工程师对8位MCU的一些误解
0 2022-01-18

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。

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。

一、8位MCU正在被淘汰

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。

二、8位处理器缺乏创新

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。

三、8位处理器难以使用C/C++语言编程

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。

四、8位处理器专为简单应用而生

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。

五、8位处理器不能胜任IoT应用需求

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。

六、8位处理器响应慢

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。

七、8位处理器的能效低于32位处理器

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。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。

八、相同价格的32位处理器功能远强于8位处理器

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。

九、8位处理器设计的应用不能适应未来变化

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。

十、8位处理器开发工作更繁重且没有升级路径

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。

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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