如今，运行实时操作系统（RTOS）的大型32位单片机（MCU）和微处理器（MPU）日益普及。不过，如果使用一个大型单片机处理复杂的应用，可能会在执行小型后台处理任务时遇到CPU资源方面的问题，这些任务虽然并不复杂，但十分耗时。8位和16位MCU等小型器件可用于减轻32位器件的工作负荷。

试想一下这样一个示例：将一个32位MCU用于控制汽车的非安全功能，如娱乐系统、环境照明和空调。此32位器件必须对其资源进行分配，以便处理与这些功能相关的所有任务。这样的任务还包括测量驾驶室内多个点的温度、打开/关闭空调系统、更新图形显示、处理用户输入、调整照明条件和播放音乐。即使对于大型32位器件，这些工作量也过于繁重。

但是，如果32位器件将部分任务负荷转移给几乎不需要监控的子处理器，每个子处理器仅负责处理其中的1或2个任务，那么这些任务会更易于管理。这可以释放主处理器上的CPU资源，从而降低软件的复杂性，同时提高性能并缩短执行时间。

这种解决方案与单片机中的外设有异曲同工之妙。外设是专用硬件的小型模块，可以添加新功能（例如运算放大器或模数转换器），也可以减少执行给定功能时CPU必须承担的工作量。在某些情况下，初始化后，外设可独立于CPU运行。

为了说明外设的优势，我们以产生脉宽调制（PWM）信号为例。要在没有专用外设的情况下产生PWM，只需将I/O线设为高电平，等待一定数量的周期后，将其设为低电平，再等待一段时间，然后重复操作。这会占用大量CPU周期，并且对于某些功能（如RTOS）来说，难以可靠地执行。相比之下，PWM外设允许CPU在执行其他任务的同时设置所需的波形参数。

今天推荐专家技术文章《部署处理特定任务的单片机来简化复杂设计》将介绍两个示例。第一个示例说明了减轻CPU密集型任务负荷的优势。在该案例中，使用了一个8位MCU来创建I/O扩展器。I/O扩展器并不复杂；然而，由于需要频繁处理中断，因此它们会占用大量的CPU时间。通过使用专用MCU来完成这项任务，大型32位器件可以减少I/O使用和需要处理的中断次数。此外，I/O扩展器的功能集可在软件中设置，因此支持针对应用进行定制和调整。

第二个示例以创建独立于CPU运行的电压频率（V/F）转换器为例，展示了独立于内核的外设的性能。在这个示例中，CPU的唯一功能是初始化外设并将调试打印消息发送到UART。在大型系统中，当V/F在后台运行时，CPU可以执行另一个简单的任务。

在2022年，随着智能手机、自动驾驶汽车和5G无线连接主导嵌入式设计市场，Microchip的8位PIC®和AVR®单片机（MCU）系列市场份额不断扩大。在过去50年里，8位MCU市场一直在稳步增长，Microchip每年的销量相当于西半球人手一件。为了支持持续的增长趋势，Microchip Technology Inc.（美国微芯科技公司）近日宣布推出5个新产品系列和60多款新独立器件，为嵌入式设计人员提供最常见问题的简单解决方案。

寻求创新设计的设计人员正转向利用Microchip的PIC和AVR单片机系列新产品。这些新产品拥有强大的处理能力，能够与其他芯片和模拟外设轻松通信，在构建时无需对印刷电路板（PCB）进行改动，就能实现超强配置。这些器件将类似ASIC的功能与简单的开发经验相结合，扩展了传统MCU的功能，并允许它们被配置为智能外设芯片。类似PIC16F171系列中的软件控制运算放大器、多电压输入/输出（MVIO）和带计算功能的模数转换器（ADCC）的智能外设，为原本不使用传统MCU的应用带来了新的价值。

使用不同电源电压芯片的系统经常需要跨越多个电压域（例如，将5V的 MCU连接到1.8V的传感器）。此类系统通常需要电平转换硬件，从而增加了成本。Microchip最新的8位MCU（包括AVR DD系列）中的MVIO外设允许MCU上的单个端口在与MCU其他部分不同的电压域中工作，从而无需额外的外部元件。

有些系统要求一定水平的速度和响应时间，这是基于软件的处理难以达到的。Microchip PIC和AVR产品系列的独立于内核的外设（CIP）可以用MPLAB®代码配置器（MCC）进行编程，以方便连接形成硬件处理链。这使得创建定制外设成为可能，从而消除了软件处理的周期时间。例如，通过配置一个由脉宽调制器（PWM）、SPI接口和可配置逻辑单元（CLC）组成的超级外设，即可轻松控制一个需要独特时序才能正确驱动的WS2812 LED阵列。

随着8位PIC和AVR MCU器件市场的持续增长，Microchip通过坚持其产品组合和支持结构中的强大基本功能，持续响应客户的长期需求。PIC和AVR MCU非常容易用于设计，其支持网络使Microchip的客户能缩短实现收益的时间。8位MCU产品组合是引脚（pin-to-pin）兼容的，当需要更高性能或客户希望最大限度地提高产品供货，同时尽量减少重新设计的要求时，可以选择替代的PIC或AVR MCU。

Microchip 8位单片机业务部营销副总裁Greg Robinson表示：“PIC和AVR MCU非常受欢迎，它们的设计能够满足我们客户对当前以及未来应用的要求。我们还为8位PIC和AVR MCU建立了强大的供应链，绝大部分都在Microchip自有工厂中生产。这使我们能够以业内不常有的方式控制生产过程。”

开发工具

Microchip提供由硬件和软件工具组成的完整开发生态系统，包括MPLAB® X和MPLAB® Xpress集成开发环境（IDE）以及MPLAB®代码配置器（MCC），后者提供直观的图形界面，为基于8位MCU的项目生成生产就绪的安装和应用代码。

供货

大小端及字节序在嵌入式软件开发过程中经常会遇到，数据传输、存储、通信等这些地方都会牵涉到，下面就来给大家分享一下相关知识。

回顾字节序

字节序，即字节在电脑中存放时的序列与输入（输出）时的序列是先到的在前还是后到的在前。
---来自百度百科

拿数据 0x01020304为例：

在大端CPU中：数据将存储为0x01（address + 0），0x02（address + 1），0x03（address + 2），0x04（address + 3）。

在小端CPU中：数据将存储为0x04（address + 0），0x03（address + 1），0x02（address + 2），0x01（address + 3）。

如果你的程序使用简单的数据结构（例如“ int”和“ short”），则没有什么麻烦。但是，如果数据结构类似于以下示例，则可能会遇到问题。

union {
 unsigned int dat;
 unsigned char c[4]; 
}X;

void foo( ) {
 int t0;
 X.dat = 0x01020304;
 t0 = X.c[0];
 ・・・
}

在大端 CPU 中编译并执行此代码时， t0”的值为0x01。在小端CPU中， t0”的值为0x04。

那么问题来了：要想使存储顺序从大端，变为小端，怎么办呢？

方法其实有很多种，这里讲讲针对IAR的两种方法：

• 使用__big_endian关键字。

• 使用__REV, __REV16, __REVSH, RBIT函数。

使用__big_endian关键字

IAR中__big_endian关键字提供了一种方便的方式来将应用程序从big-endian移植到little-endian。

__big_endian关键字用于访问以big-endian字节顺序存储的变量，而与应用程序其余部分使用的字节顺序无关。在ARMv6或更高版本进行编译时，可以使用__big_endian关键字。

只需添加__big_endian关键字即可，如：

____big_endian union {
 unsigned int dat;
 unsigned char c[4]; 
}X;

void foo( ) {
int t0;
X.dat = 0x01020304;
t0 = X.c[0];
・・・
}

修改后的代码在低位字节CPU中编译和执行，变量“ t0”为0x01。

注意：此关键字不能用于指针。同样，此属性不能在数组上使用。

同时，关键字__big_endian插入REV指令以交换字节数据，REV指令的插入会影响代码大小和执行时间。

关键字具有限制，不能应用于复杂的数据结构，比如以下代码会生成错误：

__big_endian
union {
 unsigned long dat;
 unsigned char c[4];
 struct {
 unsigned long a0: 1;
 unsigned long a1: 1;
 unsigned long a2: 2;
 unsigned long a3: 4;
 unsigned long a4: 8;
 unsigned long a5: 16;
 }s;
} f1_dat2;

使用__REV, __REV16, __REVSH, RBIT函数

大端和小端之间的字节顺序差异只是顺序，因此我们需要做的是更改字节顺序，我们再次以变量0x01020304为例：

我们可以通过代码实现交换功能，比如：

typedef unsigned long uint32_t;
uint32_t bswap_32(uint32_t x) {
　　uint32_t t = x;
　　uint32_t s;
　　s = ( (((uint32_t)(t) & (uint32_t)0x000000ffUL) << 24) |
　　　 (((uint32_t)(t) & (uint32_t)0x0000ff00UL) << 8) | 
　　　　 (((uint32_t)(t) & (uint32_t)0x00ff0000UL) >> 8) | 
 (((uint32_t)(t) & (uint32_t)0xff000000UL) >> 24) );
 return s; 
}

通过这种方式实现，将导致消耗更多时间和代码大小。

在C代码中，我们通常编写内联汇编代码实现交换。IAR有种内部函数可以实现该功能。

比如下面交换功能：

代码如下：

#include <intrinsics.h>
void x1( void ) {
s2 = __REV(s1);
s3 = __REV16(s1);
s4 = __REVSH(s1);
}

以上就是在IAR中实现大小端字节序的迁移方法，感兴趣的读者可以在IAR中编码测试一下。

作者：安西拓也（IoT Product Engineer）

近年来，工业和民用设备的控制器部分开始重视用户界面（UI）的操作卫生性。空调遥控器也不例外，开发人员正逐步考虑加入易于维护的触控式按键、非接触式控制设备的语音识别、云端远程控制等功能。估计今后将会有越来越多的开发人员从事配备有上述功能的产品开发。

另一方面，现有工业和民用设备主系统部分采用的单片机往往未配备用于实现上述UI（例如触控式按键和语音识别）的周边功能，而要实现这些功能需要额外的部件。

如果有一款单片机，其性能超越了当前采用的单片机，并且能够通过单个芯片实现上述功能，这将无疑是解决上述问题的不二选择。针对此，瑞萨推出了一系列32位单片机RX671。

RX671配备了用于触控式按键和语音识别的周边功能，且具有可实现云连接的性能（RXv3内核120MHz运行，闪存：2MB，SRAM：384KB），单个芯片即可实现这些功能。因此，与多芯片配置相比，可通过减少部件数量和简化系统缩短开发周期。

参考示例

接下来我将为大家介绍的是可帮助您实际评估这些功能的参考示例。本示例以实现空调控制的遥控功能为模型，可通过语音或触控式按键进行送风启动、模式更改和温度设定。此外，还可以与AWS合作，在云端查看设定温度，或者从云端更改设定温度。

使用本示例的最大好处是，您可以看到将多个功能合并到一个项目中的参考例子，而这恰恰是容易出错的地方。例如，语音识别要求在特定时间内执行语音处理任务，但配备多个功能时，其周期管理就是一个比较容易出错的地方。

本演示例将多个功能封装在一个项目中供大家测评。因此，通过参考该方法，可以快速解决上述课题，并缩短PoC开发和产品开发周期，降低工时。

另外，本示例还使用了市面上可购得的评测套件Renesas Starter Kit+ for RX671和云连接评测用Wi-Fi Pmod扩展板。

诚如大家所见，以空调遥控器为代表的工业和民用设备的UI正逐渐从机械式按键转向触控式按键、语音识别，甚至是使用云连接的远程控制。为满足这一社会需求瑞萨特为大家准备了本示例以供测评，欢迎大家前来体验。

此外，在之前我们曾发布过一篇介绍RX671的文章，欢迎大家点击下方链接跳转查看。

目前常用的单片机中往往都配备了定时器/计数器。在AT89S52芯片内包含有三个16位的定时器/计数器：T0、T1和T2，其核心是加1计数器。我们主要要求掌握T0和T1的结构和功能。学习中要注意从电路结构上来理解功能的实现。定时器/计数器方式寄存器TMOD和定时器/计数器控制寄存器TCON是用以设定定时器/计数器的工作方式、定时或计数功能，控制启动或停止以及产生溢出中断的重要模块，应该对这两个寄存器中的逐位的定义和功能进行学习和掌握。

一、定时器/计数器的功能

AT89S52单片机定时器/计数器的基本部件是两个8位的计数器（T1计数器分为高8位TH1和低8位TL1，T0计数器的高8位是TH0，低8位是TL0）。如图1所示。

定时器/计数器的核心是一个加1计数器，在作定时器使用时，它对机器周期进行计数，每过一个机器周期计数器加1，直到计数器计满溢出。

当它用作对外部事件计数时，计数器接相应的外部输入引脚T0（P3.4）或T1（P3.5）并在每个机器周期的S5P2时采样，当采样到1—0的负跳变时，计数器加1。

二、定时器/计数器的结构

AT89S52单片机内部的定时/计数器的结构如图2所示。定时器T0由特殊功能寄存器TL0（低8位）和TH0（高8位）构成，定时器T1由特殊功能寄存器TL1（低8位）和TH1（高8位）构成。每个寄存器均可单独访问。

1、定时/计数的基本概念

定时和计数是日常生活和生产中最常见和最普遍的问题。

定时器和计数器功能基本上都是使用相同的逻辑实现的，而且这两个功能都包含输入的计数信号，本质上都是对脉冲计数。计数器用来计数并指示在任意间隔内输入信号（事件）的个数，而定时器则对规定间隔内输入的信号个数进行计数，用来指示经历的时间。

在单片机中，定时/计数器作定时功能用时，对机器周期计数（由单片机的晶体振荡器经过12分频后得到），因每次计数的周期是固定的，所以根据它计数的多少就可以很方便的计算出它计数的时间。如图3所示。

2、溢出的基本概念

从一个生活中的例程看起：一个水盆在水龙头下，水龙头没关紧，水一滴滴地滴入盆中。盆的容量是有限的，水滴持续落下，盆中的水持续变满，最终有一滴水使得盆中的水满了，这就是“溢出”。

如果一个空的盆要1万滴水滴进去才会满，开始滴水之前可以先放入一部分水，叫做计数初值。如果现在要计数9000，那么可以先放入1000滴水，也就是计数初值为1000，再计数9000就可以溢出产生中断。

单片机中通常采用计数初值的办法，如果每个脉冲是1微秒，则计满256个脉冲需时256微秒，如果现在要定时100微妙，只要在计数器里面先放进156，然后计数100就可以就可以溢出产生中断了。如图4所示。

3、定时/计数的主要方法

实现定时或计数，主要有三种方法。

（1）软件延时

软件延时利用微处理器执行一个延时程序段实现。因为微处理器执行每条指令都需要一定时间，通过指令的循环实现软件延时。软件定时具有不使用硬件的特点，但却占用了大量CPU时间。另外，软件定时精度不高，在不同系统时钟频率下，执行一条指令的时间不同，同一个软件延时程序的定时时间也会不同。

（2）硬件定时

硬件定时采用数字电路中的分频器将系统时钟进行适当分频产生需要的定时信号，也可以采用单稳电路或简易定时电路（如常用的555定时器）由外接RC（电阻、电容）电路控制定时时间。这样的定时电路较简单，利用不同分频倍数或改变电阻阻值、电容容值使定时时间在一定范围内改变。

（3）可编程的硬件定时

可编程定时器/计数器最大特点是可以通过软件编程来实现定时时间的改变，通过中断或查询方法来完成定时功能或计数功能。这种电路不仅定时值和定时范围可用程序改变，而且具有多种工作方式，可以输出多种控制信号，具备较强的功能。