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8位、16位、32位MCU的性能大比拼,该如何选择
- 2020-05-06-

  几十年前,8位单片机(MCU)席卷业界,但现在8位MCU有让位32位MCU架构的趋势,有职业分析师指出,32位MCU和8位单片机还在在不断成长。不过,zui早运用MCU的人对BASIC以及Microchip PIC还记忆犹新,不过以zui新Arduino Uno来说,这就是一个从8位到32位MCU架构转变的典型案例。即便你现在的运用程序只需求一个8位架构,但因为所谓的“智能”设备需求添加过些日子8位就不够用了,值得庆幸的是,现在有许多开源开发工具可以让那些渴望“冒险”的急进工程师运用。

  当咱们说一个单片机是8位或32位MCU的时候到底是指什么意思呢?其实这些数指的是处理器寄存器的巨细或宽度。一个8位单片机寄存器,一个处理器的根本内存单元是8位宽。在被算术逻辑单元(ALU)操作之前寄存器从RAM内存取出数据进行存储。因而,较大的寄存器意味着是咱们可以操作许多的数据以削减时钟周期。一般来说,更大的寄存器给咱们带来更好的核算功能,这就是为什么笔记本电脑和智能手机的中央处理单元(CPU)运用64位的架构。

  那从8位转换位32位MCU终究有什么优势呢?如何来权衡?要很好地了解技能和您的运用程序以确保您做出正确的规划决策。

  1.更多的内存:32位MCU架构意味着你直接拜访4Gb的内存空间而不需求采纳特别的技能,如内存分页。

  2.处理才能:新架构首要受益于更快的时钟和每个时钟周期添加的核算才能。平均来说,这意味经过32位MCU架构可以处理更多的吞吐量以完成90到100 MIPS;而8位单片机zui大只能到达大约25到30 MIPS。

  3.能耗效率:32位MCU架构往往运用新的电路结构和制作工艺,因而,他们必须在较低作业电压下来削减晶体管漏电流。如此换来的是能耗效率处理才能的进步。这就意味着,假如你想规划一个东西一枚硬币电池就能运行几个月,那么一个32位MCU架构芯片或许不是zui好的挑选。相反,8位体系因采用较大的工艺尺寸而且要在5 V电压下作业,因而合适噪声环境下的运用。

  4.本钱:32位MCU渠道与8位比较通常贵在功用类似的当地(如内存数量和外围组件)。尽管一个本钱差别不是那么大了,但它确实是存在,当产品量大了其距离就很明显了。

  5.封装巨细:8位单片机可以运用在一些很小的封装;有些仅有6针。但细小的封装使得外部设备没有许多I/O可以进行处理。

  6.开发易用性:在这里需求您了解自己的运用程序。制作商首要倾向于将新的和更高等的功用添加到他们的32位MCU架构。先进的机载设备,先进的I/O功用,并在32位MCU体系上添加内存,这样可以很方便假如运用程序需求他们,尽管他们为代价来编码简略。更高等的功用可以导致不同的时钟速度,需求调整更多的装备寄存器来设置等等。相反,8位体系相对而言往往是简略和简略的代码。假如您的运用程序不需求高等特性,实际上可以坚持运用一个8位架构。8位和32位MCU架构往往运用C语言编译器,尽管许多开发人员更喜欢在8位渠道上运用汇编语言。

  32位MCU开源渠道

  过去十年,随着流行开源硬件(OSHW)的增添加,许多渠道开发人员挑选了8位架构,原因是基于本钱以及DIP封装(许多流行的8位单片机都运用这个)变的愈加用户友好。(许多32位MCU架构是non-DIP包如表贴封装(SMD),这意味着要运用于机器。在PCB上手艺焊接是非常难的,当然更不合适面包板比方PDIP。球栅阵列(BGA)封装的确是不合适焊接。唉,这些小封装使旧式原型手艺焊更难。

  不过,今日的重心是将OSHW仅仅一个教育渠道逐步变成为一个原型渠道甚至消费级产品渠道。因而,基于32位MCU体系的核算和低功耗功能越来越变成理想的“创客神器”,期望从原型到出产一次搞定。此外,基于32位MCU的芯片体系(SoC)渠道变得更廉价,集成更实用的功用(如蓝牙低能量,WiFi和NFC)和变得更简略运用,制作商无疑将持续出产这些低本钱开源开发板。其意图就是简略地了解作业和可以微调每个装备寄存器设置以使功能zui大化,大多数厂商都愿意做这个事情。

  32位MCU硬件渠道取得越来越多的认可,许多制作商都提供这类产品包含BeagleBone、德州仪器、意法半导体、Cypress、Arduino等。为了愈加简略的获取这些新渠道,Mouser开发了一个开源硬件,在这里你可以根据需求挑选合适自己的器件渠道。

  这里列举一小部分比如:

  l需求安卓驱动体系的功能?检查UDOO Neo。

  l需求一个SD卡插槽保存数据?去用一个Intel Edison或Galileo。

  l需求64位管脚的数字I/O?去找下BeagleBone Green。

  l需求获取更多的I/O?试试STM32 Nucleo。

  l想要训练更高等开发给STEM学生?这些学生习惯运用Arduino ecosystem,那么Arduino 101板也许合适你。

  此外还有更多挑选

  未来和今日

  毫无疑问,原来越多人会挑选32位MCU嵌入式渠道的。正因为如此,他们也要求更高的核算机架构。尽管他们或许永远不会彻底侵占8位MCU商场,但未来确实是属于32位MCU渠道。不可避免的是,随着本钱下降和更能处理复杂性需求,“连接一切”将由32位MCU渠道来完成而不是8位渠道。