MCU的高集成度与低功耗设计权衡

译一下代码就可以运行了，同样思路的产品线是飞思卡尔的 Flexis QE128 ，包括了 8 位 S08 和 ColdfireV1 的六款内核的升级方案。

单一功能和高集成度

单一化和集成化是 MCU 发展的一个趋势，特别是体现在 8/16 位 MCU 上。在无线通信领域我们已经看到了集成 8051 核的 TI 公司的 ZigBee MCU 和飞思卡尔的 68HC08 核 ZigBee MCU MC1321X;在连接和存储方面 USB 的作用在嵌入式系统中得到广泛认可，大量 USBMCU 应运而生，NEC 的 USB 2.0 主机和外设的 MCU，PIC18F13K50 和 PIC18F14K50 是一个 8 位 USB MCU。为了满足最终产品对高级 USB 连接功能与日俱增的需求，Microchip PIC32 USB OTG 是一颗引入针对 USB OTG 功能的 32 位 USB MCU。这些单一功能的 MCU 都具有单芯片的高集成度，配合一些外围功率和电源部件的电路板就可以组成一个完整的嵌入式系统，而且这些芯片一般都配备了优化好的支持 ZigBee 的协议和 USB 协议的软件库，让设计者可以很快完成项目，其他传统的单一功能 MCU 的应用还包括数字电源、电机控制、电表，比如瑞萨针对电表应用的 R8C/Tiny 系列的 MCU 。

传统的通用 MCU 还将会继续向增加外设和通信模块的方向发展，比如 UART、ADC、PWM、SPI、I2C、GPIO、CAN 和 Ethernet;因为随之带来的软件的复杂度增加和嵌入式操作系统等软件组件的使用，内置大容量的 Flash(闪存)/RAM。将也是 MCU 发展未来的趋势，256K 闪存已经是中级配置， 512K 闪存的 MCU 已经随处可见。

低功耗设计和能耗管理

能耗管理是芯片设计、制造工艺、系统设计、软件工程师都在为之而努力的研究课题，人们力求在各个环节尽可能地减少静态和动态的电源消耗。传统的控制电压的调节方式和管理待机模式依然被多数电子设备正在采用，还将继续延续下去，但是随着包括移动终端、无线传感网络装置、新型智能玩具、便携式血糖仪、血压计和体能监测仪等手持医疗设备等 这些对电量消耗极大和永远在线的设备市场规模的迅速增加，解决电源管理已经成为整个电子设计正在面临的重要课题， 市场对绿色产品的需求促使制造商考虑采用低功耗的待机模式，作为嵌入式系统灵魂部件的 MCU 近年在低功耗设计和能耗管理方面的动作很大，各种新产品应运而出。

Silicon Lab 是一家以提供 8051 核 MCU 为主的公司，最近发表的单电池供电的 80C51 MCU——8051F9XX，最低电压可到 0.9V，其超低电压供电是业界少见的。该芯片内置了DC/DC 电压转换器和 LDO 转换器，可以提供恒定的 1.7V 电压和电流，以适应外设的工作，也可以减少电路板的尺寸，更重要的是 80C51F9XX 有超低功耗的休眠模式(电流只有 50nA )，大大提高了电池的效率和使用时间。

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图 2 显示了该芯片电流随频率的变化。

另外一款 MCU 是 Atmel 公司发布的行业第一款超低功耗 ARM7TDMI 闪存 MCU - AT91SAM7L，它在关机模式只消耗 100nA 电流，这得益于 该系列产品嵌入了控制多个功率岛的功率开关，以及可编程的电压调节器，用于降低工作和待机模式下的功耗。AT91SAM7L 系列产品针对工作和待机模式吸收了嵌入式 CPU 的动态电源管理技术，采用 MCU 领域里创新的降低功耗方式。在工作模式下，能通过编程设置工作电压和工作频率、外设时钟活动，采用 DMA 来替代 CPU 完成数据传输，可以优化功耗。 SAM7L 采用单电压 1.8V 模式工作，在闪存中执行代码时，典型的电流消耗为 0.5mA/MHz 。不同待机模式的功耗可通过多种方式来加以控制(包括功率开关和可调电压调节器)，可以看到先进的电源管理技术使得AT91SAM7L 具有良好的节能效果，再配合系统的优化，可以预见基于 AT91SAM7L 的嵌入式装置的功耗管理可以达到相同的水平。另外，谈到超低功耗 MCU 产品，还应该提到的是 TI 公司的 MSP430543X 16 位超低功耗 MCU ，MSP430543X 是在 MSP430 家族衍生出的一个强调低功耗的芯片，继续继承了高集成的外设支持、低电压工作模式、丰富连接方式(包括红外，多串口等)，以适合便携测试装置设计外，特别值得一提的是 DSC 的使用使得快速唤醒时间提高到 5us 以内，已经非常接近 8 位 MCU8051F9XX 的数量级。这对于工业测量装置满足实时性要求是非常重要的。一个优秀的快速唤醒技术可以让降低功耗和保持实时性达到统一。

开发工具的融合

伴随电子产品复杂度增加， MCU 程序代码量日益增加，虽然 C 语言已经是 MCU 逐鹿的开发语言，但是考虑到不同的 MCU 之间的差异(例如寄存器和外设接口)、不同厂家 C 语言的工程文件和宏定义等方面的问题，还有采用的 RTOS 的不同