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  • 被称为最牛的转正备胎的华为海思麒麟芯片叫做单片机

    中国是全球最大的手机消费国,但其自主研发的半导体芯片相对落后,我们的核心芯片大部分依赖进口。自中兴、华为事件以来,公众终于明白了自主研发芯片的重要性。

    华为的海思麒麟芯片,号称最佳归一化备胎,是一款多核处理器,应用于手机等移动设备。

    但是我们生活中的很多电子设备都不需要这么强大的功能,只需要重复简单的指令即可。还有另一种不同于处理器的芯片,称为微控制器。

    1、什么是微控制器

    单片机(Single-Chip Microcontroler)是在芯片上实现计算机功能的。采用集成电路处理技术,将处理器、存储器、定时器、通信接口等功能集成在一个芯片上。在工业控制领域,消费电子领域有着广泛的应用。

    MCU不断扩展其功能,逐渐形成了一个新的名字,和漫威电影宇宙一样,也叫MCU(Microcontroller Unit)。因为现阶段名称的定义还不是很清楚,所以在本文中,我们可以先认为单片机和MCU指的是同一个东西。

    单片机

    有很多方法可以对微控制器进行分类。根据处理器的带宽8051片上可编程系统原理及应用,可以分为4位、8位、16位或32位。这个位数表示处理器一次可以处理多少位二进制数据。

    带宽就像高速公路。在相同的车流量下,多车道车辆比单车道车辆通行速度更快,但同时成本也会更高。

    目前市面上的32位单片机已经占据了单片机的主要市场。据智研咨询公司32位MCU行业报告显示,2016年我国32位及以上MCU市场规模已达到41.59亿。年增长率超过10%。

    但是,8位单片机并没有被完全淘汰,32位及更高速度的单片机也从8位单片机一点一点地发展起来。

    2、8051——划时代的产品

    最早的 8 位微控制器由美国英特尔公司于 1980 年推出。但它的型号标识的不是1980年,而是80C51。

    单片机开发

    生产此类微控制器的制造商包括英特尔、飞利浦、ATMEL 等。这些芯片的数据结构都来源于80C51,所以以后统称为51单片机。

    目前,该校MCU课程仍在教授51个MCU。51单片机在产品领域仍有应用。

    根据市场分析机构IC Insights的数据,2018年全球8位MCU市场规模约为78亿美元,市场份额仍占41%左右。

    价格方面,8位单片机几元左右,32位单片机十几元。因此,在具体的应用领域,8位MCU还是有一席之地的。

    周易之教授对物联网的点评:

    8 位 MCU 肯定会继续使用。

    物联网需要铺设更多的传感器,成本必须足够低。8位微控制器的价格优势,足以在数据量较小的物联网场景中使用。虽然市场正在萎缩,但它不会很快死去。

    再比如现在流行的无线充电,曾经流行的共享单车智能锁,日常生活中随处可见的咖啡机,四轴飞行器,数字电源,鼠标,门禁等等,8位微控制器都可以看到。

    据CSDN平台称,某共享单车锁被硬件智能制造协同平台上的一篇博文拆解。它使用的控制芯片是TI的CC2541芯片,是一款带蓝牙功能的51单片机。

    电子锁内电路板

    8 位 51 MCU 也将用于无人机的控制。2016年1月,乌克兰拆解了俄罗斯海鹰-10无人侦察机。除外壳外,内部电子元件均为进口。点火器来自日本SAITO,卫星定位来自瑞士Ublox等。

    在这个跨国产品中发现了两个中国成分。深圳聚合源的锂电池和STC的51单片机。

    3、国内唯一51单片机

    国内研发生产的8位51单片机,最著名的是STC公司。

    如果你打开STC的官网,你会发现该网站的所作所为真是骇人听闻,堪比泥石流。

    与最流行的32位stm32单片机公司ST漂亮简洁的网站相比,STC的网站就像是一个巨大的产品文档目录。

    STC官网截图

    ST官网截图

    虽然有人觉得这样的设置,但是不用点击进入下级目录,访问数据还是很方便的。但是,这种带有山寨感的网站风格,让不知情的人以为是误入了传销组织的网站。

    STC是SysTem Chip(系统芯片)的缩写。创始人姚永平在网上几乎找不到太多的个人信息。他只能通过别人写的几篇博文来认识。

    姚永平

    姚永平曾经给自己的公司取了三个别名:香港宏晶科技有限公司、深圳宏晶科技有限公司、南通国芯微电子有限公司。应该是1999年公司在深圳开始的终于选择了第三个名字,2017年更名为江苏国信科技有限公司。

    据山东大学陈贵友教授介绍,姚永平毕业于东南大学,父亲是一名老志愿军。

    “我父亲1951年17岁就加入中国人民解放军第十二军,参加了著名的抗美援朝‘上甘岭战役’,获二等功2个,三等功3个功勋。回国后,立即被推荐到昆明陆军学院继续深造。”

    这也是姚永平最终走上自主研发生产单片机的创业之路的原因。因为在这种家庭环境下,对国家的使命感和责任感会非常强烈地指导他的人生选择。

    “我的创业也是被逼出来的。1997年,我在南京做研发,但公司无法继续下去。我被我的导师林博士卖给了深圳的美国企业Amlogic。我用8032CPU和DSP作为VCD8051片上可编程系统原理及应用,后来我帮助卓然(美国卓然有限公司)制作了世界上第一张超级VCD,然后卓然进入中国,挖来我们组建他们的研发团队,之后我无处可去安定下来,只好自己创业,用8032CPU做单片机。”

    Super VCD是当时介于VCD和DVD之间的一种视频数据光盘存储方式,画面清晰度高于VCD。这也是当时对抗DVD垄断视频格式的一种手段。但最终变成了鸡肋,被市场淘汰。

    但这段经历给了姚永平足够的技术积累。以及必须拥有自己的国货的紧迫感。

    STC公司标志

    网友们是这样评价姚永平的:

    “他可以说是国内嵌入式行业真正的专家,自创立STC以来,一直专注于51单片机。”

    “从产品定义、文档设计到技术支持,他全身心投入到51单片机,被认为没有前途,将被ARM(32位单片机)取代。宣传,但靠自己做技术支持,得到技术人员的真实想法,规划产品。”

    “当其他51单片机厂商退出时,他坚信这是一个更好的机会。因为他们的退出只是把原有的市场让给了STC,这样STC的规模才能做大。”

    “他认为,单片机最基本的要求就是数量大,谁掌握了规模,谁就能把它做大,这才是本质。”

    最终,51单片机成就了姚永平的事业。STC51单片机的特点总结如下。

    在同类型的芯片中是比较快的。此功能可用于灯光调光领域,有效减少灯光闪烁。供应稳定。因为是国产芯片,所以不受价格和供货渠道的影响。就像文章开头提到的中兴被制裁后的困境一样,可想而知,稳定的芯片供应是电子产品生产的保障。易于下载和编程。串口直接下载,不需要像其他国外芯片那样配备昂贵的编译器。立足于低端市场,价格和性能非常具有优势。此外,它在学校教学领域也占有一席之地。

    此外,8位51单片机在教学领域也有自己的独到之处。

    从8位51位单片机一步步入手,是快速掌握技术的重要手段。不可否认,有些人直接从 32 位微控制器学习。不过笔者的学习经验认为,从8位单片机入手,再接触32位单片机,是适合普通人的学习路径。

    STC的data sheet的附录里其实有一章,就是姚永平对51单片机教学的看法。

    “本科一门课只有64个学分,甚至很多只有48个学分。学生可以利用这些学分学习51个单片机,制作完整的成品。如果用48个学分学32位单片机,那学生只能做一个函数调用。”

    姚永平追求的是计算机技术的本土化和普及化。这也是很多科技背景的中国企业家的追求。因此,STC单片机真的就像一朵奇特的花,生长在中国芯片相对贫瘠的土地上。

    4、STC生态链失败

    一个单片机芯片本身无法支撑一个商业帝国。需要的是生态链的产品生态。

    姚永平所在的STC公司在这个方向上比较薄弱,所以在32位单片机流行的时候,他的公司处于不温不火的状态。

    小米是国内行业生态链中最好的公司之一。小米提出的竹林理论形象描述了什么是生态链。

    生态链公司的内部就像竹林中的竹子。竹子通过根系相互交流,相互提供养分。老竹死了,新竹才能诞生。有的竹子养分不足,其他的竹子可以过来补上,保证竹林一年四季常绿。

    除了芯片,MCU 生态系统还包括硬件、嵌入式软件和软件开发工具,以及技术文档。

    ST公司生态链

    硬件部分包括评估和开发板、调试器和生产工具。

    与STC的产品相比,32位微控制器龙头企业ST的两个系列8位微控制器中的S系列配备了一块评估板和三块探索套件板。L 系列配有两个评估板和两个探索套件板。

    评估板和探索套件专为不同的用户而设计。Discovery Kit除了芯片的核心功能外,还附带了一些外设。另一方面,评估板是最昂贵的,并且具有最全功能的外围设备。

    仅靠硬件不足以让微控制器运行,还需要将程序写入其中。这时就需要生态链的嵌入式软件和软件开发工具。

    嵌入式软件包括硬件驱动程序、实时操作系统和各种应用模块等。

    硬件驱动ST公司最初采用库函数模式。也就是我们可以在网站上下载库函数文件在开发时使用。

    但它的缺点是不直观,需要单独设置各个模块的功能。如果要修改别人的例子或者自己的程序,经常会出现忽略某个模块配置,导致程序运行失败,排查问题需要大量时间的情况。官员跟踪和更新图书馆功能也不方便。

    此外,新手上手难度较大。新手一开始接触,就得看大段代码,很快就会失去学习的兴趣。

    目前ST公司推出的硬件驱动STM32CubeMX,将内部模块的功能和IO口的配置都变成了图形交互界面。一目了然,大大提升了交互感,在如今看图的时代使用起来会非常的方便。还可以吸纳更多的新用户,提高老用户调试程序的效率,为后续的更新提供一个很好的途径。

    RTOS 是实时操作系统(Real Time Operating System)的缩写。它可以为嵌入式系统提供类似于Windows系统的多线程应用环境。

    软件开发工具ST兼容第三方开发系统,最常用的是美国的Keil。Keil最初用于51单片机,后来推出了ARM版本,兼容ST的嵌入式系统。

    ST公司今年也针对自己的生态链推出了自己的开发系统STM32CubeIDE。STM32CubeMX底层驱动集成了C语言开发环境,增加了使用其生态链产品的粘性。

    在技​​术文档方面,除了常规的数据手册和参考手册外,ST公司还提供了大量的应用笔记,为开发者提供了很好的开发范例。

    5、总结

    STC公司及其8位51单片机为众多单片机领域的开发者提供了进入该行业的钥匙,也是国内芯片设计和生产的先行者。

    虽然随着时代的发展,有些跟不上潮流。时间会流逝,未来STC可能不复存在。但这种锲而不舍、特立独行、钻研到底的精神,以及对技术普及的责任感,将永存。在中国芯片的短暂历史中,他留下了不可替代的名字。

    – 结尾 –

    作者:米兰之翼。一个一手搞科研,一手照顾宝宝的爸爸。图片来自网络,文章欢迎评论指正。

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