Яке місце знаходяться в 8- і 16-бітових мікроконтролерах? Чому 32-розрядні не перейняли?

Яка реальна точка відключення з точки зору компромісу між вартістю та продуктивністю для вибору 32-бітових мікроконтролерів?

Іншими словами, із зростанням та домінуванням архітектури ARM, чому ми все ще використовуємо 8-бітні та 16-бітні мікроконтролери? Вони все ще значно дешевші?

Я розумію, що дуже низьким класам пристроїв не потрібні ресурси, пропоновані більшими та складнішими архітектурами. Однак яка реальна мотивація все-таки використовувати їх, якщо здається, що витрати збігаються до одного діапазону?

Можливо, рік тому була значна різниця між 8-бітовими низькими кінцевими і найдешевшими 32-бітовими мікроконтролерами. Більше не так.

Виходячи з масових цін Digi-Key, ви можете отримати 8-бітний PIC10F200 на 35ȼ в 2500 кількостях у пакеті SOT-23-6. Ви отримуєте 32-розрядний CY8C4013SXI-400 (ARM Cortex-M0) на 36ȼ в 2500 кількостях в упаковці SOIC-8. (Масове ціноутворення в Digi-Key не є реалістичним з точки зору того, що фактично платять виробники, що, мабуть, набагато менше, але я вважаю, що це справедливо використовувати для грубого порівняння цін між різними продуктами на аналогічні кількості.)

Тож ОП правильно, вони сходяться.

Так чому 32-бітні чіпи більше не використовуються? Як я вже говорив у своєму першому абзаці, ціна співвідношення ціни та розміру сталася лише за останній рік чи 18 місяців. І у них ще тривалий шлях, перш ніж буде достатньо фішок для конкурентоспроможності.

З 6875 мікросхем ARM, доступних у Digi-Key, є лише чотири на складі з ціновою кількістю за долар. Четверо . Тим часом інженерам на вибір є сотні 8-бітових мікросхем під долар.

Але давайте скажемо, що було щонайменше кілька десятків 32-бітових мікросхем низького класу. Чи автоматично вони будуть обрані над 8-бітовими?

Перш за все, ви повинні ознайомити їх з інженерами. Завжди є великий опір змінам. Нові речі, які потрібно вивчити - з апаратної точки зору, навчившись інтегрувати новий мікросхем у схему. Існують нові інструменти, як програмові програмісти, нові компілятори тощо. Для інженерів мікропрограмного забезпечення, навчившись використовувати абсолютно новий набір периферійних пристроїв та таймерів (в основному реєструють макети та значення бітів).

32-бітний приємний і все таке, але якщо вам не потрібно робити багато важких обчислень, який сенс? Якщо у вас є лише чотири штифти GPIO, доступ до них внутрішньо як 32-розрядний регістр не дає переваги перед використанням 8-бітного регістра.

Я думаю, що споживання електроенергії завжди буде на користь 8-бітових мікросхем.

Наприклад, PIC10F200 притягує 175 мкА, працюючи на 4 МГц і 2 В і 100 нА в режимі сну. CY8C4013SXI-400 в режимі сну складає приблизно 800 мкА, працює при 4 МГц і 2 В та 1 мкА. (Лист даних для CY8C4013SXI не мав цифр ні для 4 МГц, ні для 2В, тому мені довелося зробити деяку оцінку - в цьому аркуші написано, що він складає 2 мА при 6 МГц і 3.3 В).

Так ARM притягує в 4,5 рази більше струму під час пробудження і в 10 разів під час сну. Це не здається великим, але його різниця між бігом по монетній камері протягом 3 місяців або протягом року. (Я припускаю, що обидва мікроконтролера здебільшого роблять синхронізацію, оновлюють порти і т. Д. І не роблять реальних важких обчислень. Якщо це останнє, і 8-бітний мікро-мікроскоп повинен робити багато багатобайтової арифметики протягом тривалого періоду з часом вона втрачає частину своєї переваги.)

Цікаво, що ARM витягує приблизно в чотири рази більше струму, ніж 8-гіркий, а він, у свою чергу, має внутрішні регістри та шляхи передачі даних, які в чотири рази ширші. Я не думаю, що це збіг обставин. Для CMOS споживання енергії приблизно пропорційно кількості транзисторів, що перемикаються, і ARM, очевидно, робить набагато більше за виконану інструкцію.

Оскільки більше постачальників ARM випускають фішки низького класу, я не здивуюся, якби такі постачальники, як Microchip, ще більше знизили ціни. У будь-якому випадку, з цінами, більш-менш рівними пакетами аналогічного розміру, але набагато меншими 32-бітовими мікросхемами, які можна вибрати, я думаю, що 8-бітні мікроконтролери все ще будуть деякий час, особливо тому, що ви познайомилися з ними десятки тисяч інженерів.

Три основні моменти:

• Ціна
• Розмір
• Споживання енергії

50 ¢, коли ви замовляєте 10000 фішок, це досить великі гроші. Ще більше, коли ви замовляєте 100 000 фішок.

Ви можете отримати 8 бітових чіпів, значно менших, ніж 32-бітні мікросхеми, наприклад, PIC10, який доступний в пакеті SOT23-6.

32-бітні мікросхеми, оскільки вони, як правило, швидше заробляються та роблять більше, споживають набагато більше енергії, ніж маленький 8-бітовий чіп. Батареї витрачаються швидше, системи живлення повинні забезпечувати більш струм (а значить, і дорожче) тощо.

Зрештою, навіщо б ви купували джунґнаут, щоб взяти чашку цукру поруч?

Розроблені мною програмою UC для комерційних продуктів майже ніколи не обробляли розміри даних, що перевищують 8 біт; тож навіть якби 32-бітні були тією ж ціною, що і 8-бітні, користі все одно не було б. Як сказав хтось інший, ми намагаємось дізнатись все, що знайоме, і ми можемо швидше вибити це. Останній, який я розробив, виявився всіляко підштовхувати PIC16, який я використовував, але це було не через розмір даних. Якщо я буду робити більше подібного, то мені справді слід навчитися ARM.

Я б очікував, що чіпи ARM візьмуть на себе більшість функцій, де щось поводиться як "комп'ютер". З іншого боку, багато 8-бітових мікроконтролерів звикають робити речі, які можна зробити за допомогою відносно простого програмованого логічного пристрою або помірної кількості воріт, але насправді це можна зробити дешевше та / або з меншим поточним малюванням за допомогою простий 8-бітний мікрофон. При розробці складніших додатків часто простіше використовувати 32-розрядний мікро, ніж 8-бітний, але якщо ціль цілі полягає в тому, щоб, наприклад, дивитись і денутувати певний вхід і, якщо він виходить високим, почати виводити 200 імпульси на певному виході з інтервалом 1 мс, потім 100 через інтервали 2 мс, потім 100 на 3 мс, потім пауза на 100 мс, і продовжуйте робити це, поки вхід не знизиться, спроектувати код для цього може бути простішена 8-бітовому мікро, ніж на 32-бітному. Різниця у вартості між 8-бітними та 32-бітовими мікросередовищами може бути недостатньою у багатьох випадках, щоб виправдати витрачені додаткові інженерні зусилля на те, щоб проект "вписався" в 8-бітний мікрофон, але у випадках, коли 32-бітна частина не буде Не економте ніяких інженерних зусиль, немає причин витрачати навіть копійки додатково.

Хоча я погоджуюся, що вартість процесора та споживання електроенергії є головними причинами, я ще не розглядав перерахованих тут питань - це місце на друкованій платі. Для багатьох видів вбудованих систем, таких як, скажімо, електронна шкала для ванної кімнати, немає великої потреби в великій кількості вводу / виводу, немає користі для більшого розміру шини і немає користі для швидшої обробки. Однак євигода для меншого пакету з меншою кількістю штифтів, оскільки це робить компонування та маршрутизацію друкованої плати простішою та часто меншою. Якщо плата може бути спроектована як двошарова дошка, а не 4-шарова дошка, є значна економія витрат, а менший підрахунок штифтів, який часто постачається з 8-бітовими процесорами, як правило, сприяє економії коштів, ніж 32- бітові процесори, які, як правило, мають більше контактів і фізично більші пакети.

Навіть у 8-бітовому світі, як відомо, нові типи потребують дуже довгих часів, щоб перейти на користь старших типів - див.

У багатьох випадках змін не відбувається, оскільки це не приносить додаткової цінності і пов'язане з витратами на вивчення нової технології, яка ще не виявилася там, щоб залишитися та / або, як очікується, все ще буде рухомою ціллю (що робить це цікаво людям, які хочуть зосередитись на технології MCU, але дратують людей, які хочуть зосередитись на їх застосуванні, а не постійно виправляти та повторно перевіряти виробниче програмне забезпечення, щоб адаптувати цьогорічний урожай ARM!). Для одних компонент, який уже не розробляється, є застарілим, для інших він остаточно стає стабільним , і хоча він може потребувати обхідних шляхів для врослих помилок, він принаймні забезпечує стабільну платформу для них. Потік лави не завжди є антипатернним, яким він є розбитим, - як правило, гори залишаються найгіршими.