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8位、16位、32位MCU的性能大比拼,該如何選擇
- 2020-05-06-

  幾十年前,8位單片機(MCU)席卷業界,但現在8位MCU有讓位32位MCU架構的趨勢,有職業分析師指出,32位MCU和8位單片機還在在不斷成長。不過,zui早運用MCU的人對BASIC以及Microchip PIC還記憶猶新,不過以zui新Arduino Uno來說,這就是一個從8位到32位MCU架構轉變的典型案例。即便你現在的運用程序只需求一個8位架構,但因為所謂的“智能”設備需求添加過些日子8位就不夠用了,值得慶幸的是,現在有許多開源開發工具可以讓那些渴望“冒險”的急進工程師運用。

  當咱們說一個單片機是8位或32位MCU的時候到底是指什么意思呢?其實這些數指的是處理器寄存器的巨細或寬度。一個8位單片機寄存器,一個處理器的根本內存單元是8位寬。在被算術邏輯單元(ALU)操作之前寄存器從RAM內存取出數據進行存儲。因而,較大的寄存器意味著是咱們可以操作許多的數據以削減時鐘周期。一般來說,更大的寄存器給咱們帶來更好的核算功能,這就是為什么筆記本電腦和智能手機的中央處理單元(CPU)運用64位的架構。

  那從8位轉換位32位MCU終究有什么優勢呢?如何來權衡?要很好地了解技能和您的運用程序以確保您做出正確的規劃決策。

  1.更多的內存:32位MCU架構意味著你直接拜訪4Gb的內存空間而不需求采納特別的技能,如內存分頁。

  2.處理才能:新架構首要受益于更快的時鐘和每個時鐘周期添加的核算才能。平均來說,這意味經過32位MCU架構可以處理更多的吞吐量以完成90到100 MIPS;而8位單片機zui大只能到達大約25到30 MIPS。

  3.能耗效率:32位MCU架構往往運用新的電路結構和制作工藝,因而,他們必須在較低作業電壓下來削減晶體管漏電流。如此換來的是能耗效率處理才能的進步。這就意味著,假如你想規劃一個東西一枚硬幣電池就能運行幾個月,那么一個32位MCU架構芯片或許不是zui好的挑選。相反,8位體系因采用較大的工藝尺寸而且要在5 V電壓下作業,因而合適噪聲環境下的運用。

  4.本錢:32位MCU渠道與8位比較通常貴在功用類似的當地(如內存數量和外圍組件)。盡管一個本錢差別不是那么大了,但它確實是存在,當產品量大了其距離就很明顯了。

  5.封裝巨細:8位單片機可以運用在一些很小的封裝;有些僅有6針。但細小的封裝使得外部設備沒有許多I/O可以進行處理。

  6.開發易用性:在這里需求您了解自己的運用程序。制作商首要傾向于將新的和更高等的功用添加到他們的32位MCU架構。先進的機載設備,先進的I/O功用,并在32位MCU體系上添加內存,這樣可以很方便假如運用程序需求他們,盡管他們為代價來編碼簡略。更高等的功用可以導致不同的時鐘速度,需求調整更多的裝備寄存器來設置等等。相反,8位體系相對而言往往是簡略和簡略的代碼。假如您的運用程序不需求高等特性,實際上可以堅持運用一個8位架構。8位和32位MCU架構往往運用C語言編譯器,盡管許多開發人員更喜歡在8位渠道上運用匯編語言。

  32位MCU開源渠道

  過去十年,隨著流行開源硬件(OSHW)的增添加,許多渠道開發人員挑選了8位架構,原因是基于本錢以及DIP封裝(許多流行的8位單片機都運用這個)變的愈加用戶友好。(許多32位MCU架構是non-DIP包如表貼封裝(SMD),這意味著要運用于機器。在PCB上手藝焊接是非常難的,當然更不合適面包板比方PDIP。球柵陣列(BGA)封裝的確是不合適焊接。唉,這些小封裝使舊式原型手藝焊更難。

  不過,今日的重心是將OSHW僅僅一個教育渠道逐步變成為一個原型渠道甚至消費級產品渠道。因而,基于32位MCU體系的核算和低功耗功能越來越變成理想的“創客神器”,期望從原型到出產一次搞定。此外,基于32位MCU的芯片體系(SoC)渠道變得更廉價,集成更實用的功用(如藍牙低能量,WiFi和NFC)和變得更簡略運用,制作商無疑將持續出產這些低本錢開源開發板。其意圖就是簡略地了解作業和可以微調每個裝備寄存器設置以使功能zui大化,大多數廠商都愿意做這個事情。

  32位MCU硬件渠道取得越來越多的認可,許多制作商都提供這類產品包含BeagleBone、德州儀器、意法半導體、Cypress、Arduino等。為了愈加簡略的獲取這些新渠道,Mouser開發了一個開源硬件,在這里你可以根據需求挑選合適自己的器件渠道。

  這里列舉一小部分比如:

  l需求安卓驅動體系的功能?檢查UDOO Neo。

  l需求一個SD卡插槽保存數據?去用一個Intel Edison或Galileo。

  l需求64位管腳的數字I/O?去找下BeagleBone Green。

  l需求獲取更多的I/O?試試STM32 Nucleo。

  l想要訓練更高等開發給STEM學生?這些學生習慣運用Arduino ecosystem,那么Arduino 101板也許合適你。

  此外還有更多挑選

  未來和今日

  毫無疑問,原來越多人會挑選32位MCU嵌入式渠道的。正因為如此,他們也要求更高的核算機架構。盡管他們或許永遠不會徹底侵占8位MCU商場,但未來確實是屬于32位MCU渠道。不可避免的是,隨著本錢下降和更能處理復雜性需求,“連接一切”將由32位MCU渠道來完成而不是8位渠道。


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