為什么嵌入式工程師會對8位MCU有誤解？

時間：2020-04-24 16:04:40

關(guān)鍵字： MCU 嵌入式工程師 IP BSP

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[導(dǎo)讀]近年來，隨著工藝與IP的逐漸成熟，32位的MCU增長迅速，風(fēng)頭之勁乃至16位的MCU基本上被跳過了。現(xiàn)在說嵌入式MCU，要么就是8位，要么就是32位，16位的MCU產(chǎn)品型號屈指可數(shù)。那么8位的MCU的情形又如何，很多嵌入式工程師都有一些誤解，下面來簡單分析下。一、

近年來，隨著工藝與IP的逐漸成熟，32位的MCU增長迅速，風(fēng)頭之勁乃至16位的MCU基本上被跳過了。現(xiàn)在說嵌入式MCU，要么就是8位，要么就是32位，16位的MCU產(chǎn)品型號屈指可數(shù)。

那么8位的MCU的情形又如何，很多嵌入式工程師都有一些誤解，下面來簡單分析下。

一、8位MCU正在被淘汰

這是最常見的誤解，先說事實，根據(jù)最新的Gartner的市場報告，8位的市場營收額和增長額跟32位的相比都僅僅差幾個百分點(diǎn)。考慮到8位的單個芯片比32位芯片要便宜很多的事實，8位的出貨量其實遠(yuǎn)高于32位的。打個直觀的比方，現(xiàn)在我們有了高鐵，是不是所有傳統(tǒng)的普快、特快火車都要立即淘汰呢?顯然事實并非如此，至于原因就太多了。現(xiàn)實情況就是8位 MCU曾經(jīng)的應(yīng)用領(lǐng)域并不能立即用32位的MCU直接替代。

二、8位處理器缺乏創(chuàng)新

不少人會認(rèn)為既然現(xiàn)在市場的寵兒是32位的MCU，廠商們是不是都沒有投入研發(fā)資源在8位產(chǎn)品上了。這么想的人可能一想到8位的MCU，腦海中會浮現(xiàn)40DIP的“經(jīng)典8051”的形象。事實上芯片廠商們并沒有停止創(chuàng)新。比如CIP-51內(nèi)核因為采用了一個時鐘周期等同于一個指令周期的設(shè)計，瞬間將同頻率的8051性能提高了12倍。國內(nèi)的一些半導(dǎo)體廠商也有基于8051或其他8位內(nèi)核的創(chuàng)新。

三、8位處理器難以使用C/C++語言編程

如果你了解Arduino的設(shè)計原理，這個誤解就不攻自破。當(dāng)然坦白講，8位的MCU使用高級語言編程確實比32位的MCU要困難些，主要障礙就是內(nèi)存地址的不統(tǒng)一。比如8051內(nèi)核的內(nèi)存地址就分為CODE、data、sfr、idata和xdata。如果涉及到banking就更復(fù)雜了。8位的PIC還有硬件Stack這樣更加“非主流”的設(shè)計，但是這些障礙都可以通過工具的優(yōu)化來緩解。

四、8位處理器專為簡單應(yīng)用而生

這個觀點(diǎn)倒是有幾分真實，但是嵌入式應(yīng)用本身就是簡單應(yīng)用居多。嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的本身特點(diǎn)決定了8位依然有很多用武之地。外設(shè)和編譯器的進(jìn)化將慢慢拓展8位處理器的應(yīng)用范疇。

五、8位處理器不能勝任IoT應(yīng)用需求

IoT應(yīng)用不是一個單獨(dú)的應(yīng)用，而是一個復(fù)合應(yīng)用。智能手表、智能音箱、主控制器、網(wǎng)關(guān)這種當(dāng)然需要復(fù)雜的處理器來實現(xiàn)。但是IoT應(yīng)用還包含大量的傳感器節(jié)點(diǎn)、執(zhí)行節(jié)點(diǎn)和轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)。這種節(jié)點(diǎn)用低功耗的8位處理器來實現(xiàn)更加適合。

六、8位處理器響應(yīng)慢

這個就是完全的誤解了。典型的嵌入式應(yīng)用中，響應(yīng)速度主要跟中斷響應(yīng)和喚醒延遲相關(guān)。8位處理器有天然的優(yōu)勢(地址轉(zhuǎn)換工作量小、IP單元實現(xiàn)門數(shù)少)，至少不輸于32位的處理器。

七、8位處理器的能效低于32位處理器

曾經(jīng)看過ARM公司的權(quán)威工程師寫的一本書，書中觀點(diǎn)是32位處理器的能效比高于8位的MCU，理由是32位處理器能快速處理完任務(wù)，休眠時間的比例更大，但是這個結(jié)論包含一個假設(shè)，就是任務(wù)有一定復(fù)雜度。

如果任務(wù)本身非常簡單，喚醒過程的功耗也很大，那么這個假設(shè)不成立。針對不同應(yīng)用場景，不能簡單說8位、32位哪個能效比更高。至少在非常簡單的應(yīng)用中，8位的能效比要高。如果再加上單獨(dú)響應(yīng)，無需CPU干預(yù)的一些任務(wù)，8位的能效比甚至能高出很多。

八、相同價格的32位處理器功能遠(yuǎn)強(qiáng)于8位處理器

這個也有一定程度的可信度，但是不要忘記有相當(dāng)大的一部分應(yīng)用使用8位的MCU就已足夠，在這種情況下，非要購買平均價格高一點(diǎn)的32位 MCU，成本就會上升。對于很多基本上標(biāo)準(zhǔn)化了的嵌入式產(chǎn)品來說，8位MCU還是具有一定的成本優(yōu)勢的。

九、8位處理器設(shè)計的應(yīng)用不能適應(yīng)未來變化

這是個思維角度問題，作為嵌入式程序員，更應(yīng)該考慮當(dāng)前的任務(wù)。不管是什么類型的MCU，如果產(chǎn)品形態(tài)變化了或者需求本身變化了，就要重新設(shè)計。未來誰都看不清，何必考慮那么多沒有實際意義的前瞻。

十、8位處理器開發(fā)工作更繁重且沒有升級路徑

32位處理器的處理更加以軟件為中心，可以做更多的代碼復(fù)用。而8位處理器更多地利用硬件外設(shè)來完成任務(wù)。綜合而言，沒有絕對的差別。

只要是嵌入式處理器，升級路徑都不大明確。如果你采用既有8位，又有32位的產(chǎn)品的廠家，你會發(fā)現(xiàn)很多外設(shè)都很相似?？紤]到現(xiàn)在圖形化配置外設(shè)的趨勢，升級路徑逐漸變得不那么重要，反正都是圖形化或者腳本化來生成基礎(chǔ)驅(qū)動代碼。

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