8位MCU市场中，飞来的这只“小蜜蜂”~
今天很多学习单片机和嵌入式系统开发的人，都是从基于arm的32位微控制器（mcu）起步的，因此在不少人看来，8位mcu已经是“过去时”，正在逐渐淡出大家的视野。但事实并非如此——有数据显示，2020年全球mcu市场中，虽然32位mcu的占比达到了55%，稳居首位，但是8位mcu这位“老战士”依然十分“能打”，占据着43%的市场份额，且毫无“隐退江湖”的意思。
之所以会出现这种32位和8位mcu两强并立的局面，和嵌入式市场的结构特点不无关系。要知道，嵌入式系统的最终应用千差万别，因此性能并非是所有应用考虑的首要因素，这就造成了mcu产品的演化道路发生了分支——一个方向以32位mcu为代表，着力于通过更高的性能去满足高速大量信息处理的需要，由此发展出的各种mcu新技能很是让人眼花缭乱；而另一个方向则是侧重提升控制能力，在这个方面，8位mcu凭借着在性能、价格、功耗、可靠性及稳定性上完美的“平衡”表现，仍然占据着相当的地位，呈现出顽强的生命力。
顽强进化的8位mcu
当然，在竞争白热化的mcu市场中，8位mcu这份稳固的“基业”也不是白来的，除了对以往固有市场优势的传承，更重要的是这些年来， 8位mcu在技术上一直没有停止过改进完善的步伐，通过不断采用芯片设计和制造新技术，甚至是吸收竞争对手32位mcu的一些新“玩法”，才经受住了岁月的洗礼，历久弥新。
观察过去十年来发生在8位mcu身上的一些重要的“进化”，可以归纳出以下四个方面。
1、优化mcu内核
既然不能在算力性能上与32位arm处理器内核硬钢，8位mcu就在自己的内核结构上挖潜，针对控制功能进行优化，提升指令的运行效率，力求在控制功能上不输于、甚至优于32位mcu。
2、集成更丰富的外设
得益于芯片设计和工艺技术的进步，使得今天8位mcu也可以像32位产品那样将越来越多的模拟、接口、振荡器、定时器等外设功能集成到一颗芯片中，构成一个功能完整、能够应对特定设计所需的解决方案。而且mcu外设的智能化，还可以分担部分cpu内核的工作，使得产品能够兼具功能上的扩展和功耗上的优化。
3、采用低功耗设计技术
低功耗原本就是8位mcu的一个优势，在此基础上，越来越多的8位产品也引入了功耗分级管理策略，可以根据不同功率等级的需要开启或关闭相应的片上功能单元，极大地优化整体功耗表现。
4、提供易用的开发环境
32位mcu应用市场之所以发展迅速，一个很重要的原因在于与其配套的完整、简单易用的软件开发环境（ide），以及围绕这ide的其他软件资源和丰富的例程，这使得开发者能够基于高级语言完成mcu的应用开发工作。这个经验，8位mcu也学到了，并且学以致用，如今8位mcu的配套开发工具也变得越来越好用，生态也越来越完善，大大地简化和加速了8位mcu的应用开发设计。
纵观市场，上述这四种“进化”已经成为了8位mcu发展普遍的趋势，每个mcu厂商也都遵循着这样的思路，在自身技术积淀基础上，紧跟市场的步伐，不断推出8位mcu新品。silicon labs就是在这一“进化”过程中，表现可圈可点的一家。
8051中的“小蜜蜂”
silicon labs的8位mcu内核采用的是广为人知的8051架构，但其已经是对标准8051架构的改良之作。
要知道，标准的8051架构执行一条指令最少要一个机器周期，而一个机器周期要占用12个系统时钟周期。silicon labs的8位mcu采用的是经过特别优化的、与标准8051兼容的cip-51内核，该内核基于独特的流水线结构，将一个机器周期由标准的12个系统时钟周期降为1个，也就是说单周期指令运行速度变为原来的12倍，内核的指令处理效率大为提升。cip-51内核70%指令的执行是在1-2个系统时钟周期内完成的，只有四条指令的执行需4个以上时钟周期。
同时，由于cip-51指令与标准8051指令系统完全兼容，这也就意味着8051单片机丰富的开发资源，基于cip-51内核的8位mcu也可以“拿来”作为参考资料，原来采用标准8051的项目都可以非常方便的移植到silicon labs的8位mcu上。
在用cip-51内核替代标准8051内核的基础上，silicon labs对8位mcu产品进行了全方位的优化和升级，包括：将i/o口从固定方式改变成交叉开关配置方式（crossbar），提高了i/o交互的灵活性；从系统时钟到时钟系统、从引脚复位到多源复位，以及低电压供电，为低功耗设计提供了极佳的支持；从传统的方针调试到基于silicon labs私有的两线制c2接口的系统调试等等。
这些举措使得silicon labs的8位mcu产品焕然一新，最终形成了以“小蜜蜂”为标识的efm8系列mcu。这个系列的8位mcu实际上就是以cip-51内核为核心，集成不同的外设单元，以适应不同目标应用的产品组合，由此打造出了一个完整的8位mcu的产品平台，使得后面的产品推新速度大大加快。
到目前为止，efm8系列mcu已经推出了四个子系列的产品，包括：主打超低功耗的efm8 sb（sleepy bee）系列，高精度模拟特性突出的efm8 lb（laser bee）系列，作为小尺寸、低功耗usb微控制器的efm8 ub（universal bee）系列，以及致力于成为用户价值之选的efm8 bb（busy bee）通用mcu系列。
图2：efm8系列mcu产品特性（图源：silicon labs）
从图2中可以看出，其中的efm8 bb系列定位是通用、高性能的mcu，其具有灵活可扩展的外设单元，以及能够大幅提升系统pcb设计和布局灵活性的交叉开关设计，集低功耗、高集成、资源丰富等特点于一身，可以说是开发低成本嵌入式设备的理想之选，应用场景极为广泛。今天我们就来特别介绍一下efm8 bb系列中，新来的一只“小蜜蜂”——efm8 bb5系列。
表现不俗的efm8 bb5
silicon labs的efm8 bb5通用8位mcu系列，包括efm8bb51和efm8bb52，它们共同的特点就是采用主频50mhz的高效cip-51内核，在小尺寸单片封装中集成了丰富的模拟和通信外设，支持5v i/o，具备精密模拟和增强型脉宽调制等特性，产品设计考虑相当周全，常适合用于嵌入式应用。
其中，efm8bb51采用20引脚tssop和qfn封装，额定工作电压为1.8v至5.5v；efm8bb52采用20引脚和32引脚的qfn封装，或者20引脚和28引脚的tssop封装，额定工作电压为1.8v至5.5v。
图3：efm8bb51 8位mcu系统框图（图源：silicon labs）
图4：efm8bb52 8位mcu系统框图（图源：silicon labs）
仔细观察，我们会发现efm8 bb5系列mcu身上更多表现不俗的闪光点。
丰富的外设和接口
efm8 bb5集成有12位612ksps adc、2个模拟比较器、可调节和灵活选择的参考电压，这些高精度的模拟功能使得该mcu即使在vdd噪音下也能实现精确控制和响应。
在通信和数字外设方面，efm8bb5包含2个高达3m波特率的uart，高达12mbps的spi，400kbps的smbus/i2c接口，16位crc硬件单元，支持256字节flash的crc生成。
在i/o接口上，efm8 bb5提供了丰富的gpio引脚，且所有引脚在偏置时均能提供5v电压，efm8bb52的5ma拉电流、12.5ma灌电流特性可直接驱动led。用“蜜蜂虽小，五脏俱全”来形容efm8 bb5提供的丰富外设和接口资源，一点也不为过。
独特的定时器设计
在mcu的定时器（timer）设计上，efm8 bb5集成有16位通用定时器，可以比其他mcu中常用的8位定时器提供更强大的功能。另外，efm8 bb5中还集成了可编程计数器阵列（pca），提供增强的定时器和pwm功能，有利于减少cpu的占用，输出高精度的pwm信号。
优化的低功耗特性
在电源管理方面，efm8 bb5配备有为cpu内核供电的内部ldo稳压器，上电复位电路和掉电检测器。该器件提供正常工作（normal）、空闲（idle）、休眠（snooze）、关闭（shutdown）四种电源模式——在图3和图4中明确标识出了不同电源模式下，mcu各个功能单元的工作状态——其中休眠模式下支持低频振荡器（lfo）运行，功耗仅为10μa。
方便的编程与调试
efm8 bb5中的闪存支持对固件进行现场升级。片上调试接口 (c2) 支持mcu在最终应用量产时进行在线调试。该调试逻辑支持对内存和寄存器进行检查和修改、设置断点、单步调试以及运行和停止命令。调试时，所有模拟和数字外设均功能齐全。
加速你的8位mcu开发
通过上面的介绍，想必大家对于efm8 bb5系列8位mcu的硬件特性已经有了很全面的了解。不过，想要快速完成一个8位mcu的应用开发，除了硬件产品组合，软件工具和配套的开发套件也是必不可少的。
作为silicon labs 8位mcu的软件“良伴”，simplicity studio可以为广泛的产品组合提供核心开发环境，其功能包括：对启动器中特定目标设备的web和sdk资源的访问；软件和硬件配置工具；具有行业标准代码编辑器、编译器和调试器的ide；以及用于网络分析和代码相关能耗分析器的高级增值工具。可以说，simplicity studio为开发者提供了从设计概念到设计实现所需的一切，让开发过程更简单、更快捷、更高效。
在开发套件方面，分别与efm8bb51与efm8bb52配套的学习套件bb51-ek2700a和bb52-ek2701a也已经上架，套件包含mcu以及qwiic和click传感器，以及全功能板载调试器，帮助工程师快速上手efm8 bb5，完成应用方案的原型设计。
图5：efm8bb51与efm8bb52配套的学习套件（图源：silicon labs）
毋庸置疑，在嵌入式应用市场中，32位和8位mcu并存、并重的格局，将是未来相当长一段时间内的主旋律，因此在8位mcu应用开发上的持续关注和投入，仍然会为我们带来持续的价值。efm8 bb5系列8位mcu——这只飞入嵌入式市场的新来的“小蜜蜂”，一定会为你未来的8位mcu应用开发之旅，带来更多的“甜蜜”和乐趣——不信，你就来“尝”一下！
来源：贸泽电子
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顽强进化的8位mcu
当然，在竞争白热化的mcu市场中，8位mcu这份稳固的“基业”也不是白来的，除了对以往固有市场优势的传承，更重要的是这些年来， 8位mcu在技术上一直没有停止过改进完善的步伐，通过不断采用芯片设计和制造新技术，甚至是吸收竞争对手32位mcu的一些新“玩法”，才经受住了岁月的洗礼，历久弥新。
观察过去十年来发生在8位mcu身上的一些重要的“进化”，可以归纳出以下四个方面。
1、优化mcu内核
既然不能在算力性能上与32位arm处理器内核硬钢，8位mcu就在自己的内核结构上挖潜，针对控制功能进行优化，提升指令的运行效率，力求在控制功能上不输于、甚至优于32位mcu。
2、集成更丰富的外设
得益于芯片设计和工艺技术的进步，使得今天8位mcu也可以像32位产品那样将越来越多的模拟、接口、振荡器、定时器等外设功能集成到一颗芯片中，构成一个功能完整、能够应对特定设计所需的解决方案。而且mcu外设的智能化，还可以分担部分cpu内核的工作，使得产品能够兼具功能上的扩展和功耗上的优化。
3、采用低功耗设计技术
低功耗原本就是8位mcu的一个优势，在此基础上，越来越多的8位产品也引入了功耗分级管理策略，可以根据不同功率等级的需要开启或关闭相应的片上功能单元，极大地优化整体功耗表现。
4、提供易用的开发环境
32位mcu应用市场之所以发展迅速，一个很重要的原因在于与其配套的完整、简单易用的软件开发环境（ide），以及围绕这ide的其他软件资源和丰富的例程，这使得开发者能够基于高级语言完成mcu的应用开发工作。这个经验，8位mcu也学到了，并且学以致用，如今8位mcu的配套开发工具也变得越来越好用，生态也越来越完善，大大地简化和加速了8位mcu的应用开发设计。
纵观市场，上述这四种“进化”已经成为了8位mcu发展普遍的趋势，每个mcu厂商也都遵循着这样的思路，在自身技术积淀基础上，紧跟市场的步伐，不断推出8位mcu新品。silicon labs就是在这一“进化”过程中，表现可圈可点的一家。
8051中的“小蜜蜂”
silicon labs的8位mcu内核采用的是广为人知的8051架构，但其已经是对标准8051架构的改良之作。
要知道，标准的8051架构执行一条指令最少要一个机器周期，而一个机器周期要占用12个系统时钟周期。silicon labs的8位mcu采用的是经过特别优化的、与标准8051兼容的cip-51内核，该内核基于独特的流水线结构，将一个机器周期由标准的12个系统时钟周期降为1个，也就是说单周期指令运行速度变为原来的12倍，内核的指令处理效率大为提升。cip-51内核70%指令的执行是在1-2个系统时钟周期内完成的，只有四条指令的执行需4个以上时钟周期。
同时，由于cip-51指令与标准8051指令系统完全兼容，这也就意味着8051单片机丰富的开发资源，基于cip-51内核的8位mcu也可以“拿来”作为参考资料，原来采用标准8051的项目都可以非常方便的移植到silicon labs的8位mcu上。
在用cip-51内核替代标准8051内核的基础上，silicon labs对8位mcu产品进行了全方位的优化和升级，包括：将i/o口从固定方式改变成交叉开关配置方式（crossbar），提高了i/o交互的灵活性；从系统时钟到时钟系统、从引脚复位到多源复位，以及低电压供电，为低功耗设计提供了极佳的支持；从传统的方针调试到基于silicon labs私有的两线制c2接口的系统调试等等。
这些举措使得silicon labs的8位mcu产品焕然一新，最终形成了以“小蜜蜂”为标识的efm8系列mcu。这个系列的8位mcu实际上就是以cip-51内核为核心，集成不同的外设单元，以适应不同目标应用的产品组合，由此打造出了一个完整的8位mcu的产品平台，使得后面的产品推新速度大大加快。
到目前为止，efm8系列mcu已经推出了四个子系列的产品，包括：主打超低功耗的efm8 sb（sleepy bee）系列，高精度模拟特性突出的efm8 lb（laser bee）系列，作为小尺寸、低功耗usb微控制器的efm8 ub（universal bee）系列，以及致力于成为用户价值之选的efm8 bb（busy bee）通用mcu系列。
图2：efm8系列mcu产品特性（图源：silicon labs）
从图2中可以看出，其中的efm8 bb系列定位是通用、高性能的mcu，其具有灵活可扩展的外设单元，以及能够大幅提升系统pcb设计和布局灵活性的交叉开关设计，集低功耗、高集成、资源丰富等特点于一身，可以说是开发低成本嵌入式设备的理想之选，应用场景极为广泛。今天我们就来特别介绍一下efm8 bb系列中，新来的一只“小蜜蜂”——efm8 bb5系列。
表现不俗的efm8 bb5
silicon labs的efm8 bb5通用8位mcu系列，包括efm8bb51和efm8bb52，它们共同的特点就是采用主频50mhz的高效cip-51内核，在小尺寸单片封装中集成了丰富的模拟和通信外设，支持5v i/o，具备精密模拟和增强型脉宽调制等特性，产品设计考虑相当周全，常适合用于嵌入式应用。
其中，efm8bb51采用20引脚tssop和qfn封装，额定工作电压为1.8v至5.5v；efm8bb52采用20引脚和32引脚的qfn封装，或者20引脚和28引脚的tssop封装，额定工作电压为1.8v至5.5v。
图3：efm8bb51 8位mcu系统框图（图源：silicon labs）
图4：efm8bb52 8位mcu系统框图（图源：silicon labs）
仔细观察，我们会发现efm8 bb5系列mcu身上更多表现不俗的闪光点。
丰富的外设和接口
efm8 bb5集成有12位612ksps adc、2个模拟比较器、可调节和灵活选择的参考电压，这些高精度的模拟功能使得该mcu即使在vdd噪音下也能实现精确控制和响应。
在通信和数字外设方面，efm8bb5包含2个高达3m波特率的uart，高达12mbps的spi，400kbps的smbus/i2c接口，16位crc硬件单元，支持256字节flash的crc生成。
在i/o接口上，efm8 bb5提供了丰富的gpio引脚，且所有引脚在偏置时均能提供5v电压，efm8bb52的5ma拉电流、12.5ma灌电流特性可直接驱动led。用“蜜蜂虽小，五脏俱全”来形容efm8 bb5提供的丰富外设和接口资源，一点也不为过。
独特的定时器设计
在mcu的定时器（timer）设计上，efm8 bb5集成有16位通用定时器，可以比其他mcu中常用的8位定时器提供更强大的功能。另外，efm8 bb5中还集成了可编程计数器阵列（pca），提供增强的定时器和pwm功能，有利于减少cpu的占用，输出高精度的pwm信号。
优化的低功耗特性
在电源管理方面，efm8 bb5配备有为cpu内核供电的内部ldo稳压器，上电复位电路和掉电检测器。该器件提供正常工作（normal）、空闲（idle）、休眠（snooze）、关闭（shutdown）四种电源模式——在图3和图4中明确标识出了不同电源模式下，mcu各个功能单元的工作状态——其中休眠模式下支持低频振荡器（lfo）运行，功耗仅为10μa。
方便的编程与调试
efm8 bb5中的闪存支持对固件进行现场升级。片上调试接口 (c2) 支持mcu在最终应用量产时进行在线调试。该调试逻辑支持对内存和寄存器进行检查和修改、设置断点、单步调试以及运行和停止命令。调试时，所有模拟和数字外设均功能齐全。
加速你的8位mcu开发
通过上面的介绍，想必大家对于efm8 bb5系列8位mcu的硬件特性已经有了很全面的了解。不过，想要快速完成一个8位mcu的应用开发，除了硬件产品组合，软件工具和配套的开发套件也是必不可少的。
作为silicon labs 8位mcu的软件“良伴”，simplicity studio可以为广泛的产品组合提供核心开发环境，其功能包括：对启动器中特定目标设备的web和sdk资源的访问；软件和硬件配置工具；具有行业标准代码编辑器、编译器和调试器的ide；以及用于网络分析和代码相关能耗分析器的高级增值工具。可以说，simplicity studio为开发者提供了从设计概念到设计实现所需的一切，让开发过程更简单、更快捷、更高效。
在开发套件方面，分别与efm8bb51与efm8bb52配套的学习套件bb51-ek2700a和bb52-ek2701a也已经上架，套件包含mcu以及qwiic和click传感器，以及全功能板载调试器，帮助工程师快速上手efm8 bb5，完成应用方案的原型设计。
图5：efm8bb51与efm8bb52配套的学习套件（图源：silicon labs）
毋庸置疑，在嵌入式应用市场中，32位和8位mcu并存、并重的格局，将是未来相当长一段时间内的主旋律，因此在8位mcu应用开发上的持续关注和投入，仍然会为我们带来持续的价值。efm8 bb5系列8位mcu——这只飞入嵌入式市场的新来的“小蜜蜂”，一定会为你未来的8位mcu应用开发之旅，带来更多的“甜蜜”和乐趣——不信，你就来“尝”一下！
来源：贸泽电子
免责声明：本文为转载文章，转载此文目的在于传递更多信息，版权归原作者所有。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题，请联系小编进行处理
第一百万个树莓派和全新的入门套件
采用LM43603降低辐射EMI的PCB布局
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用C语言实现DES算法
RFID卡的突出优点,RFID卡读写器工作原理
区块链可以让哪些行业受益
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