发生在8位微控制器上的一些重要“进化”

如今很多学习MCU和嵌入式系统开发的人都是从基于Arm的32位MCU开始的，所以在很多人眼里，8位MCU已经是“过去式”，正在逐渐淡出大家的视野。但事实并非如此。——统计数据显示，2020年，在全球MCU市场，虽然32位MCU占比55%，排名第一，但8位MCU“老将”依然非常有能力出战，占据了43%的市场份额，并没有“退隐江湖”的打算。

32位MCU和8位MCU并存的原因，与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，所以性能并不是所有应用考虑的首要因素，这就引出了MCU产品进化路径的一个分支，以—— MCU为代表的一个方向，专注于通过更高的性能满足高速、海量信息处理的需求，从而发展出各种令人眼花缭乱的MCU新技能；另一个方向是重点提高控制能力。在这方面，8位MCU依然以其在性能、价格、功耗、可靠性、稳定性等方面完美“均衡”的表现占据相当的地位，展现出顽强的生命力。

一个顽强的8位单片机

当然，在竞争激烈的MCU市场，8 MCU的稳定“传承”也不是白来的。除了继承过去固有的市场优势，更重要的是，8单片机近年来也没有停止对技术的改进和完善。只有不断采用新的芯片设计和制造技术，甚至吸收竞争对手32单片机的一些新的“玩法”，才能经受住岁月的洗礼，历久弥新。

观察过去十年发生在8位单片机上的一些重要“演变”，我们可以总结出以下四个方面。

一个

优化单片机内核

由于在计算能力性能上无法与32位Arm处理器内核硬连线，8位MCU在自身核心结构上挖潜，优化控制功能，提高指令的运算效率，力求在控制功能上与32位MCU持平甚至更好。

2

集成更丰富的外设

得益于芯片设计和工艺技术的进步，如今的8位MCU可以像32位产品一样，将越来越多的模拟、接口、振荡器、定时器等外围功能集成到单个芯片中，构成功能齐全的解决方案，能够满足具体设计的需求。而且，MCU外设的智能化还可以分担部分CPU内核的工作，使产品既能进行功能扩展，又能进行功耗优化。

三

采用低功耗设计技术。

低功耗原本是8位MCU的优势。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，可以根据不同功耗级别的需求开启或关闭相应的片上功能单元，大大优化了整体功耗性能。

四

提供一个易于使用的开发环境

32位MCU应用市场快速发展的一个非常重要的原因在于其完整易用的软件开发环境(IDE)，以及围绕这个IDE的其他软件资源和丰富的例程，使得开发者能够基于高级语言完成MCU应用开发。这个经验8位单片机也学会了，已经投入使用。现在8位MCU的配套开发工具越来越好用，生态也越来越完善，大大简化和加快了8位MCU的应用开发设计。

纵观市场，以上四个“进化”已经成为8位MCU发展的大势所趋，每一家MCU厂商也遵循这一思路，在自身技术积累的基础上紧跟市场步伐，不断推出新的8位MCU产品。在这个“进化”过程中，硅实验室是一家卓越的公司。

051中的“小蜜蜂”

Silicon Labs的8位MCU内核采用了大家熟知的8051架构，但已经是标准8051架构的改进。

您应该知道，标准8051架构至少需要一个机器周期来执行指令，而一个机器周期占用12个系统时钟周期。硅实验室的8位单片机采用经过特别优化的CIP-51内核，兼容标准8051。基于独特的流水线结构，内核将一个机器周期从标准的12个系统时钟周期减少到1个，这意味着单周期指令的运行速度变成了原来的12倍，大大提高了内核的指令处理效率。CIP-51内核中70%指令的执行是在1-2个系统时钟周期内完成的，只有4条指令的执行需要4个以上的时钟周期。

同时，CIP-51指令与标准8051指令系统完全兼容，意味着8051单片机拥有丰富的开发资源，基于CIP-51内核的8位MCU也可以“拿来”作为参考资料，采用标准8051的原项目也可以轻松移植到Silicon Labs的8位MCU上。

这些举措彻底更新了硅实验室的8位MCU产品，最终形成了以“小蜜蜂”为标识的EFM8系列MCU。事实上，该系列8位MCU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，从而打造出完整的8位MCU产品平台，大大加快了后续产品的创新速度。

截至目前，EFM8系列MCU已经推出了四个子系列产品，包括：超低功耗的EFM8 SB(瞌睡蜂)系列、高精度模拟特性突出的EFM8 LB(激光蜂)系列、作为小尺寸低功耗USB微控制器的EFM8 UB(万能蜂)系列、致力于成为用户价值选择的EFM8 BB(忙碌蜂)通用MCU系列。

从图2可以看出，EFM8 BB系列定位是一款通用高性能MCU，具有灵活可扩展的外设单元和纵横制设计，可以大大提高系统PCB设计和布局的灵活性，集低功耗和高集成度于一体。

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。

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。

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！

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