8位低引腳微控制器的特點(diǎn)優(yōu)勢及應(yīng)用

雖然32位MCU受到了關(guān)注，但絕大多數(shù)嵌入式設(shè)備都使用8位設(shè)備。通過選擇集成了一些精密模擬外設(shè)，可配置GPIO引腳，串行接口和快速數(shù)據(jù)總線架構(gòu)的低引腳數(shù)8位MCU，您可以通過一個(gè)小設(shè)備完成大量工作。

8-位低引腳數(shù)(LPC)微控制器利用工藝縮減來增加其功能，從而以更低的成本提供比以往更多的應(yīng)用。雖然LPC設(shè)備甚至受到0.35μm技術(shù)節(jié)點(diǎn)的限制，但是家庭自動(dòng)化和控制的架構(gòu)，電機(jī)控制，智能能源管理，以太網(wǎng)和無線連接要求的進(jìn)步已經(jīng)為8位MCU帶來了新的應(yīng)用范圍。今天，8位領(lǐng)域由采用先進(jìn)工藝技術(shù)制造的MCU引領(lǐng)，可集成幾個(gè)精密模擬外設(shè)，可配置的通用I/O(GPIO)引腳，串行接口和快速數(shù)據(jù) - 總線架構(gòu)。憑借此功能，這些器件可提供高精度的模擬信號(hào)捕獲，轉(zhuǎn)換和調(diào)節(jié);適度的信號(hào)處理能力;并且合理數(shù)量的集成內(nèi)存 - 都在最小的焊盤環(huán)內(nèi)。

根據(jù)Gartner Dataquest，8位微控制器占處理器市場的一半以上。這家市場研究公司估計(jì)，2008年8位MCU市場約為50億美元。

最新8位MCU的優(yōu)勢包括：

高性能 - 時(shí)鐘速度達(dá)到數(shù)十兆赫茲

集成功能 - 閃存，內(nèi)部高速時(shí)鐘和定時(shí)器，模擬外設(shè)，智能卡接口，集成觸摸控制器，電機(jī)控制，無線接口，有線網(wǎng)絡(luò)連接，如集成控制器局域網(wǎng)(CAN)和本地互連網(wǎng)絡(luò)(LIN)總線和許多其他功能

高可靠性

小封裝尺寸

低功耗 - 閃存器件僅消耗納瓦級(jí)電流

低成本

低電磁干擾(EMI)

此技術(shù)背景可快速回顧當(dāng)今日益重要的8位MCU應(yīng)用，特別是專注于家電。在此應(yīng)用程序綜述之后，了解富士通MCU的功能，了解這些器件如何滿足應(yīng)用要求。

8位MCU應(yīng)用概述

預(yù)計(jì)幾個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域在不久的將來會(huì)有強(qiáng)勁的市場需求。

醫(yī)療

大多數(shù)醫(yī)療設(shè)備獲取的生理信號(hào)是模擬信號(hào)，在測量，監(jiān)測或顯示之前需要進(jìn)行信號(hào)調(diào)節(jié)，如放大和濾波。 8位MCU可以實(shí)現(xiàn)超低功耗平臺(tái)，包括用于個(gè)人血壓監(jiān)測儀，脈搏計(jì)和心率監(jiān)測儀等應(yīng)用的完整信號(hào)鏈。使用具有集成RF/ZigBee或Wi-Fi接口和收發(fā)器的設(shè)備，遠(yuǎn)程患者監(jiān)測也是一種增長趨勢。隨著便攜性成為醫(yī)療產(chǎn)品的增長趨勢，制造商正在尋求降低設(shè)計(jì)復(fù)雜性和開發(fā)時(shí)間的MCU等技術(shù)。

便攜式消費(fèi)者

使MCU成為電池供電醫(yī)療產(chǎn)品的理想選擇適合這些設(shè)備各種便攜式消費(fèi)類應(yīng)用，包括智能玩具，IP攝像機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)收音機(jī)。憑借內(nèi)置LCD控制器和觸摸傳感器控制器，8位MCU提供了一個(gè)消費(fèi)者友好型平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)快速開發(fā)。 ZigBee收發(fā)器使這些設(shè)備易于攜帶，但始終與網(wǎng)絡(luò)連接。

智能傳感器應(yīng)用

煙霧探測器，恒溫器和玻璃破碎檢測系統(tǒng)等設(shè)備充分利用了8位MCU的超低功耗和集成度高性能模擬功能。集成的無線網(wǎng)絡(luò)功能對于此類智能傳感器應(yīng)用也非常有用，可以加強(qiáng)家庭自動(dòng)化，遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制。這些類型的應(yīng)用程序正在迅速增長，一些觀察家預(yù)計(jì)，訪問互聯(lián)網(wǎng)的所有設(shè)備中有95%將是傳感器和機(jī)器對機(jī)器應(yīng)用程序中的MCU。

智能電表

智能電表可以比傳統(tǒng)電表更詳細(xì)地測量電量，并通過網(wǎng)絡(luò)將信息傳送給本地電力公司。 8位微控制器提供超低功耗和高性能模擬集成(16至21位Δ-ΣADC，比較器等)的完美組合。 8位MCU可以測量單相或三相電力，水和天然氣，集成無線接口，用于自動(dòng)抄表(AMR)數(shù)據(jù)通信。

商業(yè)流媒體應(yīng)用

Point-of -sale(POS)終端和自動(dòng)售貨機(jī)可以使用基于MCU的低成本平臺(tái)，以引人入勝的互動(dòng)方式向消費(fèi)者提供銷售信息。

白色和棕色商品

8位MCU提供簡單的處理方式消費(fèi)產(chǎn)品的各種任務(wù)，如空調(diào)，洗衣機(jī)，冰箱，車庫門開啟器，煙霧探測器，吸塵器，熱泵，微波爐，電視，家庭影院系統(tǒng)，無線電廣播接收器和錄音產(chǎn)品。特別是，亞洲的小型家用電器產(chǎn)品，如除塵器，智能電飯煲，風(fēng)扇和遙控器，將繼續(xù)快速增長。這項(xiàng)技術(shù)背景的下一部分提供了對家用電器的更深入了解。

滿足家用電器的需求

洗衣機(jī)，洗碗機(jī)和冰箱等大型設(shè)備都可以從先進(jìn)的電機(jī)控制的節(jié)能特性中受益技術(shù)。由于冰箱始終處于開啟狀態(tài)，它可以消耗高達(dá)家庭能源預(yù)算的50%，幾乎所有這些能量都用于運(yùn)行壓縮機(jī)電機(jī)。大多數(shù)冰箱仍然使用恒速開/關(guān)壓縮機(jī)。然而，變速壓縮機(jī)正在市場上獲得牽引力。這些壓縮機(jī)通過精確的溫度控制實(shí)現(xiàn)更高效的冷卻，從而降低了總體能耗。此外，制造商越來越多地采用更高效的無刷電機(jī)，這進(jìn)一步減少了能源消耗。

在洗衣機(jī)中，當(dāng)永磁或無刷直流(BLDC)電機(jī)取代低端解決方案時(shí)，性能和驅(qū)動(dòng)效率顯著提高例如通用三端雙向可控硅驅(qū)動(dòng)電機(jī)?；?位MCU和永磁或BLDC電機(jī)的先進(jìn)控制技術(shù)可縮短洗滌周期，從而節(jié)省能源并減少用水量。甚至復(fù)雜的系統(tǒng)也可利用8位MCU來處理一些簡單的功能。例如，許多類型的應(yīng)用可以受益于使用6引腳或8引腳MCU來控制需要可配置時(shí)間延遲的復(fù)位電路。電子照明鎮(zhèn)流器應(yīng)用可以使用類似的LPC設(shè)備，因?yàn)榕c搜索和存儲(chǔ)正確的分立元件相比，MCU易于配置并節(jié)省資金。現(xiàn)在8位MCU只能用于便士，電池充電器，電動(dòng)牙刷，烤面包機(jī)，咖啡機(jī)和廉價(jià)玩具等設(shè)備現(xiàn)在都包含MCU。圖1顯示了一些示例應(yīng)用的3個(gè)框圖。

空調(diào)

吸塵器

微波爐

圖1：家用電器應(yīng)用。

富士通低成本，緊湊的8位MCU價(jià)值主張

富士通F²MC-8FX系列器件 - MB95100和新型LPC MB95200/MB95300/MB95400系列MCU - 提供適合的片上外設(shè)的智能組合設(shè)計(jì)節(jié)能電器和控制面板。該產(chǎn)品系列具有足夠的可擴(kuò)展性和靈活性，可滿足設(shè)備要求，具有電機(jī)控制器，OpAmp，比較器，LCD控制器和觸摸傳感器控制器(TSC)接口等功能，使用SPI/I²C進(jìn)行人機(jī)界面(HMI)。

F²MC-8FX系列MCU集成了8至60 KB閃存的內(nèi)存，以及2至32 KB的RAM。非易失性FRAM也可用 - 閃存的快速替代品。封裝選項(xiàng)包括DIP，SOP，SSOP，QFP和LQFP，引腳數(shù)從8引腳到100引腳。

主要特性

1。雙操作閃存

產(chǎn)品包括富士通專有的嵌入式雙操作閃存，可模擬E²PROM。內(nèi)存包含兩個(gè)區(qū)域，一個(gè)用于程序存儲(chǔ)，另一個(gè)用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。集成閃存可在整個(gè)MCU的整個(gè)工作范圍內(nèi)進(jìn)行編程，使用戶可以在幾乎任何環(huán)境中充分利用可重新編程的優(yōu)勢。

為了簡化這種存儲(chǔ)器的使用，富士通提供了一個(gè)軟件E²PROM仿真庫和API用戶定制的代碼免費(fèi)且沒有版稅。不需要基于閃存的E²PROM仿真的用戶可以將內(nèi)存用作傳統(tǒng)閃存。

嵌入式閃存可以重寫100，000次并保證數(shù)據(jù)保留20年。為了增強(qiáng)系統(tǒng)完整性，安全性和可靠性，MCU還集成了廣泛的硬件和軟件系統(tǒng)保護(hù)以及閃存安全功能。閃存安全功能可防止未經(jīng)授權(quán)的外部訪問讀取客戶軟件。

2。降低成本的元件集成

富士通8位MCU具有片內(nèi)RC振蕩器電路和低壓檢測電路，因此無需外部使用這些元件。甚至LPC器件也具有片內(nèi)RC振蕩器(+/- 2至3%)和片上調(diào)試功能。

3。復(fù)合定時(shí)器可靈活滿足系統(tǒng)要求

MCU定時(shí)器可配置為脈沖寬度調(diào)制(PWM)，脈沖寬度計(jì)數(shù)器(PWC)，間隔定時(shí)器或輸入捕獲(用于測量間隔時(shí)間)。這種定時(shí)器的多功能性使其更易于處理各種系統(tǒng)要求。單獨(dú)的看門狗定時(shí)器提供安全機(jī)制來監(jiān)視軟件流，CPU時(shí)鐘以及中斷處理和執(zhí)行。

4。非易失性FRAM存儲(chǔ)器集成

富士通MB95R203 8位MCU是第一款提供集成鐵電RAM(FRAM)的產(chǎn)品。 FRAM具有高速訪問，非易失性，寫入模式下的高耐用性，低功耗，出色的防篡改性以及輻射不會(huì)導(dǎo)致性能下降。因此，F(xiàn)RAM非常適用于智能卡，安全數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和電池供電的應(yīng)用，其中高安全性，小內(nèi)存和低功耗是關(guān)鍵要求。通信接口

富士通8FX MCU系列支持通常用于大型設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計(jì)的各種通信協(xié)議，提供片上UART，I²C，LIN-UART/SPI。 LIN-UART/SPI模塊通過在不使用外部定時(shí)器通道的情況下啟用LIN中斷檢測和同步，簡化了LIN系統(tǒng)的開發(fā)。

6.集成特定于應(yīng)用的功能

涉及模擬I/O和/或電機(jī)控制的應(yīng)用在8FX MCU系列中得到廣泛支持。例如，LPC MCU具有關(guān)鍵外設(shè)，例如10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。 (12/16位ADC正在開發(fā)中。)MCU還提供高級(jí)定時(shí)器模塊，可滿足從基本電機(jī)到高級(jí)電機(jī)控制的設(shè)備所需的性能要求。

最新的8位MB95300系列器件專門為電機(jī)控制：三個(gè)獨(dú)立的16位定時(shí)器/脈沖寬度調(diào)制器模塊。這些模塊可以生成任何脈沖寬度調(diào)制(PWM)模式，用于單相和三相BLDC電機(jī)控制。 MB95400系列包含一個(gè)內(nèi)置電壓比較器和運(yùn)算放大器。此外，MCU還提供了許多系統(tǒng)功能，可用于配置多種類型的應(yīng)用。例如，可以使用系統(tǒng)完整性軟件啟用設(shè)備，包括CPU寄存器和程序計(jì)數(shù)器的定期測試程序，以幫助確保家用電器中電子控制的安全可靠操作。其他功能，例如有源上電復(fù)位，低壓檢測和低壓警告，有助于防止由于電壓過低引起的系統(tǒng)故障。這些片上功能使該MCU系列的成員成為同類產(chǎn)品中最強(qiáng)大的MCU產(chǎn)品。此外，LPC MCU的四種低功耗模式可幫助開發(fā)人員在電池等應(yīng)用中實(shí)施響應(yīng)式電源管理方案 - 操作設(shè)備，電動(dòng)工具，HVAC設(shè)備，電機(jī)控制器和斷路器。 3至5.5V的電源電壓也簡化了開發(fā)并簡化了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的升級(jí)。

7。簡化應(yīng)用程序開發(fā) - 富士通提供了多種方法，使應(yīng)用程序開發(fā)更容易，從片上調(diào)試開始。 MCU提供在線仿真(ICE)功能，具有單線調(diào)試，仿真和板載閃存編程接口 - 無需昂貴的仿真工具。此功能使開發(fā)人員能夠即時(shí)執(zhí)行非侵入式調(diào)試和仿真。為幫助開發(fā)人員快速，輕松地啟動(dòng)和運(yùn)行應(yīng)用程序，富士通為8位MCU系列提供靈活且經(jīng)濟(jì)高效的評(píng)估板和入門套件。富士通微電子還為開發(fā)工具，參考設(shè)計(jì)和軟件實(shí)例提供技術(shù)培訓(xùn)和全面支持，以及C源代碼/項(xiàng)目文件和應(yīng)用筆記。

富士通8位MCU技術(shù)路線圖

富士通不斷改進(jìn)8位MCU處理技術(shù)，性能，功耗和外設(shè)集成如圖2所示。此外，低成本，易于使用的開發(fā)工具現(xiàn)在是MCU產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)元素，以及廣泛的應(yīng)用支持。 》

圖2：富士通的價(jià)值主張和路線圖。

8位MCU提供廣泛的片上集成，有助于降低成本和功耗 - 非常適合當(dāng)今的市場趨勢和應(yīng)用。富士通的8位MCU通過以小型封裝提供低成本解決方案，集成功能滿足各種應(yīng)用特定要求，為需要高集成度的系統(tǒng)提供了卓越的選擇。