8 位微控制器由于其功率效率、適應性和成本效益，仍然是嵌入式設計中的重要組件。當配備先進的 CIP 和智能模擬外設時，它可以進一步增強系統功能并降低功耗。

半個多世紀以來，8 位微控制器 （MCU） 一直是嵌入式設計領域的主打產品。盡管嵌入式系統市場已經變得復雜，但 8 位 MCU 仍在不斷發展，以適應新的挑戰和系統要求。

如今，許多微控制器都配備了先進的內核獨立外設 （CIP） 和智能模擬外設。這些創新增強了控制系統的功能，降低了功耗，并加快了開發和市場進入速度。

內核獨立外設：新標準

CIP 是獨立于中央處理器 （CPU） 運行的專用硬件組件（見圖）。8 位 MCU 上的這些外設對于為各種應用（包括傳感器節點和實時控制系統）設計低功耗解決方案至關重要。通過從 CPU 卸載任務，CIP 有助于降低整體功耗，同時確保可靠、確定性的響應。

Microchip 技術圖1. 所示為現代 MCU 中內核獨立外設 （CIP） 的示例。

代碼大小的減小和開發過程中節省的時間，以及應用程序可用內存空間的增加，這些都是顯著的優勢。MPLAB 代碼配置器 （MCC） 等開發工具可以進一步簡化開發過程，使嵌入式系統社區中的眾多開發人員更容易使用。

提高效率的重點 CIP

• 多電壓 I/O （MVIO）：MVIO 使單個 MCU 端口能夠在與 MCU 其余部分不同的電壓域中運行，從而在連接具有不同電源電壓的設備時無需外部組件，例如將 5 V MCU 連接到 1.8 V 傳感器。

• I3C 通信：在微控制器中引入 I3C 滿足了云連接邊緣節點和需要高速、低功耗通信的傳感器接口等應用對更高數據速率日益增長的需求。

• 可配置邏輯塊 （CLB）：CLB 是集成到 MCU 中的可重新配置數字邏輯模塊，類似于復雜的可編程邏輯器件 （CPLD）。它由 32 個基于查找表 （LUT） 設計的邏輯元件組成，使工程師能夠在微控制器內創建基于硬件的自定義邏輯功能。

智能模擬外設

配備智能模擬外設的微控制器在從系統管理到復雜控制器任務的各種功能中發揮著至關重要的作用。通過將通常在片外處理的任務帶到主 MCU 上，這些外設提高了系統響應能力并降低了物料清單 （BOM） 成本。這些模擬外設可自動進行信號分析，為數字脈寬調制器 （PWM） 提供補償數據，并提供自動關斷功能，無需 CPU 干預。

主要模擬外設

• 運算放大器 （op amps）：將運算放大器集成為外設，允許在 MCU 中創建模擬電路，從而可能減少對外部元件的需求。

• 帶計算的模數轉換器 （ADCC）：ADCC 是一種高級外設，具有內置計算功能，如過采樣、平均和低通濾波，增強了信號處理能力。

簡化開發，易于使用

縮短軟件開發時間的最有效方法之一是減少所需的代碼量。8 位 PIC 和 AVR 微控制器均專為高效使用其外設而設計，最大限度地減少了常用功能所需的代碼行。這種效率加快了開發過程，因為硬件的功能經過工廠驗證，簡化了編碼并確保了可靠性。

平衡功率和性能

功耗仍然是嵌入式系統設計中的關鍵考慮因素，尤其是在無線傳感器、汽車系統、家用電器和醫療設備等應用中。盡管 32 位 MCU 速度更快，但它們通常消耗更多的功率。8 位 MCU 的低功耗較低，尤其是在運行模式下，可確保更長的電池壽命，使其成為許多應用的理想選擇。

此外，與價格相似的 32 位器件相比，現代 8 位 MCU 通常提供更好的外設功能平衡，使它們能夠在硬件中管理更多任務并延長 CPU 休眠模式時間。對于某些應用，CPU 正常運行時間要求幾乎為零，這為 8 位 MCU 提供了明顯的優勢。

8 位將繼續存在

盡管技術取得了進步，但 8 位微控制器由于其效率、適應性和成本效益仍然是必不可少的。Microchip 的 PIC 和 AVR MCU 等現代設備提供先進的 CIP 和智能模擬功能，可自動進行信號處理并優化電源管理，適用于無線傳感器和汽車系統等能源敏感型應用。多電壓 I/O 和可配置邏輯塊等功能的靈活性有助于創建復雜的定制解決方案，并減少對外部元件的需求。

隨著嵌入式系統的不斷發展，8 位 MCU 提供的性能、能效和開發簡單性的獨特組合確保了其持久的重要性。無論是延長電池壽命還是集成智能外設，8 位微控制器將繼續在現代嵌入式設計中發揮關鍵作用。最重要的是，在嵌入式市場中，高性價比、高能效的 8 位 MCU 將始終占有一席之地。