幾十年前，8位單片機(MCU)席卷業界，但現在8位MCU有讓位32位架構的趨勢，有行業分析師指出，32位和8位單片機還在在不斷成長。不過，最早使用MCU的人對BASIC以及Microchip PIC還念念不忘，不過以最新Arduino Uno來說，這就是一個從8位到32位架構轉變的典型案例。即使你現在的應用程序只需要一個8位架構，但因為所謂的“智能”設備需求增長過些日子8位就不夠用了，值得慶幸的是，現在有大量開源開發工具可以讓那些渴望“冒險”的激進工程師使用。 圖1：寄存器大小是的區別系統架構的關鍵指標，同時也影響系統性能。 科普---8, 16, 32性能大比拼 當我們說一個單片機是8位或32位的時候到底是指什么意思呢？其實這些數指的是處理器寄存器的大小或寬度。一個8位單片機寄存器，一個處理器的基本內存單元是8位寬。在被算術邏輯單元(ALU)操作之前寄存器從RAM內存取出數據進行存儲。因此，較大的寄存器意味著是我們可以操作大量的數據以減少時鐘周期。一般來說，更大的寄存器給我們帶來更好的計算性能，這就是為什么筆記本電腦和智能手機的中央處理單元(CPU)使用64位的架構。 那從8位轉換位32位究竟有什么優勢呢?如何來權衡?要很好地理解技術和您的應用程序以確保您做出正確的設計決策。 1.更多的內存：32位架構意味著你直接訪問4Gb的內存空間而不需要采取特殊的技術，如內存分頁。 2.處理能力：新架構主要受益于更快的時鐘和每個時鐘周期增加的計算能力。平均來說，這意味通過32位架構可以處理更多的吞吐量以實現90到100 MIPS；而8位單片機最大只能達到大約25到30 MIPS。 3.能耗效率：32位架構往往利用新的電路結構和制造工藝，因此，他們必須在較低工作電壓下來減少晶體管漏電流。如此換來的是能耗效率處理能力的提高。這就意味著，如果你想設計一個東西一枚硬幣電池就能運行幾個月，那么一個32位架構芯片可能不是最好的選擇。相反，8位系統因采用較大的工藝尺寸而且要在5 V電壓下工作，因此適合噪聲環境下的應用。 4.成本：32位平臺與8位相比通常貴在功能相似的地方（如內存數量和外圍組件)。盡管一個成本差別不是那么大了，但它確實是存在，當產品量大了其差距就很明顯了。 5.封裝大小：8位單片機可以應用在一些很小的封裝；有些僅有6針。但微小的封裝使得外部設備沒有很多I / O可以進行處理。 6.開發易用性：在這里需要您了解自己的應用程序。制造商首先傾向于將新的和更高級的功能添加到他們的32位架構。先進的機載設備，先進的I / O功能，并在32位系統上增加內存，這樣可以很方便如果應用程序需要他們，盡管他們為代價來編碼簡單。更高級的功能可以導致不同的時鐘速度，需要調整更多的配置寄存器來設置等等。相反，8位系統相對而言往往是簡單和容易的代碼。如果您的應用程序不需要高級特性，實際上可以堅持使用一個8位架構。8位和32位架構往往利用C語言編譯器，盡管許多開發人員更喜歡在8位平臺上使用匯編語言。 32位開源平臺 過去十年，隨著流行開源硬件(OSHW)的增增長，許多平臺開發人員選擇了8位架構，原因是基于成本以及DIP封裝(許多流行的8位單片機都使用這個)變的更加用戶友好。(很多32位架構是non-DIP包如表貼封裝(SMD)，這意味著要應用于機器。在PCB上手工焊接是非常難的，當然更不適合面包板比如PDIP。球柵陣列(BGA)封裝的確是不適合焊接。唉，這些小封裝使老式原型手工焊更難。 不過，今天的重心是將OSHW只是一個教育平臺逐漸變成為一個原型平臺甚至消費級產品平臺。因此，基于32位系統的計算和低功耗性能越來越變成理想的“創客神器”，希望從原型到生產一次搞定。此外，基于32位的芯片系統(SoC)平臺變得更便宜，集成更實用的功能(如藍牙低能量，WiFi和NFC)和變得更容易使用，制造商無疑將繼續生產這些低成本開源開發板。其目的就是簡單地了解工作和能夠微調每個配置寄存器設置以使性能最大化，大多數廠商都愿意做這個事情。 32位硬件平臺獲得越來越多的認可，許多制造商都提供這類產品包括BeagleBone、德州儀器、意法半導體、Cypress、Arduino等。為了更加簡單的獲取這些新平臺，Mouser 開發了一個開源硬件，在這里你可以根據需求選擇適合自己的器件平臺。 這里列舉一小部分例子： l 需要安卓驅動系統的性能?查看UDOO Neo。 l 需要一個SD卡插槽保存數據?去用一個 Intel Edison或Galileo。 l 需要64位管腳的數字I/O？去找下BeagleBone Green。 l 需要獲取更多的I/O？試試STM32 Nucleo。 l 想要培訓更高級開發給STEM學生？這些學生習慣使用 Arduino ecosystem，那么Arduino 101板也許適合你。 此外還有更多選擇 未來和今天 毫無疑問，原來越多人會選擇32位嵌入式平臺的。正因為如此，他們也要求更高的計算機架構。雖然他們可能永遠不會完全侵占8位MCU市場，但未來確實是屬于32位平臺。不可避免的是，隨著成本下降和更能處理復雜性需求，“連接所有”將由32位平臺來實現而不是8位平臺。 (mbbeetchina)