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8 位微控制器由于其功率效率、适应性和成本效益，仍然是嵌入式设计中的重要组件。当配备先进的 CIP 和智能模拟外设时，它可以进一步增强系统功能并降低功耗。

半个多世纪以来，8 位微控制器 （MCU） 一直是嵌入式设计领域的主打产品。尽管嵌入式系统市场已经变得复杂，但 8 位 MCU 仍在不断发展，以适应新的挑战和系统要求。

如今，许多微控制器都配备了先进的内核独立外设 （CIP） 和智能模拟外设。这些创新增强了控制系统的功能，降低了功耗，并加快了开发和市场进入速度。

内核独立外设：新标准

CIP 是独立于中央处理器 （CPU） 运行的专用硬件组件（见图）。8 位 MCU 上的这些外设对于为各种应用（包括传感器节点和实时控制系统）设计低功耗解决方案至关重要。通过从 CPU 卸载任务，CIP 有助于降低整体功耗，同时确保可靠、确定性的响应。

Microchip 技术图1. 所示为现代 MCU 中内核独立外设 （CIP） 的示例。

代码大小的减小和开发过程中节省的时间，以及应用程序可用内存空间的增加，这些都是显著的优势。MPLAB 代码配置器 （MCC） 等开发工具可以进一步简化开发过程，使嵌入式系统社区中的众多开发人员更容易使用。

提高效率的重点 CIP

• 多电压 I/O （MVIO）：MVIO 使单个 MCU 端口能够在与 MCU 其余部分不同的电压域中运行，从而在连接具有不同电源电压的设备时无需外部组件，例如将 5 V MCU 连接到 1.8 V 传感器。

• I3C 通信：在微控制器中引入 I3C 满足了云连接边缘节点和需要高速、低功耗通信的传感器接口等应用对更高数据速率日益增长的需求。

• 可配置逻辑块 （CLB）：CLB 是集成到 MCU 中的可重新配置数字逻辑模块，类似于复杂的可编程逻辑器件 （CPLD）。它由 32 个基于查找表 （LUT） 设计的逻辑元件组成，使工程师能够在微控制器内创建基于硬件的自定义逻辑功能。

智能模拟外设

配备智能模拟外设的微控制器在从系统管理到复杂控制器任务的各种功能中发挥着至关重要的作用。通过将通常在片外处理的任务带到主 MCU 上，这些外设提高了系统响应能力并降低了物料清单 （BOM） 成本。这些模拟外设可自动进行信号分析，为数字脉宽调制器 （PWM） 提供补偿数据，并提供自动关断功能，无需 CPU 干预。

主要模拟外设

• 运算放大器 （op amps）：将运算放大器集成为外设，允许在 MCU 中创建模拟电路，从而可能减少对外部元件的需求。

• 带计算的模数转换器 （ADCC）：ADCC 是一种高级外设，具有内置计算功能，如过采样、平均和低通滤波，增强了信号处理能力。

简化开发，易于使用

缩短软件开发时间的最有效方法之一是减少所需的代码量。8 位 PIC 和 AVR 微控制器均专为高效使用其外设而设计，最大限度地减少了常用功能所需的代码行。这种效率加快了开发过程，因为硬件的功能经过工厂验证，简化了编码并确保了可靠性。

平衡功率和性能

功耗仍然是嵌入式系统设计中的关键考虑因素，尤其是在无线传感器、汽车系统、家用电器和医疗设备等应用中。尽管 32 位 MCU 速度更快，但它们通常消耗更多的功率。8 位 MCU 的低功耗较低，尤其是在运行模式下，可确保更长的电池寿命，使其成为许多应用的理想选择。

此外，与价格相似的 32 位器件相比，现代 8 位 MCU 通常提供更好的外设功能平衡，使它们能够在硬件中管理更多任务并延长 CPU 休眠模式时间。对于某些应用，CPU 正常运行时间要求几乎为零，这为 8 位 MCU 提供了明显的优势。

8 位将继续存在

尽管技术取得了进步，但 8 位微控制器由于其效率、适应性和成本效益仍然是必不可少的。Microchip 的 PIC 和 AVR MCU 等现代设备提供先进的 CIP 和智能模拟功能，可自动进行信号处理并优化电源管理，适用于无线传感器和汽车系统等能源敏感型应用。多电压 I/O 和可配置逻辑块等功能的灵活性有助于创建复杂的定制解决方案，并减少对外部元件的需求。

随着嵌入式系统的不断发展，8 位 MCU 提供的性能、能效和开发简单性的独特组合确保了其持久的重要性。无论是延长电池寿命还是集成智能外设，8 位微控制器将继续在现代嵌入式设计中发挥关键作用。最重要的是，在嵌入式市场中，高性价比、高能效的 8 位 MCU 将始终占有一席之地。

关键词： 高能效 8 位 MCU