不到一美元的微控制器顛覆了嵌入式領域

作為一名擁有數十年經驗的嵌入式設計人員，看到微控制器價格變得如此低廉，我感到很驚訝。近期一份針對低價微控制器的調查顯示，目前有非常多單價低於一美元的微控制器，有的甚至遠低於一美元！我在文末列出了幾款單價低於一美元的微控制器。

然而，此部落格真正的用意並不是要將低價微控制器相互比較，而是要將這些微控制器與其他替代方案進行比較。考慮到每個開發人員使用微控制器做出的第一個專案似乎都是閃爍的 LED，因此似乎很適合將這些微控制器與知名的 555 計時器晶片做比較。555 計時器數十年前問世後，一直都是閃爍 LED 的首選零件。

此元件在 1972 年首度亮相，其原創半導體公司已經不存在，但此元件留存下來。您現在可以買到 Texas Instruments 製造的 NE555D 計時器晶片，而且價格遠低於一美元。請注意，此單價已經可媲美文末所列的最便宜微控制器！另外，如果想用 555 計時器晶片讓 LED 閃爍，單靠該晶片是無法達成的，還必須使用幾個電阻和電容。微控制器則不需要這些額外的元件。

而且，微控制器的用途要廣泛得多，但從 555 計時器問世整整 46 年以來，電子產業刊物仍不斷針對此計時器發表電路設計的構想。

話雖如此，555 計時器始終會在我心中佔有一席之地，因為能可靠且有效地發揮其預定用途。

然而，除了取代 555 計時器晶片和閃爍 LED 以外，便宜的微控制器還具有非常多的用途，包括能輕易控制相對複雜的嵌入式系統；稍微借助一些功率 MOSFET，便能用來控制馬達；還能執行簡單的人機介面 (HMI)。

以下所列的四個微控制器皆含有多通道類比輸入多工器，可驅動類比數位轉換器 (ADC)，並具有至少八位元解析度。這些 ADC 能大幅簡化許多嵌入式系統的類比設計。

藉由這種低價的微控制器，有望儘早將系統訊號處理鏈的類比訊號轉換到數位訊號。以下提供幾個 MCU 選項供您考慮：

Silicon Labs 的 EFM8BB10F8G-A-QSOP24R

EFM8BB10F8G-A-QSOP24R 微控制器是 Silicon Labs 的暢銷系列產品之一，採用知名的 8 位元 8051 微處理器架構為基礎，並具有 8 Kb 快閃程式記憶體和 512 位元組 RAM。此微控制器使用管線式 8051 處理器核心，因此 70% 的指令都在一兩次時脈週期內執行完畢，且微控制器運作頻率為 25 MHz。EFM8BB10F8G-A-QSOP24R 微控制器具有以下周邊裝置：

• I²C
• SPI
• SMBus 連接埠
• UART
• 帶 PWM 產生器的三通道可編程計數器／計時器
• 四個 16 位元計時器
• 具有十六個類比輸入通道的 12 位元 ADC
• 兩個類比比較器

這些 I/O 元件全都裝入微控制器的 24 針腳 QSOP 封裝內。Silicon Labs 提供 Simplicity Studio 4 開發套裝，其中包含 Keil 編譯器與組譯器、除錯器、IoT 應用程式建立工具、能源剖析器、硬體設定器與預先建立的展示。

Microchip Technology 的 ATTINY84A-SSUR

ATTINY84A-MMH 是 Microchip (前身為 Atmel) 的 8 位元 AVR 微控制器系列產品之一。此元件具有 8 Kb 快閃程式記憶體、512 位元 EEPROM 及 512 位元組 RAM。8 位元 AVR 架構具有 120 種指令 (大部分在一個時脈週期內執行完畢) 和一個 32 位元組暫存器檔案。此微控制器的運作頻率為 20 MHz。ATTINY84A-MMH 微控制器具有以下周邊裝置：

• 一個 8 位元與一個 16 位元硬體計時器／計數器
• 兩個 PWM 通道
• 具有八個單端類比輸入的 10 位元 ADC
• 可編程的監控設備計時器 (避免程式過於忙亂)

軟體開發支援包括 C 編譯器、巨集組譯器、程式除錯器與模擬器，以及評估套件。

Microchip Technology 的 PIC10F220T-E/OT

Microchip 的 PIC 系列長久以來一直是低成本嵌入式系統開發人員的首選。該公司的 PIC10F220 微控制器具有 256 字組的指令快閃記憶體 (每個指令字組為 12 位元寬)，以及 16 位元組 RAM。此微控制器具有一組簡單的指令集，只需學習 33 種指令，而且除了分支指令之外，其餘指令都可在一個週期內執行完畢。分支指令需要兩個週期。在 8 MHz 內部時脈下，指令週期為 500 奈秒。此為 6 針腳元件，因此會在元件的四個 I/O 針腳上進行周邊裝置的多工處理。PIC10F220T-E/OT 包含以下周邊裝置：

• 一個 8 位元即時時脈／計數器
• 具有兩個外部類比輸入通道的 8 位元 ADC
• 多達四個一般用途 I/O 針腳

圖 1：Microchip 的 PIC10F220T-E/OT 微控制器在其四個 I/O 針腳上對幾個類比與數位功能進行多工處理。(圖片來源：Microchip Technology)

Microchip 的 MPLAB 開發套裝包含 C 編譯器、組譯器、連結器，以及物件管理工具。

Microchip Technology 的 ATTINY10-TSHR

如果您正在尋找一款非常便宜的微控制器，那麼非 Microchip 的 ATTINY10-TSHR 莫屬 (圖 2)。Microchip AVR 系列的這款 6 針腳 8 位元微控制器具有諸多優點。此元件具有 54 個指令，大部分都可在一個時脈週期內執行完畢，且此元件的運作頻率為 12 MHz。此 AVR 型號具有一個 1 Kb 快閃指令記憶體和 32 位元組 RAM。很難相信竟然可在這個 6 針腳元件中放入如此多 I/O 支援功能，但 ATTINY10-TSHR 微控制器可在四個 I/O 針腳上對以下周邊補充裝置進行多工處理：

• 一個電容式觸控感測通道
• 帶兩個 PWM 通道的 16 位元計時器／計數器
• 監控設備計時器，晶片上含有獨立振盪器
• 具有四個類比輸入的 8 位元 ADC
• 一個類比比較器

圖 2：ATTINY10-THSR 微控制器設法在四個 I/O 針腳上多工處理大量的周邊裝置。(圖片來源：Microchip Technology)

軟體開發支援由 Atmel Studio 7.0 工具套裝提供，其中包含常見的編譯器、組譯器、連結器等。

先說服自己別再使用 MCU

微控制器從前很昂貴，如今卻不然。嵌入式設計方法現在總算熬出頭，這都要歸功於低價的微控制器 (如上述四款)。如今的明智之舉是先考慮使用微控制器，然後再來想為什麼不應該在進行任何低成本設計時，優先選用低價的微控制器。