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MCU位数越多越好吗?

作者: 宇凡微 发布日期: 2022-05-23 浏览次数:

        MCU无处不在。在移动电话、玩具、汽车、家电、物联网(IoT)设备中有着广泛的应用。MCU的基本结构由中央处理器、部分存储器和外围函数组成。MCU有8位、16位和32位,这取决于控制功能的复杂程度以及对各种输入的要求。一般而言,位数越多,处理的性能越强。所以, MCU位数越多越好吗?

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        要回答这个问题,我们必须先弄清 MCU中“位”的含义。“位”是一个二进制数字。对于8位的 MCU,数据存储在8位字节上。一种8位内存寄存器能够存储28个潜在值之一。实际值的范围因所用整数而异。尽管8位 MCU中的总线是8位宽,但是地址总线的宽度可以有所不同。12至16位地址总线宽度是常见的。举例来说,一条16位宽地址总线产生65536 (2^16)字节(称为64 KB)。但是,这些分类只是开始说明特定8位 MCU的实际功能。

        8位MCU应用广泛,但与16位MCU和32位MCU相比,性能有限。当8位不够时,设计师可以向32位MCU求助,这可以带来相当大的性能冲击。它们可以支持高端代数操作和浮点数学操作。虽然8位MCU通常仅限于MHz的处理速度,但32位单元的时钟速率可以达到GHz范围,尽管数百个MHz单元更为常见。

        在提高性能的同时,32位MCU的编程复杂性也增加了,包括多个状态寄存器、复杂的中断管理、多层固件执行权限等。这就是为什么32位单元如此强大。它们可以快速处理数千个需要大量数据处理的复杂计算,如图像处理或高速系统实时控制。此外,32位MCU通常需要更多的内存地址空间来缓冲高带宽数据流。

        一般来说,在32位 MCU上,较高的时钟速度也会导致能量消耗的增加。一般而言,32位的 MCU可能通过牺牲更大的能量消耗来支持更密集的计算。但8位和32位之间的选择却没有这么简单。举例来说,32位的 MCU能在一系列计算之前,比8位 MCU更快地完成一系列计算。因此,32位的 MCU是否更加节能?这种可能性很大,但未必正确。8比特的 MCU可以减少总能量消耗,帮助延长便携式设备的电池寿命。选型不简单,要根据具体情况确定最佳的能耗方案。

        在MCU外设上,8位MCU可以支持一些加密功能来提高安全性,但这些功能通常是在硬件中实现的,应该放弃成本,这也会增加相对低功耗MCU的负担。如果产品的更高级别的安全功能非常重要,那么使用更高级别的MCU是明智的选择。

        最后,让我们回到问题上。MCU位数越多越好吗?当然不是。这是一个复杂的决策过程,应综合考虑成本、性能和产品需求。在这里,可以给你一个建议,如果特定的应用程序需要大量的随机访问存储器(RAM),32位MCU通常比8位甚至16位设备提供更多的RAM。在比较各种MCU替代方案时,延迟是另一个需要考虑的因素。使用8位、16位或32位MCU可能同样优秀执行某些功能。然而,如果应用程序需要低延迟,它可能需要16位或32位MCU的速度。

编辑: 单片机工程师

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