基于标准的MCU内核和外设适用于特定的应用

微控制器本质上是通用设备，能够满足各种控制任务。它们的发展追踪了对功能强大，成本低但功能强大的设备的需求，因此它们现在可以支持各种终端产品。主要是，它们在灵活性，成本和性能方面的平衡选择用于相对特定的应用范围，使制造商能够在各种变型中提供最佳解决方案。例如，飞思卡尔提供了超过900种不同的基于ARM的MCU，随着ARM Cortex-M7内核的推出，这一数字可能会进一步增加。

虽然系列中的每个系列通常都经过优化，但通常会有交叉就其应用的应用而言，允许最终客户选择最适合其特定要求的设备。但是，有时应用程序具有这样的特定要求，即设备制造商愿意并且能够开发具有专用于该应用的外围设备的设备。虽然不是通用的，严格来说，它们通常基于标准的MCU内核和外设，这使它们适用于特定的应用，同时保持一定的灵活性。

集成音频

进程节点的进步和成熟意味着将优化功能与通用外围设备集成在一起变得越来越可行，特别是在针对大批量应用时。一个例子是音频;在许多设备中越来越常见的功能。为了应对这一市场，Nuvoton Technology Corporation开发了ISD9160，这是一种用于音频记录和回放的单芯片解决方案。

图1：Nuvoton的ISD9160针对音频记录和回放应用。基于在ARM Cortex-M0内核上，它具有相当标准的外设，如闪存和SRAM，定时器（包括看门狗和实时时钟）和各种串行接口（UART，I2S，I2C，SPI/SSP），以及PWM调制器，模拟比较器和GPIO（图1）。然而，真正让它与众不同的是增加了一个能够为8Ω扬声器提供1 W功率的差分D类放大器，以及一个由Sigma-Delta ADC和可编程增益放大器组成的AFE，可直接连接到麦克风。图2显示了如何在典型应用中配置。

ADC可以采样率高达6.144 MHz，与可配置的抽取滤波器配合使用，可实现支持8 kHz至48 kHz音频采样率的过采样。结果传递给FIFO，FIFO存储最近的8个样本。 16采样FIFO为D类功率放大器提供输入，驱动两个差分引脚，采用专用电源供电。

图2：ISD9160的专用和优化外设最小化需要外部元件。

该器件还具有麦克风偏置发生器，可提高录制质量，能够提供高达1 mA的电源，具有-60 dB的电源抑制;通常，麦克风需要0.1 mA至0.5 mA的偏置电流，因此可能需要外部电阻。 ADC与输入信号路径中的PGA和ISD9160的模拟多路复用器配合使用。

运动检测

MCU总是仅部分由其硬件功能定义;软件在所有终端应用程序中扮演着越来越重要的角色。 MCU制造商现在以库和参考设计以及整个通信堆栈的形式为软件开发提供广泛的支持。对于需要专门算法的应用程序，可能更难以直接提供软件支持，而是依赖于服务提供商的生态系统。但是，还有另一种方法。

图3：基于自己的eZ8 CPU，Zilog的ZMOTION系列提供了优化的PIR平台。

将特定于应用程序的算法直接嵌入到设备中虽然并不常见，但它确实为开发人员提供了“开箱即用”的优化解决方案，Zilog采用ZMOTION检测和控制系列（包括Z8FS04）采用了这种方法。它基于Z8 Encore XP系列，集成了一个eZ8内核和一个Sigma-Delta ADC（图3），并配有一个固态驻留在片上闪存中的被动红外（PIR）引擎。引擎占用8 KB内存的4 KB（图4）并通过API访问，但在正常操作期间在后台自主运行。

图4：ZMOTION的嵌入式PIR引擎家庭减少了开发人员的R＆amp; D工作量PIR传感器的输出通过专用输入直接连接到ADC，无需额外的电路（除非由PIR制造商指定），并且该设备能够容纳两个传感器。运动检测算法需要不间断地访问ADC，但如果应用程序代码需要使用ADC，则可以手动暂停;通过API和专用寄存器管理PIR引擎的控制。 Zilog还将该设备作为捆绑包提供，包装有各种镜头和PIR传感器。

智能能源

能源是一个快速扩展的应用领域，不仅包括智能计量，还包括测量和控制能源使用设备。几乎任何插入的东西都可以从能源管理技术中受益，这些技术可以在不使用时最大限度地减少消耗，或者提供使用时所消耗的能量的明确指示。立法正在推动这一点，但普遍接受我们都应该更加意识到我们自己个人归因于能源消耗意味着它将成为各种设备的共同特征。物联网将严重依赖这种数据，这将把设备的控制范围扩展到我们的周围;远程控制照明，加热或任何其他能源使用设备的能力有望实现能源控制的新时代。为了支持此类应用，Active-Semi开发了一系列电源应用控制器（PAC）产品，例如PAC5210;针对下一代智能能源设备，设备和设备的设备。

图5：针对智能能源应用，Active-Semi的PAC基于行业标准的ARM Cortex-M0内核。 PAC》 PAC5210是一款基于ARM Cortex-M0的MCU，集成了许多特定于应用的功能，如图5所示。这包括多模电源管理器（MMPM）和特定应用电源驱动器（ASPD），以及可配置的AFE，PWM引擎和“常用”串行接口。 MMPM包括多模开关电源，能够以降压，反激或升压模式工作，并具有多达四个线性稳压电压。 ASPD是一种通用开漏驱动器，而可配置AFE包括差分和单端可编程增益放大器，使其适用于智能能源领域的众多新兴应用。

图6：灵活且通用，PAC5210集成了一系列功率控制功能。

结论

通用MCU的可用性支持各种终端应用，但尽管它们具有灵活性，但仍然存在惊人的变化。一些制造商。通过集成特定于应用程序的功能来限制灵活性似乎违反直觉，但在许多情况下，它可以证明是非常有益的。

对于许多应用领域，优化解决方案的可用性（例如此处介绍的那些）可以提供OEM拥有一个宝贵的平台，可以添加自己的差异化功能;毕竟，没有人想要重新发明轮子。从本质上讲，特定应用的MCU是无处不在的参考设计的自然发展，因为它们允许开发人员通过基于成熟技术的解决方案更快地进入市场。此类设备的可用性增加可能会使新兴应用程序成为最终用户的更多选择。