8位元微控制器的演变

Microchip MCU8产品部副总裁Steve Drehobl。

虽然32位元MCU非常普遍，但对于需要低脚位数、非效能导向的嵌入式与物联网应用，8位元MCU仍有其立足之处；经营多年的MCU大厂整合周边控制功能，使8位元 MCU单芯片也能全面启动，发挥低成本高整合的核心优势…

挟低脚位与周边整合之优势  8位元MCU立足于入门市场

Microchip MCU8产品部副总裁Steve Drehobl，针对「8位元微控制器的演变」做演说。8位元MCU因为低价、程序码撰写容易与低脚位数(Low Pin Count)的优势。对需要低脚位数、低成本且非效能导向的市场，仍具有相当的累积数量。

他引用Gartner市调指出，2014年全球MCU市场规模，8位元 MCU达62.67亿美元，还大于32位元MCU的60.85亿美元，以及16位元MCU的34.4亿美元。而Microchip在全球8位元MCU市占率，从1991年排名第23，1996年进入前十大，2001年进入前五大MCU厂，并在2006？2009年维持排名第一；仅在2010年位于并入NEC的瑞萨(Renesas)之后，然又在2014年重新取得8位元MCU市占率排名第一。

Steve简介8位元PIC(Peripheral Interface Controller)控制器沿革：1972年通用仪器(General Instrument)开始发表，1987年微电子部门独立成Microchip Technology，从需搭配外接唯读存储器(ROM)到内建ROM的MCU设计。

当时曾面临特殊应用集成电路(ASIC)的挑战，但ASIC电路固定、欠缺扩充弹性的设计，使得系统整体设计的跷跷板失衡而全偏向硬件，但缺乏弹性的设计也使得以纯硬件的设计方式逐渐式微。

1990年代以后，部份MCU厂商倡导将陆续出现的OTP存储器、基本类比转换电路换及Flash存储器整合到MCU，此时系统设计的跷跷板失衡而全偏向软件。MCU具备扩充弹性，但需要特殊应用韧体，导致设计复杂化、局限于串行处理，造成功耗爆增及除错╱验证等问题，MCU也开始越来越觉得工作时脉与存储器不够用，脚位数也越加越多。

2015年，Microchip认为整合独立于核心外的运作周边(Core Independent Peripheral)及智能类比转换电路架构的新8位元PIC MCU，核心设计聚焦于功能上的强化并可与独立于核心外的运作周边互连功能。Steve揭櫫PIC微控制器的功能方块，以强调弹性化可扩展的周边界面，从智能类比转换(Intelligent Analog)、PWM与波型控制、计时与量测、逻辑与数学运算、安全监控、有线与无线的通讯功能、使用者界面到低功耗与系统弹性化设计。

周边功能硬件以MCC串连组态实际操作

传统MCU周边信号如计时、基本PWM脉波调变、基本类比信号转换等处理，需要先初始设定相关的传感、信号、电源转换的暂存器与事件触发机制，而在触发、运算处理需仰赖MCU分时处理；当有一笔计时、PWM或类比信号输入时，产生中断信号，暂停MCU目前执行的程序并先行处理，处理完毕后再回到被中断的程序继续执行，这样使得周边处理需耗费MCU的执行资源。

而8位元PIC MCU，则针对多个具备ASIC特性的周边功能处理单元(传感器、信号产生、电源转换、角度计时器)，等运算完成后触发时通知MCU；甚至各周边装置，可以透过MPLAB Code Configurator(MCC)软件预先组态并设定串接，每个功能硬件单元，会将运算结果直接连接喂给下一个单元，最后一个功能单元计算出结果之后再通知MCU接收结果即可。

接下来请到Microchip台湾区技术经理林建益先生上台实际做MCC软件，针对PIC微控制器的组态做操作示范。MCC已整合在MPLAB X整合式开发环境(IDE)下，点选一颗Microchip PIC16F1619微控制器为例，先选择模块(Module)、功能(Function)与信号方向(input/output)，然后选择以哪个逻辑闸(AND、OR、NAND、NOR、NOT、etc)， 接下来就可以像绘制OrCAD电路设计一样，点选哪几个逻辑闸输入的脚位拉线来连接、串连，并且将用不到的信号脚位打x(不指定信号经过)。

林经理表示此种类似可程序化逻辑阵列图形化组态界面，自MCC 2.0就开始提供。而9月11日开放MCC 3.0测试版下载，其功能上更可以将自行组态、串接设计的各功能单元电路，存成一个功能元件库，供日后叫用；点选后也会展开对应可呼叫使用的C语言程序？函数码，如此一来可让开发商快速累积并开发各种不同更复杂的MCU周边功能的应用。

维系软硬平衡与脚位数  聚焦功能与周边互连

Steve Drehobl提到，PIC MCU能搭配最佳化韧体的组态订制与弹性化，不仅加快系统设计？整合并降低复杂度，又具备硬件电路的明确运算性、平行化功能处理与低功耗的特性，同时兼顾软硬件权重平衡的设计。对开发商而言，各种功能(Function)可由各周边的组态串接、堆砌。

这种可由各种功能串连、堆砌的架构，对系统开发者而言，过去开发阶段从功能定义(以天计算)、规格表解读(以天计算)、撰写程序码(以周计算)、系统验证(以月计算)到正式上市，MCC可以缩短到功能定义(以天计算)、直接系统验证(以周计算)后直接上市，大幅缩减整个研发与验证流程。

Microchip目前提供了20美元Curiosity开发板(针对IoT简易连接、支持mikroBUS插槽可安插Microchip扩充子板)、75美元的Explorer8快速验证概念开发板(广泛支持各PIC MCU、双Pmod插槽支持Digilent Pmod扩充模块、双mikroBUS插槽)，及顶级100美元的PICDEM LAB II专业开发板(结合类比与混合信号处理功能、双mikroBUS插槽)。

Steve Drehobl最后总结，Microchip以周边内部互连操作、独立于核心外的运作周边，辅以直觉化、快速开发的MPLAB CodeConfigurator(MCC)组态与功能启用技术，引领8位元微控制器(MCU)的进化，以满足物联网时代的各种系统开发需求。