微控制器本質(zhì)上是通用設(shè)備，能夠滿足各種控制任務(wù)。它們的發(fā)展追蹤了對(duì)功能強(qiáng)大，成本低但功能強(qiáng)大的設(shè)備的需求，因此它們現(xiàn)在可以支持各種終端產(chǎn)品。主要是，它們?cè)陟`活性，成本和性能方面的平衡選擇用于相對(duì)特定的應(yīng)用范圍，使制造商能夠在各種變型中提供最佳解決方案。例如，飛思卡爾提供了超過(guò)900種不同的基于ARM的MCU，隨著ARM Cortex-M7內(nèi)核的推出，這一數(shù)字可能會(huì)進(jìn)一步增加。

雖然系列中的每個(gè)系列通常都經(jīng)過(guò)優(yōu)化，但通常會(huì)有交叉就其應(yīng)用的應(yīng)用而言，允許最終客戶選擇最適合其特定要求的設(shè)備。但是，有時(shí)應(yīng)用程序具有這樣的特定要求，即設(shè)備制造商愿意并且能夠開(kāi)發(fā)具有專用于該應(yīng)用的外圍設(shè)備的設(shè)備。雖然不是通用的，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，它們通常基于標(biāo)準(zhǔn)的MCU內(nèi)核和外設(shè)，這使它們適用于特定的應(yīng)用，同時(shí)保持一定的靈活性。

集成音頻

進(jìn)程節(jié)點(diǎn)的進(jìn)步和成熟意味著將優(yōu)化功能與通用外圍設(shè)備集成在一起變得越來(lái)越可行，特別是在針對(duì)大批量應(yīng)用時(shí)。一個(gè)例子是音頻;在許多設(shè)備中越來(lái)越常見(jiàn)的功能。為了應(yīng)對(duì)這一市場(chǎng)，Nuvoton Technology Corporation開(kāi)發(fā)了ISD9160，這是一種用于音頻記錄和回放的單芯片解決方案。

圖1：Nuvoton的ISD9160針對(duì)音頻記錄和回放應(yīng)用。基于在ARM Cortex-M0內(nèi)核上，它具有相當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)的外設(shè)，如閃存和SRAM，定時(shí)器（包括看門(mén)狗和實(shí)時(shí)時(shí)鐘）和各種串行接口（UART，I2S，I2C，SPI/SSP），以及PWM調(diào)制器，模擬比較器和GPIO（圖1）。然而，真正讓它與眾不同的是增加了一個(gè)能夠?yàn)?Ω揚(yáng)聲器提供1 W功率的差分D類(lèi)放大器，以及一個(gè)由Sigma-Delta ADC和可編程增益放大器組成的AFE，可直接連接到麥克風(fēng)。圖2顯示了如何在典型應(yīng)用中配置。

ADC可以采樣率高達(dá)6.144 MHz，與可配置的抽取濾波器配合使用，可實(shí)現(xiàn)支持8 kHz至48 kHz音頻采樣率的過(guò)采樣。結(jié)果傳遞給FIFO，F(xiàn)IFO存儲(chǔ)最近的8個(gè)樣本。 16采樣FIFO為D類(lèi)功率放大器提供輸入，驅(qū)動(dòng)兩個(gè)差分引腳，采用專用電源供電。

圖2：ISD9160的專用和優(yōu)化外設(shè)最小化需要外部元件。

該器件還具有麥克風(fēng)偏置發(fā)生器，可提高錄制質(zhì)量，能夠提供高達(dá)1 mA的電源，具有-60 dB的電源抑制;通常，麥克風(fēng)需要0.1 mA至0.5 mA的偏置電流，因此可能需要外部電阻。 ADC與輸入信號(hào)路徑中的PGA和ISD9160的模擬多路復(fù)用器配合使用。

運(yùn)動(dòng)檢測(cè)

MCU總是僅部分由其硬件功能定義;軟件在所有終端應(yīng)用程序中扮演著越來(lái)越重要的角色。 MCU制造商現(xiàn)在以庫(kù)和參考設(shè)計(jì)以及整個(gè)通信堆棧的形式為軟件開(kāi)發(fā)提供廣泛的支持。對(duì)于需要專門(mén)算法的應(yīng)用程序，可能更難以直接提供軟件支持，而是依賴于服務(wù)提供商的生態(tài)系統(tǒng)。但是，還有另一種方法。

圖3：基于自己的eZ8 CPU，Zilog的ZMOTION系列提供了優(yōu)化的PIR平臺(tái)。

將特定于應(yīng)用程序的算法直接嵌入到設(shè)備中雖然并不常見(jiàn)，但它確實(shí)為開(kāi)發(fā)人員提供了“開(kāi)箱即用”的優(yōu)化解決方案，Zilog采用ZMOTION檢測(cè)和控制系列（包括Z8FS04）采用了這種方法。它基于Z8 Encore XP系列，集成了一個(gè)eZ8內(nèi)核和一個(gè)Sigma-Delta ADC（圖3），并配有一個(gè)固態(tài)駐留在片上閃存中的被動(dòng)紅外（PIR）引擎。引擎占用8 KB內(nèi)存的4 KB（圖4）并通過(guò)API訪問(wèn)，但在正常操作期間在后臺(tái)自主運(yùn)行。

圖4：ZMOTION的嵌入式PIR引擎家庭減少了開(kāi)發(fā)人員的R＆amp; D工作量PIR傳感器的輸出通過(guò)專用輸入直接連接到ADC，無(wú)需額外的電路（除非由PIR制造商指定），并且該設(shè)備能夠容納兩個(gè)傳感器。運(yùn)動(dòng)檢測(cè)算法需要不間斷地訪問(wèn)ADC，但如果應(yīng)用程序代碼需要使用ADC，則可以手動(dòng)暫停;通過(guò)API和專用寄存器管理PIR引擎的控制。 Zilog還將該設(shè)備作為捆綁包提供，包裝有各種鏡頭和PIR傳感器。

智能能源

能源是一個(gè)快速擴(kuò)展的應(yīng)用領(lǐng)域，不僅包括智能計(jì)量，還包括測(cè)量和控制能源使用設(shè)備。幾乎任何插入的東西都可以從能源管理技術(shù)中受益，這些技術(shù)可以在不使用時(shí)最大限度地減少消耗，或者提供使用時(shí)所消耗的能量的明確指示。立法正在推動(dòng)這一點(diǎn)，但普遍接受我們都應(yīng)該更加意識(shí)到我們自己個(gè)人歸因于能源消耗意味著它將成為各種設(shè)備的共同特征。物聯(lián)網(wǎng)將嚴(yán)重依賴這種數(shù)據(jù)，這將把設(shè)備的控制范圍擴(kuò)展到我們的周?chē)?遠(yuǎn)程控制照明，加熱或任何其他能源使用設(shè)備的能力有望實(shí)現(xiàn)能源控制的新時(shí)代。為了支持此類(lèi)應(yīng)用，Active-Semi開(kāi)發(fā)了一系列電源應(yīng)用控制器（PAC）產(chǎn)品，例如PAC5210;針對(duì)下一代智能能源設(shè)備，設(shè)備和設(shè)備的設(shè)備。

圖5：針對(duì)智能能源應(yīng)用，Active-Semi的PAC基于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的ARM Cortex-M0內(nèi)核。 PAC》 PAC5210是一款基于ARM Cortex-M0的MCU，集成了許多特定于應(yīng)用的功能，如圖5所示。這包括多模電源管理器（MMPM）和特定應(yīng)用電源驅(qū)動(dòng)器（ASPD），以及可配置的AFE，PWM引擎和“常用”串行接口。 MMPM包括多模開(kāi)關(guān)電源，能夠以降壓，反激或升壓模式工作，并具有多達(dá)四個(gè)線性穩(wěn)壓電壓。 ASPD是一種通用開(kāi)漏驅(qū)動(dòng)器，而可配置AFE包括差分和單端可編程增益放大器，使其適用于智能能源領(lǐng)域的眾多新興應(yīng)用。

圖6：靈活且通用，PAC5210集成了一系列功率控制功能。

結(jié)論

通用MCU的可用性支持各種終端應(yīng)用，但盡管它們具有靈活性，但仍然存在驚人的變化。一些制造商。通過(guò)集成特定于應(yīng)用程序的功能來(lái)限制靈活性似乎違反直覺(jué)，但在許多情況下，它可以證明是非常有益的。

對(duì)于許多應(yīng)用領(lǐng)域，優(yōu)化解決方案的可用性（例如此處介紹的那些）可以提供OEM擁有一個(gè)寶貴的平臺(tái)，可以添加自己的差異化功能;畢竟，沒(méi)有人想要重新發(fā)明輪子。從本質(zhì)上講，特定應(yīng)用的MCU是無(wú)處不在的參考設(shè)計(jì)的自然發(fā)展，因?yàn)樗鼈冊(cè)试S開(kāi)發(fā)人員通過(guò)基于成熟技術(shù)的解決方案更快地進(jìn)入市場(chǎng)。此類(lèi)設(shè)備的可用性增加可能會(huì)使新興應(yīng)用程序成為最終用戶的更多選擇。