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嵌入式8位的MCU的情形如何呢?

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gaosmile 发布时间:2020-4-11 11:54
近年来,随着工艺与IP的逐渐成熟,32位的MCU增长迅速,风头之劲乃至16位的MCU基本上被跳过了。现在说嵌入式MCU,要么就是8位,要么就是32位,16位的MCU产品型号屈指可数。
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那么8位的MCU的情形又如何,很多嵌入式工程师都有一些误解,下面来简单分析下。4 G7 g  g- i6 ]5 ?3 W0 M6 e
一、8位MCU正在被淘汰3 ]1 A7 ]* t5 M; k
这是最常见的误解,先说事实,根据最新的Gartner的市场报告,8位的市场营收额和增长额跟32位的相比都仅仅差几个百分点。考虑到8位的单个芯片比32位芯片要便宜很多的事实,8位的出货量其实远高于32位的。打个直观的比方,现在我们有了高铁,是不是所有传统的普快、特快火车都要立即淘汰呢?显然事实并非如此,至于原因就太多了。现实情况就是8位 MCU曾经的应用领域并不能立即用32位的MCU直接替代。7 m4 l$ @! b6 Y, p- G. s5 C
二、8位处理器缺乏创新) p+ S5 n* G4 D+ |6 p5 \
不少人会认为既然现在市场的宠儿是32位的MCU,厂商们是不是都没有投入研发资源在8位产品上了。这么想的人可能一想到8位的MCU,脑海中会浮现40DIP的“经典8051”的形象。事实上芯片厂商们并没有停止创新。比如CIP-51内核因为采用了一个时钟周期等同于一个指令周期的设计,瞬间将同频率的8051性能提高了12倍。国内的一些半导体厂商也有基于8051或其他8位内核的创新。; f2 ?1 I0 {5 o  N: `1 U0 W9 V
三、8位处理器难以使用C/C++语言编程( a' C5 `5 Q) c$ O1 ], X
如果你了解Arduino的设计原理,这个误解就不攻自破。当然坦白讲,8位的MCU使用高级语言编程确实比32位的MCU要困难些,主要障碍就是内存地址的不统一。比如8051内核的内存地址就分为CODE、data、sfr、idata和xdata。如果涉及到banking就更复杂了。8位的PIC还有硬件Stack这样更加“非主流”的设计,但是这些障碍都可以通过工具的优化来缓解。
2 B( I, [/ V2 a) B& `5 w四、8位处理器专为简单应用而生8 X; i, S3 Y2 l! V" R- h& d1 T
这个观点倒是有几分真实,但是嵌入式应用本身就是简单应用居多。嵌入式系统应用的本身特点决定了8位依然有很多用武之地。外设和编译器的进化将慢慢拓展8位处理器的应用范畴。
0 }: J+ [8 l) S9 {' D6 w/ p五、8位处理器不能胜任IoT应用需求& P" B- z- _8 ~1 n
IoT应用不是一个单独的应用,而是一个复合应用。智能手表、智能音箱、主控制器、网关这种当然需要复杂的处理器来实现。但是IoT应用还包含大量的传感器节点、执行节点和转换节点。这种节点用低功耗的8位处理器来实现更加适合。
) _' _/ \$ Q8 V! }7 ~% V" p六、8位处理器响应慢$ U( G' \# V( M
这个就是完全的误解了。典型的嵌入式应用中,响应速度主要跟中断响应和唤醒延迟相关。8位处理器有天然的优势(地址转换工作量小、IP单元实现门数少),至少不输于32位的处理器。
0 r9 H! n- F: t七、8位处理器的能效低于32位处理器, H# B4 \4 j2 t$ P) W' A. p* u2 Y7 L
曾经看过ARM公司的权威工程师写的一本书,书中观点是32位处理器的能效比高于8位的MCU,理由是32位处理器能快速处理完任务,休眠时间的比例更大,但是这个结论包含一个假设,就是任务有一定复杂度。
7 [) [/ e$ K1 V6 h5 f0 Y& o如果任务本身非常简单,唤醒过程的功耗也很大,那么这个假设不成立。针对不同应用场景,不能简单说8位、32位哪个能效比更高。至少在非常简单的应用中,8位的能效比要高。如果再加上单独响应,无需CPU干预的一些任务,8位的能效比甚至能高出很多。
1 [! d# j* F0 Y* f3 R- a5 \  Y* k八、相同价格的32位处理器功能远强于8位处理器" P% U  d) }) V+ b
这个也有一定程度的可信度,但是不要忘记有相当大的一部分应用使用8位的MCU就已足够,在这种情况下,非要购买平均价格高一点的32位 MCU,成本就会上升。对于很多基本上标准化了的嵌入式产品来说,8位MCU还是具有一定的成本优势的。
( Y2 u' V/ C7 G九、8位处理器设计的应用不能适应未来变化! p. S9 Y* H8 N' a8 [( T+ M, X
这是个思维角度问题,作为嵌入式程序员,更应该考虑当前的任务。不管是什么类型的MCU,如果产品形态变化了或者需求本身变化了,就要重新设计。未来谁都看不清,何必考虑那么多没有实际意义的前瞻。6 S; R- T, y& w% c) x2 |
十、8位处理器开发工作更繁重且没有升级路径7 S: ~2 V0 x" Y6 h8 V
32位处理器的处理更加以软件为中心,可以做更多的代码复用。而8位处理器更多地利用硬件外设来完成任务。综合而言,没有绝对的差别。. _( P$ H) Z, i, e" }7 D
只要是嵌入式处理器,升级路径都不大明确。如果你采用既有8位,又有32位的产品的厂家,你会发现很多外设都很相似。考虑到现在图形化配置外设的趋势,升级路径逐渐变得不那么重要,反正都是图形化或者脚本化来生成基础驱动代码。
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