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)展追蹤了對功能強大，成本低但功能強大的設(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，它們在靈活性，成本和性能方面的平衡選擇用于相對特定的應(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)字可能會進一步增加。

雖然系列中的每個系列通常都經(jīng)過優(yōu)化，但通常會有交叉就其應(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)格來說，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，同時保持一定的靈活性。

集成音頻

進程節(jié)點的進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越可行，特別是在針對大批量應(yīng)用時。一個例子是音頻;在許多設(shè)備中越來越常見的功能。為了應(yīng)對這一市場，Nuvoton Technology Corporation開發(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，定時器（包括看門狗和實時時鐘）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能夠為8Ω揚聲器提供1 W功率的差分D類放大器，以及一個由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6.144 MHz，與可配置的抽取濾波器配合使用，可實現(xiàn)支持8 kHz至48 kHz音頻采樣率的過采樣。結(jié)果傳遞給FIFO，F(xiàn)IFO存儲最近的8個樣本。 16采樣FIFO為D類功率放大器提供輸入，驅(qū)動兩個差分引腳，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與輸入信號路徑中的PGA和ISD9160的模擬多路復(fù)用器配合使用。

運動檢測

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越重要的角色。 MCU制造商現(xiàn)在以庫和參考設(shè)計以及整個通信堆棧的形式為軟件開發(fā)提供廣泛的支持。對于需要專門算法的應(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。

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，但它確實為開發(fā)人員提供了“開箱即用”的優(yōu)化解決方案，Zilog采用ZMOTION檢測和控制系列（包括Z8FS04）采用了這種方法。它基于Z8 Encore XP系列，集成了一個eZ8內(nèi)核和一個Sigma-Delta ADC（圖3），并配有一個固態(tài)駐留在片上閃存中的被動紅外（PIR）引擎。引擎占用8 KB內(nèi)存的4 KB（圖4）并通過API訪問，但在正常操作期間在后臺自主運行。

圖4：ZMOTION的嵌入式PIR引擎家庭減少了開發(fā)人員的R＆amp; D工作量PIR傳感器的輸出通過專用輸入直接連接到ADC，無需額外的電路（除非由PIR制造商指定），并且該設(shè)備能夠容納兩個傳感器。運動檢測算法需要不間斷地訪問ADC，但如果應(yīng)用程序代碼需要使用ADC，則可以手動暫停;通過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

能源是一個快速擴展的應(yīng)用領(lǐng)域，不僅包括智能計量，還包括測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)可以在不使用時最大限度地減少消耗，或者提供使用時所消耗的能量的明確指示。立法正在推動這一點，但普遍接受我們都應(yīng)該更加意識到我們自己個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)備的控制范圍擴展到我們的周圍;遠程控制照明，加熱或任何其他能源使用設(shè)備的能力有望實現(xiàn)能源控制的新時代。為了支持此類應(yīng)用，Active-Semi開發(fā)了一系列電源應(yīng)用控制器（PAC）產(chǎn)品，例如PAC5210;針對下一代智能能源設(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包括多模開關(guān)電源，能夠以降壓，反激或升壓模式工作，并具有多達四個線性穩(wěn)壓電壓。 ASPD是一種通用開漏驅(qū)動器，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。通過集成特定于應(yīng)用程序的功能來限制靈活性似乎違反直覺，但在許多情況下，它可以證明是非常有益的。

對于許多應(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擁有一個寶貴的平臺，可以添加自己的差異化功能;畢竟，沒有人想要重新發(fā)明輪子。從本質(zhì)上講，特定應(yīng)用的MCU是無處不在的參考設(shè)計的自然發(fā)展，因為它們允許開發(fā)人員通過基于成熟技術(shù)的解決方案更快地進入市場。此類設(shè)備的可用性增加可能會使新興應(yīng)用程序成為最終用戶的更多選擇。