面對(duì)市場(chǎng)上琳瑯滿(mǎn)目的MCU(微控制器)產(chǎn)品，工程師選擇時(shí)主要考慮哪些因素？“綠色設(shè)計(jì)”正當(dāng)?shù)?，工程師行業(yè)內(nèi)所談的綠色設(shè)計(jì)概念到底如何？ MCU市場(chǎng)中，目前產(chǎn)品呈現(xiàn)哪些特點(diǎn)？為什么8位市場(chǎng)并沒(méi)有向很多分析家所判斷的那樣迅速被拋棄，而是充滿(mǎn)了活力？“減碳”和“綠色”正成為社會(huì)共識(shí)，因此用戶(hù)也要求MCU廠(chǎng)家提供“綠色MCU”，這“綠”又體現(xiàn)在哪些方面？
　
　　有業(yè)內(nèi)資深人士說(shuō)：MCU的工程師和客戶(hù)在選擇MCU時(shí)一般會(huì)考慮以下幾個(gè)因素：首先制造商為推出迎合市場(chǎng)“低碳”需求的產(chǎn)品，所強(qiáng)調(diào)的MCU是否具備更低功耗；其次，MCU的選擇是否提供低的總體系統(tǒng)成本、可重復(fù)使用性、芯片性能(包括處理能力、功耗、外設(shè)等)；其三，不同MCU的熟悉程度和是否易于開(kāi)發(fā)，MCU供應(yīng)商是否提供完善的技術(shù)支持、軟件、工具及配套產(chǎn)品。
　
“綠色設(shè)計(jì)”是不可回避的時(shí)代命題
　
　　中國(guó)科學(xué)院院士、北京大學(xué)微電子研究院首席科學(xué)家王陽(yáng)元在其主編的《綠色微納電子學(xué)》一書(shū)中有這樣一段論述：未來(lái)集成電路產(chǎn)業(yè)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力是降低功耗，不再僅以提高集成度，即減小特征尺寸為技術(shù)節(jié)點(diǎn)，而以提高器件、電路與系統(tǒng)的性能與功耗比作為標(biāo)尺。
　
　　因此，對(duì)于先進(jìn)電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工程師來(lái)說(shuō)，如何采用更為先進(jìn)的電子器件，為人類(lèi)提供更為節(jié)能的電子產(chǎn)品，已經(jīng)成為新的歷史使命?？梢哉f(shuō)，“綠色設(shè)計(jì)”正成為一道不可回避的“時(shí)代命題”。
　
　　對(duì)于應(yīng)用電子工程師而言，首先，“綠色設(shè)計(jì)”不僅僅意味著使用符合RoHS環(huán)保法規(guī)的元器件，更為重要的是設(shè)計(jì)出工作穩(wěn)定、性能可靠、功能強(qiáng)大、質(zhì)量?jī)?yōu)良、經(jīng)濟(jì)耐用的電子產(chǎn)品，以減少電子垃圾和廢舊電池，這就需要我們建立新的“綠色設(shè)計(jì)”理念。
　
　　記者采訪(fǎng)了安陽(yáng)工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院副院長(zhǎng)秦長(zhǎng)海教授。秦教授認(rèn)為，真正做到“綠色設(shè)計(jì)”并不容易，一方面要求工程師擁有深厚的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)水平，同時(shí)要把它當(dāng)成一種習(xí)慣。這需要從學(xué)生時(shí)代就要開(kāi)始進(jìn)行“綠色設(shè)計(jì)”理念的教育，養(yǎng)成節(jié)能為先的設(shè)計(jì)習(xí)慣。
　
　　而一位資深工程師——深圳應(yīng)用電子工程的戴上舉先生則表示，現(xiàn)在各種電子產(chǎn)品都有節(jié)能方面的市場(chǎng)準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)，如果達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)就無(wú)法進(jìn)入市場(chǎng)。這些也迫使工程師們要盡量選用低功耗的電子元器件，運(yùn)用更為合理的電路設(shè)計(jì)來(lái)達(dá)到系統(tǒng)低功耗的目標(biāo)，最終做到“綠色設(shè)計(jì)”。
　
　　因此，不論是現(xiàn)在搞電子設(shè)計(jì)的工作者還是準(zhǔn)備學(xué)習(xí)電子技術(shù)的初學(xué)者，在搞電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的同時(shí)，要倡導(dǎo)“綠色設(shè)計(jì)”的理念，設(shè)計(jì)出更多的“環(huán)保產(chǎn)品”和“節(jié)能產(chǎn)品”，這也是從事電子設(shè)計(jì)的工程師們?yōu)榱吮Ｗo(hù)地球應(yīng)盡的特殊義務(wù)。
　
MCU——綠色節(jié)能的先鋒官
　
　　應(yīng)用電子工程師在實(shí)現(xiàn)綠色電子設(shè)計(jì)的過(guò)程中，離不開(kāi)低功耗的電子零部件，作為電子系統(tǒng)的核心部件，MCU當(dāng)仁不讓地成為節(jié)能先鋒。
　
　　因此，圍繞MCU來(lái)做好系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)，成為這些工程師必須率先考慮的項(xiàng)目。
　
　　戴上舉工程師用自己的開(kāi)發(fā)經(jīng)歷證明，購(gòu)買(mǎi)一款高性能、低功耗的MCU替代原有器件，雖然單個(gè)器件的成本可能會(huì)增加，但是由于新型MCU可能會(huì)減少其他元器件的數(shù)量，從而使總體成本TCO得到降低，同時(shí)還得到了系統(tǒng)性能的提升。
　
　　而以瑞薩電子為代表的跨國(guó)生產(chǎn)商，為了滿(mǎn)足應(yīng)用工程師們所關(guān)注的——“綠色設(shè)計(jì)”、“低TCO”和平臺(tái)化應(yīng)用，目前正不斷推出低功耗、高性能的MCU產(chǎn)品，從而推動(dòng)著MCU的應(yīng)用不斷深化。
　
　　比如，2010年12月2日，瑞薩電子（中國(guó)）宣布在大中國(guó)區(qū)推出超低功耗的新型RL78族微控制器（MCU），這一產(chǎn)品群可實(shí)現(xiàn)更低的功耗、更優(yōu)的性能和更高的集成度，并可提供強(qiáng)大的移植路徑，適用于包括電池供電設(shè)備和家用電器在內(nèi)的大量應(yīng)用。
　
　　——顯然，在實(shí)現(xiàn)更高性能的基礎(chǔ)上，RL78族明顯是為了滿(mǎn)足工程師們以上3大必答命題作業(yè)“含匙而誕”的。為讓更多工程師了解這一族新品，本報(bào)記者專(zhuān)門(mén)走訪(fǎng)了瑞薩電子大中國(guó)區(qū)MCU產(chǎn)品中心的邱雯佳工程師。
　
　　邱工程師在接受本報(bào)記者采訪(fǎng)時(shí)首先說(shuō)，“新MCU完美融合了原瑞薩科技R8C族的高性能外圍功能與原NEC電子78K的低功耗、高性能架構(gòu)。憑借該族產(chǎn)品，瑞薩電子將能提供滿(mǎn)足地球環(huán)境與市場(chǎng)所需的解決方案，即：實(shí)現(xiàn)超低功耗、更廣泛的產(chǎn)品種類(lèi)及更優(yōu)化的系統(tǒng)性?xún)r(jià)比”。
　
RL78族實(shí)現(xiàn)業(yè)內(nèi)最低功耗
　　RL78族在其運(yùn)行模式下實(shí)現(xiàn)了70uA/MHz、RTC+ LVD活動(dòng)狀態(tài)下的0.7uA超低功耗。
　
　　“最低功耗”首先依托于生產(chǎn)工藝的提升。邱工程師告訴記者，RL78族基于瑞薩電子最新的130納米（nm）工藝，設(shè)計(jì)能效高——在32MHz的工作頻率下，可達(dá)到41 DMIPS的性能。

圖：運(yùn)行模式下功耗(µA/MHz)

　　同時(shí)，邱工程師還向記者介紹了RL78族 MCU新推出的一種獨(dú)特的低功耗模式——“貪睡模式”。工程師大都知道，在電池供電的大部分應(yīng)用中，CPU將很多時(shí)間用于功率降低或休眠模式。因此，實(shí)現(xiàn)低功耗非常關(guān)鍵的一點(diǎn)是微控制器能提供極具吸引力的電源模式、喚醒源和啟動(dòng)時(shí)間選擇，以便設(shè)計(jì)人員能夠優(yōu)化外設(shè)活動(dòng)和恢復(fù)時(shí)間來(lái)滿(mǎn)足應(yīng)用需求，并最大限度地使用現(xiàn)有的可用能源——在RL78族的“貪睡模式”下，可以在貪睡模式和STOP模式之間進(jìn)行切換，一旦收到了正確的A/D信號(hào)或者是串口通信信號(hào)的情況下就可以自動(dòng)切換，喚醒到運(yùn)行模式。

圖：貪睡模式說(shuō)明：狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖

　　“貪睡模式”非常適用于家電當(dāng)中的傳感器應(yīng)用——因?yàn)榭梢允勾龣C(jī)時(shí)間更長(zhǎng)。比如，在采用了RL78族的數(shù)碼相機(jī)或手機(jī)的副控制器中，因?yàn)樵撃Ｊ?，其所搭載的乘加法器能夠在減輕CPU內(nèi)核工作負(fù)荷的同時(shí)，進(jìn)行電機(jī)、電源控制所必須的定時(shí)器控制，這就使傳感器不需要經(jīng)常喚醒鋰電池進(jìn)行電量檢測(cè)，或時(shí)鐘的工作，這就大大節(jié)省了電量的消耗。
　
外圍電路集成，幫助用戶(hù)實(shí)現(xiàn)低TCO
　　盡力降低采購(gòu)成本永遠(yuǎn)是用戶(hù)的期待。瑞薩電子一直在為此努力：如將原先外部的外圍電路集成到MCU中，首先可使系統(tǒng)成本得以降低，同時(shí)能縮小安裝面積，這就同時(shí)滿(mǎn)足了用戶(hù)需要提供給消費(fèi)者功能“越來(lái)越多”、尺寸“越來(lái)越小”產(chǎn)品的需求和用戶(hù)自身采購(gòu)成本不增加的需求。
　
　　邱工程師介紹，具備眾多的外圍IP一直是瑞薩電子產(chǎn)品的一大優(yōu)勢(shì)。比如RL78繼承了R8C的高性能外圍功能，以及高精度OCO、CPU工作時(shí)可高效擦寫(xiě)data flash的BGO（Back Ground Operation）功能、長(zhǎng)期以來(lái)一直獲得業(yè)界口碑的DTC（Data Transfer Controller）、在電機(jī)及電源控制方面取得眾多成績(jī)的高性能定時(shí)器等，因而實(shí)現(xiàn)了低功耗、高速擦寫(xiě)、小塊容量閃存、高性能CPU內(nèi)核等優(yōu)勢(shì)。
　
　　同時(shí)，上文所提到的RL78族采用的130納米（nm）先進(jìn)工藝可令片上元件達(dá)到更高的集成度，例如：能夠集成32MHz ±1％的片上振蕩器，集成支持后臺(tái)運(yùn)行的可擦寫(xiě)100萬(wàn)次的數(shù)據(jù)閃存，并且支持1.6至5.5伏（V）工作電壓。

　　其中，邱工程師向記者特別介紹了全新的內(nèi)置32兆高精度片上振蕩器，其精度達(dá)到了1%——對(duì)于UART通信來(lái)說(shuō)，以往內(nèi)置串口的精度往往達(dá)不到需求，而如今有了RL78族，客戶(hù)就可以把外置晶振省略了。因此就在不增加用戶(hù)成本的基礎(chǔ)上，圓滿(mǎn)解決了這一問(wèn)題。
　
滿(mǎn)足用戶(hù)“平臺(tái)化開(kāi)發(fā)”普遍需求
　　據(jù)邱工程師介紹：“目前，國(guó)內(nèi)制造類(lèi)企業(yè)實(shí)力明顯增強(qiáng)，他們對(duì)于‘平臺(tái)化開(kāi)發(fā)’有著普遍而強(qiáng)烈的需求。而RL78完全考慮到了這一點(diǎn)，產(chǎn)品種類(lèi)非常廣泛。該族首批問(wèn)世產(chǎn)品系列為RL78/G13和RL78/G12，這2個(gè)系列產(chǎn)品被定位為通用產(chǎn)品”。
　
　　其中，20引腳~128引腳，2K~512K字節(jié)，RL78族有產(chǎn)品共計(jì)302種。目前已問(wèn)世的RL78/G13系列具有最大32MHz工作、20～128引腳、16k～512k字節(jié)的超廣泛產(chǎn)品線(xiàn)。RL78/G12系列作為最大24MHz工作、20～30引腳、2k～16k字節(jié)的產(chǎn)品范圍，其目標(biāo)是比RL78/G13更為密集的產(chǎn)品線(xiàn)。封裝方面，RL78族采用了LGA（Land Grid Array）、FBGA（Fine pitch Ball Grid Array）、QFN（Quad Flat Non-leaded Package）、LQFP（Low Profile Quad Flat Package）、TQFP（Thin Quad Flat Package）、SSOP（Shrink Small Outline Package）等各種封裝。據(jù)記者了解，預(yù)計(jì)1年以后，包括封裝種類(lèi)在內(nèi)，RL78族的產(chǎn)品種類(lèi)將超過(guò)700種。
　
RL78族，全力為用戶(hù)開(kāi)發(fā)提供綠色、高效支持
　　邱工程師強(qiáng)調(diào)：“RL78符合歐洲家電安全規(guī)格（IEC60730），硬件上搭載了規(guī)格基準(zhǔn)所必須的功能?？稍跍p輕CPU負(fù)荷的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)更高速的軟件處理，還集成了可防止存儲(chǔ)器異常存取的RAM保護(hù)等軟件無(wú)法處理的功能”。同時(shí)，瑞薩電子正致力于可供所有MCU內(nèi)核使用的通用開(kāi)發(fā)工具的研發(fā)。軟件開(kāi)發(fā)工具由集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE：Integrated Development Environment)的驅(qū)動(dòng)器自動(dòng)生成工具、編譯器、調(diào)試器等組成。使用簡(jiǎn)單的GUI可使所有MCU的軟件開(kāi)發(fā)在同一操作下完成。硬件開(kāi)發(fā)工具則包括OCD（On-Chip Debugger）、閃存燒寫(xiě)器等，以幫助用戶(hù)縮短開(kāi)發(fā)周期、提高產(chǎn)品品質(zhì)。
　
　　據(jù)了解，今后瑞薩電子還將會(huì)迅速擴(kuò)大RL78系列產(chǎn)品的陣容，并將其視為為各個(gè)市場(chǎng)降低系統(tǒng)功耗與成本的核心產(chǎn)品，包括消費(fèi)電子、工業(yè)設(shè)備、汽車(chē)、計(jì)算機(jī)外設(shè)。其中，涉及到廣受關(guān)注的，變頻白色家電如變頻空調(diào)等的產(chǎn)品很快就將推薦給中國(guó)用戶(hù)。如此豐富的產(chǎn)品線(xiàn)不僅使RL78滿(mǎn)足“建設(shè)綠色智能社會(huì)”中更為廣泛的應(yīng)用，也能夠使其為用戶(hù)提供更加細(xì)微的需求差異，以給用戶(hù)所設(shè)置的同時(shí)“降低使用成本”和“降低采購(gòu)成本”命題以最圓滿(mǎn)的答案。
　
　　相信瑞薩電子RL78族的面市，為應(yīng)用工程師們提供了一個(gè)極好的選擇。而隨著RL78族更多新的系列產(chǎn)品不斷推向市場(chǎng)，“綠色+實(shí)用”將幫助工程師們實(shí)現(xiàn)“百花齊放”的應(yīng)用，成為市場(chǎng)真正的主流。