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ADI带你走进MCU的神秘世界:无处不在的“幕后英雄”

现代信息社会,是半导体技术支撑起来的社会。在各种各样的设备中,运行着无数各种各样的芯片,它们各司其职,推动着生产生活。

其中有的芯片广为人知,比如CPU、GPU,但也有海量的芯片默默工作在幕后,扮演着“无名英雄”的角色,比如说MCU。

近日,ADI亚德诺半导体公司就带我们探寻了一番MCU世界的秘密。

一、什么是MCU?

MCU、微控制器、单片机……这三个名字更新不少人都听过。

事实上,它们三个如今的含义是完全相同的(历史早期微控制器/单片机略有不同但不大),等于一个人有三个名字。

MCU是一个英文缩写,全称为“Microcontroller Unit”,翻译过来就是“”微控制器单元

的意思,简称微控制器。

MCU诞生于20世纪70年代,就是将CPU处理器、RAM内存、ROM存储、I/O输入输出等微型计算机的主要功能集成在一颗单芯片上实现,所以最初叫做“单片微型计算机”(Single Chip Microcomputer),简称单片机。

为方便表述,下文统一使用MCU。

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MCU在电子系统里起着至关重要的作用,可以按照一定的程序,对系统其它部件进行控制和管理,也可以收集外界或者内部的数据,进行处理计算,并做出决策,可以说是电子系统的“大脑”。

事实上,MCU已经渗透在我们生产生活的方方面面,几乎没有哪个地方找不到它的踪迹。

尤其是在日渐普及的智能生活中,微控制器更是发挥着不可替代的作用。

比如一台智能洗衣机,它怎么知道衣服已经洗好了?用了多少电?

比如一部智能手表,它怎么测量心率、血氧、睡眠,并分析健康度的?

这些都是MCU的基础功劳。

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二、ADI是干什么的?有哪些MCU?

ADI(亚德诺半导体)创立于1965年,总部设在美国马萨诸塞州诺伍德市,设计和制造基地遍布全球,是业界公认的数据转换和信号处理技术领先供应商,拥有6万+世界各地的客户,涵盖全部类型的电子设备制造商。

在模拟IC领域,ADI一直高居第二,2021年销售额94亿美元,同比增长21%,占据12.7%的市场份额。

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ADI以其出色卓越的高精度信号链和电源产品闻名,但在MCU领域同样布局久远,1995年至今累计出货量已超过10亿颗。

从1995年诞生的8051系列,到2004年推出的MAXQ系列,再到2012年之后的ARM内核系列,以及2020年开创的全新边缘AI系列,一直在MCU领域占据举足轻重的地位。

ADI MCU产品根据功能应用,主要分为三大类。

第一类是低功耗MCU,具备体积小、功耗低、存储大的特点,属于通用型产品,可广泛用于工业、物联网、医疗、消费类等领域。

它还可以细分出一支低功耗蓝牙MCU系列,专用于蓝牙通信设备。

第二类是安全MCU,具备安全的系统架构,具有很强的抗攻击加密能力,适用于对安全要求较高的智能设备、终端,比如POS机、读卡器等。

第三类是人工智能MCU,实际上脱胎于低功耗MCU,但具备AI能力,可以将AI推理从云端推向边缘端,非常适合电池供电的AIoT设备和场景,比如说智能家居、人脸打卡、语音控制等。

以下是ADI MCU的一些典型产品,以及关键规格,包括核心架构与频率、内存与存储容量。

可以看到,频率基本都在100MHz上下,内存都不超过1MB,存储不超过3MB,毕竟是“微”控制器,不需要太多算力,更关键是功耗得超级超级低。

ADI表示,其MCU产品具备功耗低、接口优、通讯新、评估全、开发易、安全强等六大特色。

具体来说,功耗方面,支持灵活的操作模式和超低功耗,可以延长系统续航时间;

接口方面,具备高速、安全的多时钟选项,可以优化程序性能;

通讯方面,集成最新的BLE低功耗蓝牙,支持远程模式、BLE音频等,允许设备在更远的范围内通信;

评估方面,针对大多数产品提供完备的评估方案和开发示例,硬件包括评估板、演示套件等;

开发方面,提供SDK、库文件、驱动代码等,从而简化难度、加快速度;

安全方面,具备30余年的IP保护和信任根研发经验,可极大增强系统安全性,可快速、高效地为产品增加安全加密、密钥存储、防篡改等功能。

ADI MCU有着丰富的开发资源支持,包括多种评估套件、开发板与参考设计,包括丰富的软件库和设计文档,包括编程与调试IDE,以及线上线下技术支持。

ADI中国技术支持中心高级工程师辛毅打了个形象的比方,就像做饭的时候,不但有全套的食材、菜谱、厨具,还有料理包,只需加热就能上桌。

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