傳統上
，選擇32位單片機(MCU)的關鍵因素在於中央處理單元(即內核CPU)的選擇。直到最近，32位MCU已有基於多種內核(包括某些情況下的專有架構)的產品。因此
，嵌入式設計人員要麼繼續使用一種內核，要麼需要花費更多時間學習新的硬件知識和移植現有軟件代碼。過去幾年裏
，MCU產品中ARM Cortex內核的出現改變了嵌入式的原有狀態。開發人員把注意力從專用32位內核向基於ARM Cortex處理器的MCU轉移
，這樣可以改變向單一供應商訂購MCU的局麵。基於ARM處理器的MCU的生態係統已經日益壯大，這包括第三方編譯器

、實時操作係統
、軟件協議棧

、LCD圖形顯示等。目前，大多數主流MCU供應商都生產基於ARM處理器的產品
，這使得ARM Cortex內核成為了32位MCU事實上的標準。

選擇基於標準內核的32位MCU提供了較以往更多的選擇

，因此，為特定應用選擇合適的MCU需要考慮多種因素，困難大大增加。首先
，開發人員需要基於多個關鍵參數減少備選MCU的數量，例如存儲大小、輸入輸出引腳數量和通信接口等。可能有多個供應商的基於ARM處理器的MCU產品能夠滿足基本需求清單
，因此
，開發人員需要通過其他重要因素進一步縮小選擇範圍，例如：混合信號集成度、可配置性
、功耗和開發難度等。

選擇集成通用器件的32位MCU能夠幫助開發人員減少整體係統成本、降低設計複雜度並縮短開發時間。例如，Silicon Labs Precision32混合信號MCU具有多種其他MCU通常不具備的集成特性，例如USB振蕩器
、5V穩壓器
、6個可編程高驅動能力引腳(可提供高達300mA電流)，以及16個電容感應輸入通道(用於觸摸按鍵或滑動條)。高集成度可以減少多個分立元器件，提供更加靈活的供電選擇，從而節省BOM成本，簡化開發流程。

為了解使用高集成度混合信號MCU所帶來的好處
，我們來研究一下典型的條形碼掃描儀。為了讀取條形碼，掃描儀向由電機提供動力的振動反射鏡發射激光(見圖1)。激光照射到條形碼，然後條形碼圖像被電荷耦合器件(CCD)傳感器捕獲。CCD傳感器類似照相機，一次能夠捕獲一行像素，比如1×1024像素。模擬光強度信號最後傳輸到模數轉換器(ADC)。具有大電流驅動能力的MCU消除了過去用於驅動激光和電機的功率晶體管。選擇可為CCD傳感器提供時鍾同步接口的MCU也可以簡化設計人員的工作。

 

圖1：典型的條形碼掃描儀原理圖

最好的情況是，MCU的ADC能夠與快速的CCD攝像頭保持同步(通常大於1MSPS)。對於5V的CCD傳感器，電源管理IC在大多數設計中也必不可少，它為傳感器提供輸入電壓，MCU和其他器件則需要3.3V輸入電源。

在這個條形碼範例中
，Precision32 SiM3U1xx USB MCU可以驅動同步時鍾到傳感器，輕鬆做到與快速CCD采樣速率同步，同時能夠通過3.3-5V DC-DC升壓控製器為傳感器提供電源，從而進一步降低係統元器件數量。此外，在USB供電的掃描儀中，Precision32 MCU具有片內穩壓器，可以直接從USB獲取電源；片內48MHz振蕩器具有能夠鎖定USB信號的創新時鍾恢複電路
，精度高於0.25%
，使USB運行無需外部晶體。條形碼掃描儀中還集成了其他功能：當掃描成功時可直接驅動蜂鳴器提醒用戶
；使用電容觸摸按鍵代替機械按鍵；以及為無線掃描儀提供硬件加密數據保護。
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設計中需要考慮的另一個重要因素是靈活性——能neng夠gou快kuai速su而er輕qing鬆song地di適shi應ying變bian化hua，並bing且qie不bu增zeng加jia開kai發fa成cheng本ben。為wei了le加jia快kuai研yan發fa進jin度du，設she計ji人ren員yuan通tong常chang在zai之zhi前qian項xiang目mu的de基ji礎chu上shang進jin行xing修xiu改gai設she定ding以yi適shi應ying新xin的de需xu求qiu。然ran而er
，要yao想xiang有you效xiao達da到dao設she計ji要yao求qiu
，重zhong要yao的de是shi能neng夠gou選xuan擇ze和he修xiu改gaiMCU外設及其布局。大多數MCU為外設提供了預置位置和固定的替代選擇。預置引出線通常會導致引腳衝突，迫使開發人員改變其設計，或改用更大
、更昂貴的封裝。理想的方案是采用Silicon Labs專利技術雙crossbar MCU架構(如圖2所示)，開發人員可以首先選擇所需外設，然後再決定外設引腳的位置，這賦予開發人員更大的靈活性。

圖2：采用Silicon Labs專利技術雙crossbar MCU架構

選擇最佳的所需外設通常意味著可以采用體積更小、性價比更高的封裝。例如，在需要4個帶流量控製UART(16個引腳)和2個SPI(6個引腳)的通信集線器中，開發人員僅需選擇一款略高於22個I/O的MCU即可。然而
，如果使用標準的固定架構
，4個UART和3個SPI可能需要64引腳甚至100引腳的封裝才能滿足合適的外設組合。采用靈活可配置的crossbar技術
，開發人員可以很容易地在40引(yin)腳(jiao)封(feng)裝(zhuang)中(zhong)實(shi)現(xian)這(zhe)種(zhong)外(wai)設(she)組(zu)合(he)，另(ling)外(wai)還(hai)有(you)幾(ji)個(ge)引(yin)腳(jiao)空(kong)閑(xian)。此(ci)外(wai)
，通(tong)過(guo)優(you)化(hua)外(wai)設(she)位(wei)置(zhi)，開(kai)發(fa)人(ren)員(yuan)可(ke)以(yi)把(ba)外(wai)設(she)放(fang)置(zhi)到(dao)其(qi)連(lian)接(jie)電(dian)路(lu)的(de)附(fu)近(jin)，這(zhe)樣(yang)既(ji)可(ke)以(yi)縮(suo)短(duan)導(dao)線(xian)長(chang)度(du)，也(ye)可(ke)以(yi)潛(qian)在(zai)地(di)減(jian)少(shao)PCB的設計層數。最重要的是
，最終設計變動可以通過軟件輕鬆實現。例如，如果通信集線器需要帶SPI接口的另一IC，沒有問題——隻需修改軟件，就可以輕鬆地將第三個SPI端口添加到同一封裝中。

靈活的crossbar架構會帶來許多好處，那麼高可配置的crossbar架構MCU有沒有缺點呢
？一些開發人員擔心crossbar架構會導致編程更複雜。為了簡化開發人員的工作，Silicon Labs提供了創新的AppBuilder工具——用於簡化初始化和配置的免費軟件開發工具。基於GUI的AppBuilder工具能夠使開發人員快速地以圖形化的方式選擇其外設組合
、配置外設屬性、設定時鍾模式和自定義引腳功能
，所有這些都無需閱讀數據手冊。AppBuilder甚至能夠產生用於主流編譯器的源代碼
，例如Keil、IAR和GCC。

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選擇32位MCU的最後一個重要因素是電源效率。實際上，超低功耗已經成為各種嵌入式應用中最為關心的一個問題。現在隨著人們對“綠色環保”hejiangdinenghaodezhongshi，shejirenyuanbixumiqieguanzhuqizhengtigonghaoyusuan。xuduofangfadoukeyijiangdinenghao，ruheyouxiaojiangdinenghaoqujueyuzuizhongyingyong。liru，xuetangjianceyi，huanzhemeirishiyongdecishuhenshao
，juedaduoshushijianjianceyidouchuyushenduxiumianzhuangtai。yinci，zaizhegeyingyongzhong，jinliangjiangdixiumianmoshidegonghaoyouweizhongyao。

另ling一yi方fang麵mian
，對dui於yu傳chuan感gan器qi節jie點dian設she備bei，需xu要yao不bu間jian斷duan地di監jian測ce事shi件jian狀zhuang態tai。如ru果guo傳chuan感gan器qi節jie點dian連lian續xu監jian測ce事shi件jian，就jiu必bi須xu一yi直zhi處chu於yu工gong作zuo模mo式shi。真zhen是shi這zhe樣yang麼me
？事shi實shi並bing非fei如ru此ci！傳感器節點可以進入休眠模式，快速喚醒，檢測事物(例如檢測煙霧)是否正在發生，然後再進入休眠狀態。在類似的係統中
，重要的是具有支持實時時鍾(RTC)喚醒的低功耗休眠模式，可以進行有規律的喚醒，例如每100μs。快速喚醒時間也非常重要
，處理器可以快速運行固定的命令去檢測是否有事件正在發生。

而有些應用不能進入休眠模式
，例如工廠生產線設備。在這些應用中，使用具有低功耗有功電流的MCU就顯得非常重要。另外
，還可以運用其他訣竅節省功耗
，例如，降低運行頻率，隻采用滿足特定任務所需的處理速度。

很難找到能同時滿足超低功耗休眠模式
、活動模式
、喚醒時間和動態頻率改變特性的32位MCU。Precision32 MCU係列產品通過提供多種低功耗選擇來滿足這些要求，如圖3所示。Precision32 MCU係列產品可以在低於100nA電流下運行
，包括掉電檢測和4kB RAM保持功能

；如果要啟動實時時鍾，則需額外增加250nA電流；選用模擬比較器則需要另外消耗400nA，甚至還可選用低功耗定時器和脈衝計數器。MCU能夠在數微秒內從低功耗休眠模式中喚醒。另外，Precision32 MCU擁有極低的275μA/MHz的活動模式電流，具有複雜的能夠鎖頻到1~80MHz中任意頻率的PLL，使開發人員可以優化功耗。

圖3：Precision32 MCU致力於實現所有模式下的超低功耗

一段時間以來，許多主流MCU供應商推出使用相同內核、相似存儲容量
、多I/O引腳和串行外設的32位器件，這讓設計人員通常認為嵌入式設計中選擇MCU並不是什麼難題。然而
，通過為特定設計選擇恰當的MCU，開kai發fa人ren員yuan能neng夠gou顯xian著zhu減jian少shao開kai發fa時shi間jian，降jiang低di功gong耗hao和he整zheng體ti係xi統tong成cheng本ben
，同tong時shi，提ti供gong的de設she計ji靈ling活huo性xing使shi得de即ji使shi是shi最zui終zhong設she計ji有you所suo變bian動dong

，也ye無wu需xu進jin行xing大da幅fu度du的de修xiu改gai設she計ji。總zong之zhi，從cong一yi開kai始shi就jiu選xuan擇ze具ju有you靈ling活huo架jia構gou的de32位MCU是明智之舉，這可以極大簡化開發人員工作。