8位低引脚微控制器的特点优势及应用

虽然32位MCU受到了关注，但绝大多数嵌入式设备都使用8位设备。通过选择集成了一些精密模拟外设，可配置GPIO引脚，串行接口和快速数据总线架构的低引脚数8位MCU，您可以通过一个小设备完成大量工作。

8-位低引脚数(LPC)微控制器利用工艺缩减来增加其功能，从而以更低的成本提供比以往更多的应用。虽然LPC设备甚至受到0.35μm技术节点的限制，但是家庭自动化和控制的架构，电机控制，智能能源管理，以太网和无线连接要求的进步已经为8位MCU带来了新的应用范围。今天，8位领域由采用先进工艺技术制造的MCU引领，可集成几个精密模拟外设，可配置的通用I/O(GPIO)引脚，串行接口和快速数据 - 总线架构。凭借此功能，这些器件可提供高精度的模拟信号捕获，转换和调节;适度的信号处理能力;并且合理数量的集成内存 - 都在最小的焊盘环内。

根据Gartner Dataquest，8位微控制器占处理器市场的一半以上。这家市场研究公司估计，2008年8位MCU市场约为50亿美元。

最新8位MCU的优势包括：

高性能 - 时钟速度达到数十兆赫兹

集成功能 - 闪存，内部高速时钟和定时器，模拟外设，智能卡接口，集成触摸控制器，电机控制，无线接口，有线网络连接，如集成控制器局域网(CAN)和本地互连网络(LIN)总线和许多其他功能

高可靠性

小封装尺寸

低功耗 - 闪存器件仅消耗纳瓦级电流

低成本

低电磁干扰(EMI)

此技术背景可快速回顾当今日益重要的8位MCU应用，特别是专注于家电。在此应用程序综述之后，了解富士通MCU的功能，了解这些器件如何满足应用要求。

8位MCU应用概述

预计几个应用领域在不久的将来会有强劲的市场需求。

医疗

大多数医疗设备获取的生理信号是模拟信号，在测量，监测或显示之前需要进行信号调节，如放大和滤波。 8位MCU可以实现超低功耗平台，包括用于个人血压监测仪，脉搏计和心率监测仪等应用的完整信号链。使用具有集成RF/ZigBee或Wi-Fi接口和收发器的设备，远程患者监测也是一种增长趋势。随着便携性成为医疗产品的增长趋势，制造商正在寻求降低设计复杂性和开发时间的MCU等技术。

便携式消费者

使MCU成为电池供电医疗产品的理想选择适合这些设备各种便携式消费类应用，包括智能玩具，IP摄像机和互联网收音机。凭借内置LCD控制器和触摸传感器控制器，8位MCU提供了一个消费者友好型平台，可实现快速开发。 ZigBee收发器使这些设备易于携带，但始终与网络连接。

智能传感器应用

烟雾探测器，恒温器和玻璃破碎检测系统等设备充分利用了8位MCU的超低功耗和集成度高性能模拟功能。集成的无线网络功能对于此类智能传感器应用也非常有用，可以加强家庭自动化，远程监控和控制。这些类型的应用程序正在迅速增长，一些观察家预计，访问互联网的所有设备中有95%将是传感器和机器对机器应用程序中的MCU。

智能电表

智能电表可以比传统电表更详细地测量电量，并通过网络将信息传送给本地电力公司。 8位微控制器提供超低功耗和高性能模拟集成(16至21位Δ-ΣADC，比较器等)的完美组合。 8位MCU可以测量单相或三相电力，水和天然气，集成无线接口，用于自动抄表(AMR)数据通信。

商业流媒体应用

Point-of -sale(POS)终端和自动售货机可以使用基于MCU的低成本平台，以引人入胜的互动方式向消费者提供销售信息。

白色和棕色商品

8位MCU提供简单的处理方式消费产品的各种任务，如空调，洗衣机，冰箱，车库门开启器，烟雾探测器，吸尘器，热泵，微波炉，电视，家庭影院系统，无线电广播接收器和录音产品。特别是，亚洲的小型家用电器产品，如除尘器，智能电饭煲，风扇和遥控器，将继续快速增长。这项技术背景的下一部分提供了对家用电器的更深入了解。

满足家用电器的需求

洗衣机，洗碗机和冰箱等大型设备都可以从先进的电机控制的节能特性中受益技术。由于冰箱始终处于开启状态，它可以消耗高达家庭能源预算的50%，几乎所有这些能量都用于运行压缩机电机。大多数冰箱仍然使用恒速开/关压缩机。然而，变速压缩机正在市场上获得牵引力。这些压缩机通过精确的温度控制实现更高效的冷却，从而降低了总体能耗。此外，制造商越来越多地采用更高效的无刷电机，这进一步减少了能源消耗。

在洗衣机中，当永磁或无刷直流(BLDC)电机取代低端解决方案时，性能和驱动效率显着提高例如通用三端双向可控硅驱动电机。基于8位MCU和永磁或BLDC电机的先进控制技术可缩短洗涤周期，从而节省能源并减少用水量。甚至复杂的系统也可利用8位MCU来处理一些简单的功能。例如，许多类型的应用可以受益于使用6引脚或8引脚MCU来控制需要可配置时间延迟的复位电路。电子照明镇流器应用可以使用类似的LPC设备，因为与搜索和存储正确的分立元件相比，MCU易于配置并节省资金。现在8位MCU只能用于便士，电池充电器，电动牙刷，烤面包机，咖啡机和廉价玩具等设备现在都包含MCU。图1显示了一些示例应用的3个框图。

空调

吸尘器

微波炉

图1：家用电器应用。

富士通低成本，紧凑的8位MCU价值主张

富士通F²MC-8FX系列器件 - MB95100和新型LPC MB95200/MB95300/MB95400系列MCU - 提供适合的片上外设的智能组合设计节能电器和控制面板。该产品系列具有足够的可扩展性和灵活性，可满足设备要求，具有电机控制器，OpAmp，比较器，LCD控制器和触摸传感器控制器(TSC)接口等功能，使用SPI/I²C进行人机界面(HMI)。

F²MC-8FX系列MCU集成了8至60 KB闪存的内存，以及2至32 KB的RAM。非易失性FRAM也可用 - 闪存的快速替代品。封装选项包括DIP，SOP，SSOP，QFP和LQFP，引脚数从8引脚到100引脚。

主要特性

1。双操作闪存

产品包括富士通专有的嵌入式双操作闪存，可模拟E²PROM。内存包含两个区域，一个用于程序存储，另一个用于数据存储。集成闪存可在整个MCU的整个工作范围内进行编程，使用户可以在几乎任何环境中充分利用可重新编程的优势。

为了简化这种存储器的使用，富士通提供了一个软件E²PROM仿真库和API用户定制的代码免费且没有版税。不需要基于闪存的E²PROM仿真的用户可以将内存用作传统闪存。

嵌入式闪存可以重写100，000次并保证数据保留20年。为了增强系统完整性，安全性和可靠性，MCU还集成了广泛的硬件和软件系统保护以及闪存安全功能。闪存安全功能可防止未经授权的外部访问读取客户软件。

2。降低成本的元件集成

富士通8位MCU具有片内RC振荡器电路和低压检测电路，因此无需外部使用这些元件。甚至LPC器件也具有片内RC振荡器(+/- 2至3%)和片上调试功能。

3。复合定时器可灵活满足系统要求

MCU定时器可配置为脉冲宽度调制(PWM)，脉冲宽度计数器(PWC)，间隔定时器或输入捕获(用于测量间隔时间)。这种定时器的多功能性使其更易于处理各种系统要求。单独的看门狗定时器提供安全机制来监视软件流，CPU时钟以及中断处理和执行。

4。非易失性FRAM存储器集成

富士通MB95R203 8位MCU是第一款提供集成铁电RAM(FRAM)的产品。 FRAM具有高速访问，非易失性，写入模式下的高耐用性，低功耗，出色的防篡改性以及辐射不会导致性能下降。因此，FRAM非常适用于智能卡，安全数据存储和电池供电的应用，其中高安全性，小内存和低功耗是关键要求。通信接口

富士通8FX MCU系列支持通常用于大型设备系统设计的各种通信协议，提供片上UART，I²C，LIN-UART/SPI。 LIN-UART/SPI模块通过在不使用外部定时器通道的情况下启用LIN中断检测和同步，简化了LIN系统的开发。

6.集成特定于应用的功能

涉及模拟I/O和/或电机控制的应用在8FX MCU系列中得到广泛支持。例如，LPC MCU具有关键外设，例如10位模数转换器(ADC)。 (12/16位ADC正在开发中。)MCU还提供高级定时器模块，可满足从基本电机到高级电机控制的设备所需的性能要求。

最新的8位MB95300系列器件专门为电机控制：三个独立的16位定时器/脉冲宽度调制器模块。这些模块可以生成任何脉冲宽度调制(PWM)模式，用于单相和三相BLDC电机控制。 MB95400系列包含一个内置电压比较器和运算放大器。此外，MCU还提供了许多系统功能，可用于配置多种类型的应用。例如，可以使用系统完整性软件启用设备，包括CPU寄存器和程序计数器的定期测试程序，以帮助确保家用电器中电子控制的安全可靠操作。其他功能，例如有源上电复位，低压检测和低压警告，有助于防止由于电压过低引起的系统故障。这些片上功能使该MCU系列的成员成为同类产品中最强大的MCU产品。此外，LPC MCU的四种低功耗模式可帮助开发人员在电池等应用中实施响应式电源管理方案 - 操作设备，电动工具，HVAC设备，电机控制器和断路器。 3至5.5V的电源电压也简化了开发并简化了传统设计的升级。

7。简化应用程序开发 - 富士通提供了多种方法，使应用程序开发更容易，从片上调试开始。 MCU提供在线仿真(ICE)功能，具有单线调试，仿真和板载闪存编程接口 - 无需昂贵的仿真工具。此功能使开发人员能够即时执行非侵入式调试和仿真。为帮助开发人员快速，轻松地启动和运行应用程序，富士通为8位MCU系列提供灵活且经济高效的评估板和入门套件。富士通微电子还为开发工具，参考设计和软件实例提供技术培训和全面支持，以及C源代码/项目文件和应用笔记。

富士通8位MCU技术路线图

富士通不断改进8位MCU处理技术，性能，功耗和外设集成如图2所示。此外，低成本，易于使用的开发工具现在是MCU产品的标准元素，以及广泛的应用支持。 》

图2：富士通的价值主张和路线图。

8位MCU提供广泛的片上集成，有助于降低成本和功耗 - 非常适合当今的市场趋势和应用。富士通的8位MCU通过以小型封装提供低成本解决方案，集成功能满足各种应用特定要求，为需要高集成度的系统提供了卓越的选择。