uC：也許是物聯(lián)網(wǎng)的最后一粒塵埃

也許，uC這個詞從來沒有正式出現(xiàn)過，但它所代表的那些6腳、8腳單片機正變地越來越常見，正在逐漸模糊核心處理器和外圍分立元件之間的界線，并有逐步替代基礎(chǔ)數(shù)字邏輯功能、小型數(shù)字模擬混合芯片的趨勢。因為它小、低成本、功能精干…對于這個越來越智能化的世界，這個單片機里的小不點也許會成為物聯(lián)網(wǎng)這張網(wǎng)上的最后一?！皦m?！?。

uC，一個“然后…就沒有然后”的名詞

十余年前，我曾在美信一款充電IC MAX1640的數(shù)據(jù)手冊上，看到一個名詞：uC。

那時候我對所有新概念都好奇，見到啥我都會一通搜索，然后…就沒有然后了。 不信，你現(xiàn)在也可以搜搜去，記住，是uC,不是UC，那是瀏覽器。不是芯片。

我只能從上下文猜測，這個uC指的應(yīng)該是一個能檢測電壓又帶判斷功能的芯片。那時候我已經(jīng)接觸過51單片機，所以猜到uC指的是 uController。對，u（mju）是um(微米)那個u。

但后來，我再也沒有在任何地方看到uC這個名詞，因此我一直認為當(dāng)年寫這份datasheet的美信工程師取名字非常有創(chuàng)意。

通常，我們把單片機統(tǒng)稱為MCU（現(xiàn)在隨著外設(shè)的功能越來越強大，兼具數(shù)字模擬功能，逐步升級到SoC，即片上系統(tǒng)）。MCU的全稱是Micro Controller Unit。雖然它沒有被寫成mC。美信在資料中稱uC，顯然就是對應(yīng)于MCU的這個說法——因為它認為只需要一種功能比MCU更簡單更低端的微控制器就可以實現(xiàn)，因此稱其為uC。

連這個詞都沒搜到，那在現(xiàn)實中上哪去找uC呢

Microchip：全球首款6腳單片機的締造者

一向善于換關(guān)鍵詞搜索東西的銳評辛，很快就找到了PIC的8腳單片機，這是可以被稱為uC現(xiàn)實版的單片機。甚至…PIC還有6個腳的，簡直了！

PIC系列單片機來自美國的微芯（Microchip）,作為一家全球頂級半導(dǎo)體廠商，它一直銳意創(chuàng)新，引領(lǐng)行業(yè)的方向。首款6腳單片機，就是由PIC在2004年推出，當(dāng)時號稱全球最小單片機：首批有四款：PIC10F200、PIC10F202、PIC10F204及PIC10F206。

PIC單片機系列覆蓋了8位、16位到32位，型號極多，以不同的資源、配置的廣泛混搭而著稱于世?？梢哉f，不管你要做什么，從簡單的小家電控制到復(fù)雜的電機控制系統(tǒng)，你總能找到一款合適的PIC。

在國內(nèi)，由于PIC價格相對較高——主要是吃了匯率的虧，加上編程器昂貴（還有開發(fā)環(huán)境，都是獨家所有，就算是盜版、山寨也要大幾百），所以在國內(nèi)用的不算多。

但在歐美，它頻繁出現(xiàn)在各類電子制作里，其中最重要的就是它出現(xiàn)在大學(xué)課本中，這使得它在歐美受眾非常廣泛，以它構(gòu)建的產(chǎn)品，DIY非常多。

所以，市面上一直有大量的PIC模仿者，其中以臺系為最甚，許多主打高性價比的低成本MCU，都在模仿替代它。近年逐漸崛起的國產(chǎn)半導(dǎo)體，也正在走這條臺系廠商的老路。

這其中，就包括了大量的6腳、8腳超小封裝單片機。

小uC,大用途

對于當(dāng)年只見過DIP40的51單片機，頂多也就見過DIP20的AVR，還是一個學(xué)生仔的我來說，內(nèi)心的震撼是可想而知：6個腳？！能，能用嗎？

事實上，不僅能用，而且這些小的就跟一個555一樣的uC單片機簡直就像變成了蒼蠅的孫猴子，無所不能。

其實我們不常用的電子膠

最初微芯推出全球最小6腳單片機時，主打的一個作用是電子膠，這個電子膠是個什么東西呢？

在設(shè)計復(fù)雜印刷電路板PCB時，萬一出現(xiàn)了設(shè)計缺陷，如果整板改動，影響很大，耗時也很長。而且涉及的改動往往不是簡單的飛線，通常會涉及一些功能、信號的改變，這個時候，如果用這種小封裝單片機，就可以快速地、靈活地進行改動。

然而小型數(shù)?；旌舷到y(tǒng)我們很需要

然而“電子膠”我們一般很少用，畢竟我們誰都不是去做超復(fù)雜PCB的。但，作為一個低成本化的兼具了數(shù)字邏輯和模擬功能的小型系統(tǒng)，6腳8腳uC就大顯神威了。

前面提到，首款6腳單片機在2004年推出，緊接著在2005年，微芯又推出了帶ADC版本的PIC10F220和PIC10F222。

不要小看ADC這個外設(shè)，大多數(shù)應(yīng)用場合，我們對ADC的精度和速度要求都不高，這種時候直接使用帶ADC的單片機，往往是我們最喜歡的方案。

就拿我前面提到的是在MAX1640上應(yīng)用為例子。

其實這個功能非常簡單，就是要判斷鋰電池的電壓當(dāng)前處于什么狀態(tài)：

1. 低于3.2V（或者3.4V），此時鋰電池過放。

2. 高于4.2V（或者4.4V），此時鋰電池過充。

3. 兩者之間，此時鋰電池處在正常充放電過程。

如何實現(xiàn)呢？如果沒有單片機，我能想到的最簡單的方案就是用電壓比較器，比如LM339。對于這個場合來說需要上下限兩個電壓判斷，那么，用兩路比較器LM393會更經(jīng)濟，并且節(jié)省空間。

但即使是這樣，LM393本身是一個14腳的芯片，體積較大。再加上電阻——而且在這里，為了檢測更精準(zhǔn)，電阻可能還得用1%的精密電阻，成本又高了。

但如果采用uC，只要一個有一路ADC的6腳單片機就完事了。ADC接電池電壓，然后以兩路IO輸出邏輯電平。電路得到大幅簡化，面積小了很多，成本也明顯下降。

以此類推，以往我們常用的555、時鐘電路、觸發(fā)器、時序等電路，它們一個芯片通常只能實現(xiàn)單一功能，而即使是很簡單的電路，也不是一個邏輯功能芯片就能完成的，這就往往需要同時使用好幾塊芯片，而且彼此之間的連線還復(fù)雜。

何況還要模擬功能呢？比如電壓檢測，這個時候，如果使用單片機就會變得非常簡單——因為單片機內(nèi)部集成了許多基礎(chǔ)的數(shù)字部件，如定時器，波形發(fā)生器，并可由編程完成時序、邏輯判斷。

隨后，以集成ADC為始點，所有單片機都開始加入DAC、模擬運放功能，這就使得小小的單片機具備了數(shù)字模擬混合系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)……這一下子它的潛在應(yīng)用范圍就更是無處不在。當(dāng)年，MSP430就是這樣被TI推向我們學(xué)生仔的。

大單片機？小單片機？

做電子的都知道，單片機是一個碎片化程度非常高的市場。永遠有你沒聽說過的小廠商，永遠有你沒聽過的型號。

比如當(dāng)年銳評辛入行的第一個兩萬行項目，用的就是美信的MAXQ1050，有用過的，或者聽過的也行，麻煩請在評論區(qū)吱一聲，讓我知道我并不孤獨。

如果我們以單片機最根本的配置指標(biāo)，也就是FLASH和RAM來衡量的話，其實我們可以清晰地看到單片機的一個演進過程。

以當(dāng)前最熱門的STM32來說，2007年，意法半導(dǎo)體推出的STM32F103，當(dāng)時它憑借“72Mh、高頻主時鐘……”的高性能橫空出世，比起曾經(jīng)AT89S52（8051的代表機型）的12Mhz（實際只是1Mhz主時鐘，因為12分頻）、8KB Flash、 256B RAM，STM32簡直碉堡了有木有！讓年少的我當(dāng)時淚流滿面了很多天。

隨后，STM32越來越流行，2007到2017年這十年間，它賣出了16億顆，成為當(dāng)之無愧的大主流。十年間，STM32在原來F1、F2的基礎(chǔ)上，發(fā)展出了F3、F4以及低成本路線的F0，和低功耗系列的L0、L4，同時還推出了更低成本的STM8系列——采購過芯片的都知道，芯片價格拼到最后看的都是引腳數(shù)和晶圓面積。

最終，ST的STM32/STM8系列基本涵蓋了FLASH從32K到1M，RAM從1K到256K的范圍，引腳也從最少的20腳到多達兩三百個腳，價格從五六塊錢到上百之間不等，基本可以說一統(tǒng)江湖，妥妥的走了一條當(dāng)年P(guān)IC的老路啊。（也不知道是誰給的勇氣，PIC至今還是高高在上的不降價，抗干擾逆天了不起啊……）

最近STM32推出的H7系列已經(jīng)到了微處理器（MPU）的水準(zhǔn)，也就是所謂的跨界的處理器，它們開始模糊了通常用于工業(yè)控制的微控制器和高端復(fù)雜運算的微處理器界線。

但最讓銳評辛激動的…其實還是ST終于推出了8腳單片機！雖然是STM8，不是ARM，不過都8個腳了，還要什么自行車呢？

總的來說，單片機和傳統(tǒng)PC以及工控機是兩個截然不同的發(fā)展路線，后者不斷走向更高性能（而維持價格基本不變或者稍微降低）、更高集成度等越來越高端霸氣上檔次的路線。

而單片機則不同，一開始，它也在走這條價格不變配置不斷推升的路線，最終總推到讓我們這些行業(yè)老鬼見著傷心聽了感動的地步。

但是，通常它就止于此，不會繼續(xù)往前發(fā)展。因為這個時候它基本上已經(jīng)跨過了邊界，就像STM32H7，NXP的i.MX最新系列，已經(jīng)進入了微處理器的階段。

反而我們會看到，單片機也在往另一個方向發(fā)展，降低配置，甚至低到比最初的產(chǎn)品還要低。隨之還有減小封裝，比如越來越廠商推出的8腳，14腳，20腳的小封裝單片機上，當(dāng)然最重要的還有就是，價格一定要一跌再跌，跌到讓你感動為止……

智能塵埃，物聯(lián)網(wǎng)世界的最后一厘米

和所有概念一樣，物聯(lián)網(wǎng)從被提出來，經(jīng)歷了喧囂塵上，言必提及，然后現(xiàn)在似乎成為明日黃花，很少有人再泛泛談物聯(lián)網(wǎng)，而是談工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、智能家居、可穿戴和車聯(lián)網(wǎng)等具體應(yīng)用——這在某種程度上來看，也代表著物聯(lián)網(wǎng)的成熟，畢竟有真實應(yīng)用可深入做下去，不用再拿大一統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)概念去忽悠人。

還在大學(xué)的時候，我經(jīng)?？吹揭恍I(yè)的行業(yè)雜志的文獻里提到智能塵埃。

今天我們經(jīng)常提到的“智能硬件”這個詞，就是具有“智能”的電子設(shè)備，設(shè)備的智能來自于它嵌入了帶有物理量感知能力和邏輯判斷功能的電路。智能塵埃這個概念非常好理解，就是隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，可預(yù)期智能硬件的體積會越來越少，越來越無處不在，滲透到生活的方方面面，如同沙粒、塵埃一樣，從而更廣泛，更大規(guī)模地嵌入物理環(huán)境，實現(xiàn)更加精細粒度的感知、控制。

不知道你怎么看，銳評辛眼里的物聯(lián)網(wǎng)世界，最后就應(yīng)該是智能塵埃遍布世界的樣子。

智能塵埃，也叫智能微塵，這個概念要比物聯(lián)網(wǎng)早得多，早在1996年，就由伯克萊加州分校的教授斯托弗·皮斯特（Kristofer Pister）提出來了，當(dāng)然，如此前瞻性的東西往往源于軍事目的。

20多年過去了，至今我們都沒見過這種東西在生活中的應(yīng)用。

即使在軍事領(lǐng)域，也還沒成為現(xiàn)實。各類大片中，最常見的就是壯觀的四軸飛行器陣列，像一群鳥一樣，和龐大無比的擎天柱式的巨大機器人形成了強大的對比。

幾年前，我還在新聞上看到美軍推出了一個大小比普通蒼蠅稍微大一點的微型飛行機器人陣列。

但以上這些，都只是在軍事領(lǐng)域，和我們普通大眾的生活關(guān)系不大，何況你說一只蒼蠅上是得有多少塵埃??？

當(dāng)然，按照銳評辛看來，像不像塵埃這么小、這么密的程度，其實不重要，重要的是，讓我們可以對盡可能多的節(jié)點，進行判斷和控制。

塵埃無孔不在，正是因為它的小。

塵埃處處都是，因為它不金貴。

塵埃萬古長存，因為它不需要喂養(yǎng)。

智能硬件要“塵?；?，首先就是小，小到足以嵌入任何粒度，不金貴，所以才能大規(guī)模鋪設(shè)。不需要特別喂養(yǎng)，指的是低功耗——雖然今天這些6腳8腳uC并不是低功耗之最，但因為本身體量小以及特殊的應(yīng)用方式——大多數(shù)長期睡眠，只在一個很短的時刻激活工作，因此，非常好“養(yǎng)活”。

無疑，能讓智能塵埃這個概念真正落地的，非uC不可。但即使在“智能硬件”大行其道的今天，我很驚訝的發(fā)現(xiàn)：uC,這種只有6個腳，8個腳的超小型單片機，在現(xiàn)實生活中使用的程度并沒有我曾經(jīng)以為的那么廣泛。