国产MCU前景如何?

复杂应用中32位MCU的能效比更高

MCU是将计算机的CPU、RAM、ROM、定时计数器和多种I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制的芯片。微控制器一般可以按照其结构特点、指令集、存储器架构以及微控制器应用进行分类。

单片机位数代表一次运算中参与运算的数据长度，32位单片机的运算能力更强。以目前市场上较主流的8位、16位、32位单片机为例，8位单片机优势为成本较低，在较简单应用中能效比较高;32位单片机功耗低，有较多RAM，可处理多个外部设备，适合应用于复杂场景。

从MCU结构特点来看，32位MCU较4位、8位MCU的运算能力更强，在较复杂的应用中，32位MCU的能效比更高。随着物联网、汽车电子的不断发展，对32位MCU产品的需求提升。

复杂应用场景推动MCU向32位方向发展 但8位产品难以被取代

MCU(微控制器)与MPU(微处理器)的产生与发展大体同步，自1971年美国Intel公司推出4位微处理器以来，MCU逐渐向算力更强、功耗更低的方向发展，MCU的发展到目前为止大致可分为4个阶段。目前，8位单片机有从传统的8位处理器平台向32位高级RISC处理器平台转变趋势，但8位单片机在简单应用中成本更低，能效比更高，依然难以被取代。

全球与中国MCU产品均以32位为主 但占比差异较大

根据IC Insights，2011-2020年，全球MCU产品中，32位MCU产品占比呈上升趋势，4/8位MCU产品占比呈下降趋势，至2020年32位MCU与4/8位MCU产品分别达62%与15%。

根据中国通用微控制器市场简报，我国通用MCU主要为通用MCU产品(占比73%)。我国通用MCU产品中，32位和8位MCU为主要产品类型。2020年，32位通用MCU产品占比为54%。与全球MCU产品结构相比，32位MCU产品占比较低。

我国企业纷纷积极布局32位MCU产品

随着技术研发水平的提升以及物联网、汽车电子的发展，近年来，我国企业纷纷积极布局32位MCU产品。兆易创新主要产品为32位通用MCU产品;中颖电子家电主控MCU产品设计平台由8位逐步过渡到32位;乐鑫科技推出了安全性高、低功耗、搭载RISC-V 32位单核处理器的首款物联网芯片ESP32-C3。从应用领域看，32位产品主要应用于家电、消费电子、工业控制、汽车电子等。

—— 以上数据参考前瞻产业研究院《中国MCU行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》

利用TUSB3410 USB-TO-UART桥接芯片实现MSP430微控制器与USB设备通讯的一种接口方案

通过该USB接口可实现高达921 600bit/s的数据传输速率，也可通过该接口下载MSP430程序代码，是一种MSP430系列微控制器的高效USB接口解决方案

硬件设计

系统结构框图如图1所示，主机PC与MSP430之间可进行全双工串口通讯，主机PC经TUSB3410虚拟的一个COM口与MSP430的硬件USART模块进行通讯，本文重点叙述TUSB3410与MCU之间的软、硬件设计。

系统采用USB总线供电模式，MCU可通过I2C接口对TUSB3410进行在线编程及外部EEPROM存储器的配置。

1TUSB3410接口芯片

TUSB3410为TI公司推出的一款用于USB-TO-UART端口的桥接器，包括通过USB总线与主机进行通信所必需的全部逻辑电路，符合USB20规范，支持最高12Mb/s的全速传输，支持USB中止、恢复及远程唤醒功能；同时，其内部包含一个8052的CPU核、16KB RAM、包含I2C引导加载程序的10KB ROM，4个通用I/0口，具有USB总线供电和自带电源两种供电模式。

TUSB3410引脚框图如图2所示：

2．USB配置

TUSB3410可以支持多种应用，本文所描述的参考设计配置如表1所示。

对于USB的兼容性来说，任意USB设备都具有唯一的VID(厂商识别码)和PID(产品识别码)，VID/PID值作为一描述符传输给主机PC，并且与存储在驱动INF文件中的值相匹配， *** 作系统根据VlD/PID加载不同的驱动程序。

外部EEPROM用于存储配置参数，如VID/PID信息等，既可通过MCU经12C模块将EEPROM的镜像文件写入EEP-ROM，也可通过专用EEPROM编程器直接对EEPROM进行镜像文件写入TUSB3410也通过12C接口读取EEPROM数据。

3．硬件电路原理

系统原理图如图3所示，本文以MSP430F1612(U1)为例，任意一款内部含UART模块的MSP430微处理器均可与TUSB3410连接，MSP430F1612为MSP430系列中的高端MCU，丰富的资源使得开发具有更多的灵活性。

MSP430F1612选用8MHz晶振工作，MCU的6个引脚P1-P6通过PORT1-PORT6的8引脚插针引出，方便MCU与TUSB3410(U2)及外围器件的连接；SW1-SW4按键和LED1-LED4指示灯均通过I/O口控制，演示测试过程；同时，MCU与标准14针JTAG接口连接用于调试程序或调整电压值。

系统采用USB总线供电，同时LED5指示灯点亮，TUSB3410(U2)的USB数据信号经双路USB端口瞬态抵制器SN75240(U3)后连接到标准的USB B型连接口，以增强系统ESD抗干扰能力；USB总线提供的5V电压经TPS77301(U4)36V LDO稳压后作为MCU系统的VCC电压。

外部EEPROM(U5)通过12C通讯并存储USB配置参数，EEPROM的大小根据存储量选择，编程时通过短接JP1跳针与EEPROM的SCL信号线相连，同时TUSB3410通过USB将标准的VID/PID值传送到主机PC。

TUSB3410选用12MHz晶振，与MCU信号连接如表2所示，数据传输时，MCU的UART模块开始工作，支持TUSB3410所有波特率，同时通过12C模块与外部EEPROM采用在线编程方式直接存储数据MCU的P3O/SETO引脚作为TUSB3410的复位脚，当MCU访问EEPROM时，复位该引脚，当没有外设连耐也可用该引脚进行复位测试。

4．低成本参考设计

系统的功耗设计可以从两方面考虑：(1)不使用外部EEP-ROM;(2)不使用外部晶振。

(1)不使用外部EEPROM

利用TUSB3410实现的USB转UART接口可以不使用外部EEPROM，VID/PID描述符使用TI的默认缺省值，TUSB3410固件从主机PC上下载即可实现通讯，但是，存在两个问题:①因为不具备唯一VlD值，系统的USB设备兼容性不好；②当主机检测到两个不同USB设备，具有相同的VID/PID和序列号时，可能会导到USB设备不能正常工作或发生设备连接冲突所以，通常设计中不推荐采用此方法，除非该系统为独立总线工作方式，即不与外界任何USB设备同进与主机通讯。

(2)MSP430微控器器不使用外部晶振

TUSB3410由CLKOUT引脚输出UART波特率或一个固定的3556MHz的频率信号，该频率信号可以作为MCU的外时钟输入，这种稳定的频率信号可作为MCU外设的工作频率，此时MCU无须连接外部晶振。

当系统选用TUSB3410产生的频率作为MCU时钟时，只需修改TUSB3410固件，通过设置MODECNFG配置寄存器的CLKOUTEN位，CLKOUT位使能输出，同时，CLKSLCT位用于选择以UART输出还是固定频率输出。

修改后的固件存放在外部EEPROM或存放于系统的驱动程序包中，当存于系统驱动程序包中时，设备连接时修改后的固件自动从 *** 作系统驱动程序中载入，MCU的OSCFAULT位用于检测是否系统使用外部晶振当TUSB3410输出73728MHz频率作为MCU的UART模块的时钟源时，此时UART传输速率可达921 000波特。

软件设计

MCU固件的主程序流程图如图4所示，MCU上电复位后调用InitSystem()初始化程序，初始化外设、看门狗、通用I/O口等，设置系统时钟为外部8MHz晶振，同时将USARTO设为12C模式与外部EEPROM实时通讯。

MCU初始化时，TUSB3410处于复位状态，MCU通过12C直接检测外部EEPROM的有效地址位和ACK应答位，当接收到有效ACK信号时，则调用EEPROM-Verify()程序校验该EEPROM中的程序是否与MSP430F1612内部Flash存储的EEPROM镜像文件一致若检测到外部EEPROM为空，则调用EEPROM_Write()程序将MSP430F1612内部Flash存储的EEPROM镜像写入EEPROM当EEPROM程序更新后，TUSB3410释放复位信号，读取外部EEPROM值，当连接到USB主机控制器时，TUSB3410会将这些数据提供给USB主机核对，同时将MCU复位引脚设为NMI模式，防止MCU意外复位。

初始化后，MCU通过Timer_B7模块检测SWl-SW4按键状态，当有键按下，捕获/比较模块捕捉到按键的上升沿信号时产生中断，同时唤醒MCLJ。

中断服务程序流程图如图5所示，首先将USARTO设为UART异步串口模式，然后以460 800波特进行通讯，一帧数据通信的字符格式为8位数据位和1个停止位，没有奇偶校验位当系统要求高速率传输时，主机PC需打开虚拟COM口，并MCU配置相匹配，此时MCU传输速率可达到921 600波特。

一、被测器件 IC_Test_Socket

1：规格

QFN封装，88pin，间距04mm，外形尺寸1010mm，厚度085mm。

2：电气性能要求

测试频率12GHZ；电流500mA以内；使用环境温度85℃。

3：特殊要求

中心pad需要接地散热。
二、测试座特性及 特点

1、测试座（夹具）特性：

①结构：采用翻盖式结构；

②外壳材质：铝合金（表层氧极硬氧）；

③接触方式及材质：双头探针，铍铜镀金；

④核心部件材质：peek陶瓷、FR4；

⑤额定电流：1A；

⑥ *** 作压力：30g、PIN越多压力越大；

⑦接触电阻：＜100mΩ；

⑧环境温度：-55℃~175℃≤85%rh；

⑨机械寿命：100000；

2、测试座（夹具）特点：

①测试座外壳采用阳极硬氧铝合金材质，表层绝缘耐磨、抗氧化强使用年限长。

②测试座设计翻盖开窗方式，压盖采用凸条设计保护器件引脚稳定接触不形变，盖子开窗满足测试实时观察现象及采集需求。

③测试座使用进口双头探针接触方式，相比同类测试产品使IC与PCB之间数据传输距离更短，从而使测试 更稳定，频率更高。

④测试（老化）PCB与Socket采用定位销定位及防呆，采用螺丝连接、固定，拆卸、维护简单方便。

三、实物图

瑞萨电子（中国）宣布在大中国区推出超低功耗的新型RL78族微控制器（MCU）。RL78族融合了R8C和78K（78K0，78K0R）两族产品的优势特性，实现了更低的功耗、更优的性能和更高的集成度，并可提供强大的移植路径。新产品采用了全新的RL78CPU内核，该款内核以低功耗、高性能78K0RCPU内核为基础，整合了R8C族和78K族各种强大的外设功能

你的问题很笼统（本人做MCU开发做了6年，用过很多种MCU）。
首先，你需要确定跟换后的MCU和以前MCU管脚上功能是否一致；
其次，如果管脚不一致，肯能需要改硬件或者是改软件；
最后，换芯片其实又有一定风险的，你需要对更换后的MCU、稳定性、抗干扰能力进行大量的测试，尤其是一些不被广泛使用的国产MCU。甚至有时你的产品在测试、甚至是小批量是产后没有问题，产品出去后都还有可能会有问题。

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