随着物联网与人工智能和智能制造的发展,单片机作为嵌入式系统的核心控制器,在各类行业应用中占据重要位置。其中8位MCU一直在持续创新,屹立不倒;32位MCU则是在芯片设计、制造工艺、封装技术上等取得显著突破,以高性能的技术条件被广泛应用在智能物联、工业控制、新能源等行业的方案开发中。
从2020年MCU市场占比来看,32位MCU占了55%,8位MCU市占率仍有43%,在MCU领域中,两者一直处于并存状态,在不同的应用市场下各据山头。而工程师们也会经常谈论到——如何对8位以及32位的MCU进行选择?
8位mcu和32位mcu的区别
(相关资料图)
要在8位MCU和32位MCU之间作出选择,我们得先了解它们之间的差异。
首先是CPU架构不同:8位MCU的CPU数据位宽为8位,而32位MCU的CPU数据位宽为32位。
处理能力不同:32位MCU的处理能力更强,可以更快速、更准确地处理数据,同时在运算能力、存储容量等方面也更为优秀。而8位MCU的处理能力相对较弱。
程序存储容量不同:32位MCU通常具有更大的程序存储空间,可以存储更复杂的程序代码,而8位MCU的程序存储空间较小。
成本不同:32位MCU相对于8位MCU的成本要高一些,尤其是在存储器和接口方面。
应用场景不同:8位单片机具有安全稳定、成本优势、简单灵活等优点,广泛应用于电子钟、电子秤等设备。它的性能适合单独的使用设备,不过随着这些智能设备的成长,在医疗、汽车电子等领域的应用也越来越多。
8位MCU特色还在于架构简单。相较之下,处理效能更加优异的32位MCU,却同时也背负着架构复杂的原罪。在许多嵌入式设计上,8位MCU比32位拥有更易设计的优势,依循8位架构的软件和硬件比起32位将更为简易。
相较于“简单的”8位MCU,32位MCU在机械化向智能化、电磁化的道路上越走越远。因为产品所需的功能都要依附32位MCU才能实现,比如保护性、可靠链接性和安全性等。因此,32位MCU通常用于一些对性能、存储容量和运算能力要求较高的应用,例如智能家居、汽车电子、智能穿戴等。
综上所述,8位MCU和32位MCU的选择应该根据具体应用场景来决定。如果需要高性能、大存储容量和高运算能力,那么32位MCU是更好的选择;如果应用场景要求不高,那么8位MCU可以是更经济的选择。
这里介绍以下几个国产32位通用MCU系列。
1、兆易创新GD32系列
在国内的芯片公司中,兆易创新在32位通用 MCU市场上排名第一,而且它是在2013年才开始发布32位通用 MCU, 到目前为止,兆易创新的业务覆盖了闪存, MCU,传感器三个领域,每一个领域都是领先的。值得一提的是,兆易创新发布的GD32VF103是基于RISC-V内核的全球首个32位通用单片机,而且基于RISC-V的GD32VF103比兆易自己传统内核的 MCU分别降低了50%和25%。
2、先楫HPM6700系列
HPM6700/6400 系列产品是先楫半导体推出的高性能高实时 RISC-V MCU 旗舰产品,目前已经量产。与国际竞品相比,HPM6700系列芯片单核运行主频即可达到惊人的816MHz,在CoreMark跑分测试中,HPM6700获得了9220的高分,成功刷新了国际MCU领域的性能记录。
依靠MCU的高算力、高模拟特性,HPM6700/6400 系列产品已经在工业伺服电机控制、二三级BMS、逆变器、电能质量监测、保护装置、分布式光伏智能开关及数据网关等多个应用遍地开花。
3、华大HC32系列
针对高端智能硬件,数字电源,高性能变频器,IoT模块等行业的应用,华大推出HC32F4A0系列Cortex-M4产品,封装覆盖LQFP100,L,BGA176等。
HC32F4A0系列是基于 ARM Cortex-M4 32-bit RISC CPU,最高工作频率 240MHz的高性能 MCU。Cortex-M4内核集成了浮点运算单元( FPU)和 DSP,实现单精度浮点运算 ,支持所有算术运算, ARM单精度数据处理指令和类型,支持完整单精度数据处理指令。内核集成了MPU单元,同时叠加DMAC专用单元。
4、南京沁恒CH32系列
CH32V103系列是以RISC-V3A处理器为核心的32位通用微控制器,该处理器是基于RISC-V开源指令集设计。片上集成了时钟安全机制、多级电源管理、通用DMA控制器。此系列具有1路USB2。0主机/设备接口、多通道12位ADC转换模块、多通道TouchKey、多组定时器、多路IIC/USART/SPI接口等丰富的外设资源。直接对标STM32F103,在功能上极其强悍,显著的性价比优势。
5.极海半导体APM32
珠海极海半导体推出的APM32工业级通用MCU基于ARM® Cortex®-M0+/M3/M4/M7内核;工作主频高达500MHz, Flash 16KB~4MB,SRAM 2KB~256KB;工作温度范围覆盖-40℃~+105℃,满足复杂工作环境的温度要求;芯片ESD等级高达8KV,有助于客户提高系统静电防护能力;已通过IEC61508 SIL3功能安全认证和USB-IF认证。
极海32位APM32工业级通用MCU,已成功批量应用于电机控制、HMI、冰箱压缩机、储能BMS、家电触摸板、工业机器人、电动车、智能门锁、机械键盘、血氧仪、无人机等消费电子、智能家居、工业控制、汽车电子、以及智慧能源等领域。