MCU芯片产品有不同的位数，如：8位MCU 、16位MCU、32位MCU，每种位数的MCU是不同的架构，对于产品的应用来产是好事，每种产品需要MUC架构不同，可以选择不同的MCU位数来应用，今天来聊聊其中一种位数的MCU的架构，接下来看看8位MCU架构应用时，都有哪些优势体现。

    8位MCU架构的演进性变化使该公司能够在整个MCU市场的销量方面保持领先地位，8位MCU在许多应用中抵御了与32位MCU的竞争，不仅适用于需要非常小外形尺寸、低功耗、低引脚排列和很低成本的设计。在某些情况下，8位MCU实际上可以超越32位竞争对手。

    与此同时，该市场分析公司预估，8位MCU将继续占据微控制器业务中很大的出货量，直到32位MCU的年增长率远远高于 8 位设备，达到 9.5%。

    一些架构变化，例如使8位MCU更易于使用 C 代码进行编程，属于响应不断变化的世界的范畴。其他变化有一种“回到未来”的感觉，包括回归闭环反馈控制的概念，其中 MCU 的外设无需 CPU 干预即可执行任务。

    自主 MCU 外设已经存在相当长一段时间了，但致力于完全支持其 8 位产品线的 MCU 供应商添加了复杂的技术，将“自主外设”一词的含义转移到了新的领域。

    可配置逻辑单元

    创新产品来自于MCU制造商所说的“功能支持”。它始于“核心单独外设”的概念。这些外设专门设计用于尽可能在无需 CPU 干预的情况下运行，并根据需要有效地相互通信，并使用可配置逻辑单元来增强外设之间的通信（CLC），附属 MCU 制造商的芯片架构师创造了这种通信灵活性，使嵌入式系统设计人员能够使用单独于内核的外设在硬件中实现闭环反馈控制系统。除了减轻 CPU 的处理负载之外，其他好处还包括更快的响应时间、更少的应用代码行、更低的功耗以及减少的 MCU 内存需求。

    CLC 模块有八个信号，可用作其可配置逻辑单元的输入，每个输入信号均取决于器件。一次可以选择四个输入，四个 8 输入多路复用器用于将输入信号传递到 CLC 的数据门控级。显示了 CLC 的初始设置过程，它使用寄存器来选择输入信号，使用配置工具的后续步骤创建功能齐全的 CLC。

    闭环控制

    功能启用的概念始于识别嵌入式应用程序中可能存在的常见功能组件。其中包括电源转换、定时、传感器接口、电机控制、电源和信号生成、通信、人机接口和安全（例如软件中断的法规遵从性）。值得注意的是，相关 MCU 制造商启用的功能将“自主外设”一词的含义转移到了新的领域。CLC 以及与内核无关的外设在芯片上的实现方式表明，外设的作用不仅仅是或多或少单独地执行单一功能。相反，外围设备或外围设备的组合可以根据设计者的需要进行动态组合。

    应用

    用于其他目的的单独于内核的外设的一个示例是相关 MCU 制造商的数控振荡器 (NCO)。它通常用于照明控制应用，但也可以与设备上的其他现有外设结合使用，以实现某些类型的数据发送/接收应用，甚至高分辨率 PWM。

    传统 PWM 在相对较低的开关频率下开始失去有效分辨率。例如，系统时钟速度为 16 MHz 的传统 PWM 可以实现 62.5 ns 的脉冲宽度很小增量变化。如果高速 PWM 时钟是振荡器频率 (FOSC/4) 的 1/4，则增加到 250 ns。通过将数控振荡器 (NCO) 与 CLC 结合使用，您可以在具有单独于内核的外设的 MCU 上构建增量脉冲宽度变化小至 15 ps 的 PWM。

    显示了一个简化的模块。输出控制器模块基于CLC。NCO 本身无法生成 PWM 信号，但通过添加基于 CLC 的输出控制器，您可以更改其行为以生成所需的 PWM 输出，NCO 确定脉冲宽度，传统的片上 PWM 可以用作时钟源来触发 PWM 周期。

    CLC 的控制逻辑用于在开关时钟指示下一个脉冲时设置输出。当 NCO 溢出时，CLC 清除输出并完成脉冲。

    可以使用任意数量的时钟源（例如，定时器或外部信号），但对于某些应用，外部触发器可能更适合作为启动脉冲。

    相关的模型开发板是开始使用此类设计方法的有用工具。它具有用于工厂编程的 NCO 和 CLC 演示软件，还包括用于应用程序开发的原型设计区域。使用外设创建闭环反馈控制系统的策略有很多优点，但有时可能需要CPU干预，例如当系统行为异常时。硬件限制计时器解决了这种可能性。

    大多数外设都会启动一些活动，但硬件绑定定时器通常用于等待事件发生并采取一些操作来响应尚未发生的事件。一个很好的例子是在电源应用中保护 MOSFET 免受损坏。LED 照明应用需要非常高分辨率的电源。相关 MCU 制造商提供的单独于内核的外设允许将 PWM 配置为在正常条件下驱动 FET 对，而无需 CPU 干预。如果无法关闭 PWM，可以使用硬件限制定时器、运算放大器和比较器来避免损坏 MOSFET。

    定时器的基本作用是监测正常工作后一定时间后PWM是否关闭。否则，硬件限制定时器会触发中断，要求CPU检查异常原因，这可能是一个故障或更严重的问题。

    当CPU决定应该关闭PWM时，它是在硬件中完成的，因此整个关闭操作大约需要80 ns。比较器在 50 ns 内反转。额外添加 30 ns 来考虑内部运算放大器的转换速率。

    软件实现不是很快，因为发出中断所需的延迟是两到三个时钟周期加上发出指令所需的时间。在某些情况下，较高优先级的中断可能会导致延迟。

    32位挑战

    在8位和32位MCU 竞争的应用中，32 位拥护者的观点是，低端设备与8位MCU相比具有价格竞争力（如果批量购买，价格可能会更便宜）。然而，仔细观察8位MCU和具有成本竞争力的32位MCU就会发现，这些都是仅集成基本外设的低端设备。然而，将低端 32 位设备与外设丰富的 8 位设备进行匹配可能并不总是一个好的比较，因为添加外设会增加成本。

    低端32位MCU 还有其他选择，在软件中运行具有各种外设的 8 位设备在硬件中效率更高。这意味着更少的代码行、更快的响应时间、更快的应用程序上市时间以及更少的能耗，因为更多的指令需要更多的时钟周期来执行。硬件中的功能执行速度越快，MCU 就能更快进入睡眠模式并保持更长时间的睡眠模式。

    综上所述，相信大家对于8位MCU芯片的架构有了一个了解，可能针对计算密集型应用的8位MCU正在被32位MCU取代，但它们仍然为系统设计人员提供了许多有吸引力的功能。拥有强大 8 位产品线的 IC 公司已成功发展其架构和指令集，以保持其8位MCU的竞争力。也许重要的创新是在片上外设领域提供硬件执行，而具有价格竞争力的32位MCU需要以软件执行。外设与新型外设之间增强的通信进一步增强了8位器件在需要低功耗的成本敏感型应用中的优势。