使用8位MCU的物联网控制应用

追溯到20世纪70年代，单片机(MCU)在控制各种汽车、消费品和工业产品方面发挥了重要作用。如今，单片机的应用已扩展到包括便携式、无线和可穿戴物联网(IoT)产品。除了物联网以外，医疗保健行业也出现了大规模发展，各种应用中都采用了8位MCU。

具有8位MCU的嵌入式电子产品需要在规模经济中具有竞争力的设备(每个应用需要数十万甚至数百万个器件)。例如，在汽车应用中，8位MCU控制许多子系统，如电动座椅和车窗、智能门把手，甚至轮胎压力传感器。这意味着几美分的价格差相当重要。应用成本的另一方面是数百万设备的维护成本，在设计阶段通常会忽视这一点。可靠性和设备耐用性可以通过简化代码和硬件来提高，而不需要软件冗余。

来，8位MCU一直在发展并保持竞争力的原因在于，它能够为用户提供价值。这是通过在多个方面持续创新而实现的，特别是存储器、功耗、封装和独立于内核的外设(CIP)等方面。

8位MCU的显著改进

随着如今对物联网关注度的提升，同时整个城市都在使用智能设备进行升级，大规模实现智能的能力对于许多行业变得至关重要。这些升级包括智能路灯以及每个停车点的停车场探测器，而不仅仅是入口处的一个计数器。需要单片机的某些功能来打造支持物联网的环境。具体可以归结为三个功能：收集数据、处理数据，以及随后将数据传输给其他联网设备的能力。

在许多情况下，数据的收集、处理和传输可以由具有片上模数转换器(ADC)的8位MCU完成，而设备的内核会保持低功耗模式。例如，智能停车场中的传感器/指示器、联网路灯、自动化城市园艺和植物监测都会用到该方法。当系统日夜运转时，每mW电力乘以数千倍实际上可以积累起来。

小型设备的优势和价值不仅体现在其降低的功耗方面，更体现在其更小巧的外形上，这使它们非常适合空间受限的便携式电池供电类物联网产品。

最新一代单片机的开发正是基于这种价值理念。这些单片机采用新的流程，允许以低成本实现更大的存储器，在为应用提供所需功能的同时还会兼顾到用户的成本。

存储器

几年前的单片机与目前市场上的器件有很大区别。这些单片机在当时是革命性的产品，改变了嵌入式电路的适用范围。如今，由于闪存的迅猛发展，通过编程使得单片机几乎可以适用所有领域。

随着应用程序越来越复杂，新程序需要更多空间/存储器。因此，新一代MCU在必要时会提供更大的存储器，以满足日益增长的代码空间需求。

经过严苛汽车测试的证实，嵌入式闪存可持续数年满足要求，且具有极高的耐擦写能力。这些功能为8位单片机的价值定位增加了新的维度。如今，8位单片机的存储器大小范围为最低384位到最高128 KB甚至更高，可满足日益增长的应用数量要求。

功耗

由于电池供电类应用中用到了许多8位MCU，因此出现的重大变化之一是追求最低功耗。

例如，nanoWatt XLP超低功耗PIC® MCU包括专为电池供电类产品而设计的系统监控电路。这意味着这些单片机可以为“运行”和“休眠”模式提供业界最低的电流，而超低功耗应用中有90%-99%的时间都处于“运行”和“休眠”模式。“外设模块禁止”等电路从电源轨和时钟树中完全移除了外设，以实现零功耗泄漏。nanoWatt XLP技术的优势包括：

· 休眠电流低于20 nA

· 欠压复位电流低至45 nA

· 看门狗定时器电流低至220 nA

· 实时时钟/日历电流低至470 nA

· 运行电流低至50 μA/MHz

· 完全模拟和自写能力低至1.8V

这些低电流加起来可以延长电池寿命，非常适合便携式应用。通过优化的外设，可以提高节能效果，这将在后面加以讨论。

封装

8位MCU与16位或32位MCU的另一个主要区别是小型封装，这使8引脚器件非常适合安装在空间受限的无线/便携式和可穿戴产品的狭小空间中。例如，8引脚SOIC或8引脚DFN。常见的封装是20引脚超薄正方扁平无引线封装(VQFN)，其尺寸为3x3 mm。因为增加更多功能需要更多连接和更大封装，但具有足够功能的8位MCU可以安装在无法使用16位或32位MCU的电路板空间中。