單元(FPU)、內(nèi)存管理單元(MMU)等功能。關(guān)鍵是MPU不包含任何內(nèi)存或外設(shè)。

  相比之下，微控制器(MCU)包含非易失性存儲器(如Flash)、易失性存儲器(如SRAM)、外圍設(shè)備(如計數(shù)器、計時器、ADC和UART、I2C、SPI等通信接口)。從本質(zhì)上講，MCU是一臺小型獨立計算機，由一個單獨的硅芯片實現(xiàn)，它包含自己的程序，一開始就開始執(zhí)行。這就解釋了MCU為什么出現(xiàn)在嵌入式系統(tǒng)中，以及為什么嵌入式系統(tǒng)隨處可見。

  MCU的歷史和MPU的歷史一樣模糊。哪一個是第一個MCU?是20世紀70年代初日本人為汽車發(fā)明的四位設(shè)備，還是1974年TI工程發(fā)明的發(fā)明的四位TS100CU?早期最著名的可能是8051(又稱MCS-51)，其指令集架構(gòu)(ISA)由JohnH.Wharton構(gòu)思，并于1980年推出。直到今天，8051的變種仍然活躍在市場上。

如今，有無數(shù)的MCU可以滿足用戶的各種需求。其中，PIC微控制器和AVR微控制器是兩個最大的家庭。第一個8位PIC是通用儀器于1975年開發(fā)的，現(xiàn)在PIC是Microchiptechnology的業(yè)務(wù)范圍。Alf-Egilbogen和Vegardbogen和VegardWollan在挪威理工學(xué)院(NTH)學(xué)習(xí)時構(gòu)思的，Atmel隨后獲得了該技術(shù)，并于1996年推出了AVR家族的第一批產(chǎn)品。2016年，Atmel被Microchiptechnology收購。

與MicrochipGregrobinson和Brianthorsen聊天，Greg是MicrochipMCU8業(yè)務(wù)部的營銷副總裁，Brian是高級公關(guān)經(jīng)理。從下圖可以看出，Microchip在8位MCU中擁有32%的市場份額(其最接近的競爭對手NXP擁有11%的市場份額)。

  Greg表示，Microchip將繼續(xù)創(chuàng)新，將新部件推廣到8個空間。例如，2022年第二季度，Microchip將推出5個新系列，擁有65種設(shè)備，這些設(shè)備擁有豐富的電影模擬設(shè)備和其他獨立于核心的外圍設(shè)備。

  除了傳統(tǒng)的單芯片系統(tǒng)(MicrochipMCU是板上唯一的處理器)外，8位處理器在系統(tǒng)管理IC和協(xié)處理器中的作用也越來越大。這在很大程度上是由于分布式智能在物聯(lián)網(wǎng)邊緣設(shè)備、汽車安全、工業(yè)控制系統(tǒng)、醫(yī)療電子和家用電子等應(yīng)用領(lǐng)域的快速增長所推動的。即使是最先進的5G系統(tǒng)也通常受益于將某些任務(wù)轉(zhuǎn)移到更小的8位處理器上，以釋放更高級別的處理器，并做他們最擅長的事情。

  Greg透露，8位MCU-微處理器單元(MPU)許多8位處理器的增長是由32位處理器驅(qū)動的，32位處理器將人機界面(HMI)功能和家務(wù)管理任務(wù)傳輸給8位處理器。此外，8臺機器越來越多地用作協(xié)同處理器，可以執(zhí)行任務(wù)，如讀取傳感器讀數(shù)和在將傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)礁呒墑e處理器之前進行預(yù)處理。

  我們還討論了當(dāng)前的供應(yīng)鏈問題。談話前，筆者沒有意識到Microchip95%的產(chǎn)品都是內(nèi)部生產(chǎn)的，他們也有自己的包裝、制造和測試設(shè)備。

MicroChip總裁兼CEOGaneshMoorthy預(yù)計短缺將持續(xù)到2023年，但公司承諾在未來幾年投資10億美元，使公司能夠繼續(xù)推出新產(chǎn)品，擴大產(chǎn)能，以滿足現(xiàn)有設(shè)備的需求。

  上表中的ADCC代表ADC計算，它是模擬和數(shù)字功能的混合體。電影上的模擬功能包括8位、10位和12位ADC，可以使用圖形工具輕松配置。其他選項包括帶有相關(guān)可編程增益放大器(PGA)的ADC，節(jié)省了外部PGA和帶有上下文/排序的ADC。其他功能包括比較器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)、斜坡發(fā)生器、溫度傳感器、電壓基準、零交叉檢測和計算放大器。

考慮下面給出的opamp示例。傳統(tǒng)的方法是使用外部opamp。引入opamp的好處包括節(jié)省電路板上的空間，減少材料清單(BOM)，并在程序控制下實時改變軟件中的增益和其他特性。

核心獨立外設(shè)的概念是，當(dāng)core在休眠或處理更重要的任務(wù)時，外設(shè)可以自己執(zhí)行任務(wù)。例如，CIP可以從傳感器讀取讀數(shù)，然后在core休眠時累加、平均或過濾結(jié)果。當(dāng)core被喚醒時，外圍設(shè)備已經(jīng)準備好了預(yù)處理的數(shù)據(jù)。

當(dāng)CIP組合在一起創(chuàng)建自定義外設(shè)(或可以稱為超級外設(shè))時，事情開始變得真正有趣。以下是一個很好的例子。這是一個使用串行總線通信協(xié)議來控制一組LED的應(yīng)用程序。

  指定哪個LED和哪個顏色涉及到相當(dāng)復(fù)雜的信號，可能需要發(fā)送大量的數(shù)據(jù)，通常需要高速32位MCU。然而，這種算法可以通過使用少量的CIP外設(shè)-定時器、SPI、PWM和一些使用CLC(可配置邏輯單元)來實現(xiàn)。

  結(jié)果，允許8位MCU以邏輯速度驅(qū)動LED鏈，這比指令速度(即在core上運行的指令)快得多，并釋放core執(zhí)行其他任務(wù)。

8位MCU-微處理器單元(MPU)有了CIP，特別是能夠?qū)⑺鼈兘Y(jié)合起來，為廣泛的部署場景打開大門，允許外圍設(shè)備處理各種傳感器數(shù)據(jù)。

考慮到下面的例子，其中一個8位PIC或AVR微控制器被用來監(jiān)控溫度、濕度和振動傳感器的輸出。溫度傳感器的信號可能比濕度傳感器的信號有更高的增益，這可以通過改變在程序控制下運輸?shù)脑鲆鎭韺崿F(xiàn)。

  同樣，MCU可能需要在5V中運行，而使用I2C通信的振動傳感器只需要1.8V。在這種情況下，MCU的多電壓輸入/輸出(MVIO)功能不是外部voltagelevelshifter。

  以上是MVIO和I2C的組合，MVIO也可以與通用輸入/輸出(GPIO)一起使用。例如，運行在5V中的8位PIC或AVRMCU可以用來讀取傳感器的值，從而獲得比3.3VMCU更高的精度，然后PIC/AVR可以利用其MVIO能力將數(shù)據(jù)傳輸?shù)?.3V32位PIC32SAMCU。

  Greg在談話結(jié)束時說了一些非常有趣的事情，那就是不僅8個MCU（8位MCU-微處理器單元(MPU)）蛋糕的規(guī)模在增長，還有各種各樣的新應(yīng)用，就像有了一個全新的蛋糕。因此，他說Microchip對8個MCU市場非常樂觀。