自从英特尔1971年开发出Intel4004单片机以来，集成模拟、存储和外设接口等多种功能于一身的微控制器(MCU)已经渗透到电子产品和系统的各个角落。1991年Arm开始以授权模式发布RISC架构的微处理器内核，发展至今Arm内核的MCU已经占据全球52%的市场。

> MCU市场应用和竞争

现今的MCU已经演变成为完整的系统级芯片(SoC)，微处理器内核的主频从4M到200MHz不等;片上模拟模块包括ADC、运放和DAC等;内置的存储器包括Flash和MRAM等;外设接口包括UART、I2C、SPI和USB等;晶圆工艺也从90nm逐渐向55nm、40nm甚至28nm演进。

MCU主要有六大应用市场，其中汽车占据约33%，工业应用占据25%，剩下的42%分布于计算机和网络、消费电子和家电、物联网，以及智能安全等应用领域。预计2021年全球微控MCU市场总销售额可达190亿美元，出货量超过250亿颗。前五大MCU厂商(瑞萨、NXP、英飞凌、ST、Microchip)占比超过75%，而中国本土的MCU厂商没有一家市场份额达到1%。下表简要列出了国内MCU公司与国际大厂的差距。

从以上对比可以看出，尽管国产MCU厂商在设计流程和供应链管理体系方面不如国际厂商那么健全，但在贴近应用市场和客户服务支持方面占据优势。这也可以解释，国产MCU大都应用在家电和消费电子领域，而在质量和供应链管控要求更为严格的汽车市场和工业控制占比很小。

然而，借助“国产替代”和“芯片短缺”的东风，国产MCU厂商正抓住机遇，在稳固家电和消费电子市场的同时，开始升级往汽车和工业市场挺进。在ASPENCORE最近举行的一场“国产MCU的机遇和挑战”直播节目中，《电子工程专辑》主分析师顾正书邀请中微半导体(深圳)股份有限公司(以下简称中微半导)CTO苗小雨先生做直播演进和观众互动，并现场采访和探讨了中微半导在升级过程中的思索和尝试。

> 平台型MCU生态构建

苗小雨在新加坡从事芯片研发多年，2017年回国加入中微半导，负责公司的技术方向规划和产品研发。他认为：国产MCU公司与国际大厂存在差距，但已经具备开发市场主流MCU的能力。从需求端而言，全球最旺盛的需求集中在中国，国产MCU公司基于本土优势，更贴近客户端并了解国内产品生态，可以规划和制定更符合中国市场需求的产品功能及定义。

其次，疫情导致的缺货潮正在推动国产MCU公司加速转型，将有限的产能集中到更高端、更具竞争力的产品和应用方向。市场对于优化功耗，降低成本，更高集成度的混合信号芯片需求旺盛。优秀的国产MCU厂商正在不断完善前瞻性的产品定义能力、成熟的高集成度混合信号芯片开发能力及平台型MCU生态构建能力。

中微半导作为中国本土早期MCU设计公司代表之一，长期专注于数模混合信号芯片、模拟芯片的研发与创新，具备主流系列MCU、高精度模拟、功率驱动、功率器件、无线射频、高性能触摸和底层核心算法的设计能力;产品在55纳米至180纳米CMOS工艺、90纳米至350纳米BCD、高压700V驱动、双极、SGTMOS、IGBT等工艺制程上投产。全面的技术能力，使公司成为平台型的芯片设计企业，服务领域从家用电器、消费电子、电机电池、医疗健康，覆盖到工业控制、汽车电子和物联网等。

苗小雨表示，受益于汽车智能化、电动化、网联化和共享化的迅猛发展，MCU在汽车电子领域的渗透正在逐步深入，汽车电子已是MCU最大的应用领域。中微半导不断侧重车规 MCU自我研发和突破，提升车规MCU在安全、性能、连接性、算力、成本和生态圈等方面的表现。

32 位 MCU 主要应用包括仪表显示系统、多媒体信息娱乐系统、底盘控制、引擎控制，以及新兴的智能性和实时性的安全系统及动力系统。

8 位 MCU 主要应用包括照明、空调、雨刷、车窗、座椅和车门等车身控制功能。

中微半导体的技术策略是以控制为核心，构建感应输入和驱动输出的完整混合信号SoC设计。为加强技术研发实力，公司不但招募拥有瑞萨、美满和格芯等国际半导体企业研发和管理经验的高层次技术人才，在车规实验室和测试设备上也加大投入，以提升公司的软硬件技术开发能力。

中微半导已经实现从工业级MCU到车规级MCU的重大跨越，其研发中心今年被广东省科技厅认定为“广东省车规级芯片工程技术研究中心”。中微半导还建立了芯片可靠性评测实验室，可满足AEC-Q100全部车规芯片品质测试要求，具备车规级芯片的分析实验能力。

已经发布和计划开发中的汽车MCU产品系列如下图所示。中微半导积极推动汽车芯片的国产化和自主化，目前已有多款车规级MCU产品出货，应用于雨刷、车窗、电动座椅、空调、照明等车身控制单元，这也标志着中微半导在汽车MCU国产替代上的重大升级。

此外，“中微半导--哈工大(深圳)人工智能芯片实验室”今年也正式启动运行。其中山子公司的品质实验室也完成了硬核升级，以AEC-Q100测试标准，建立质量管理控制标准，提高国产MCU的稳定性和标准化。

> 先进制程产能优化

国产MCU公司想突破汽车、工业这些高端、潜力大的市场，需要在工艺研发、IP开发、安全性、可靠性、良率等方面狠下功夫，积极联动芯片设计、晶圆代工和封测等产业链上下游资源，稳定产能并共同交付出色性能、安全可靠的国产MCU芯片。

中微半导与全球领先的特色工艺纯晶圆代工企业——华虹半导体有限公司，已有16年的合作历史，其在华虹半导体的eFlash、BCD工艺各节点上均有量产。

中微半导作为华虹半导体MCU、电源管理的长期客户之一，亦是12英寸55纳米eFlash新工艺平台的首发客户，目前其90纳米eFlash MCU、90纳米BCD电机驱动、55纳米eFlash MCU等产品在华虹七厂12英寸生产线已规模量产。转向先进制程，是中微半导解决国产MCU产能紧缺的战略调整。

华虹半导体的Power Discrete产品在12英寸已通过车规级产品验证，各项电性参数均保持优异水平。后续，华虹半导体将基于众多领域尤其是汽车电子芯片多年的研发执行能力，携手中微深化合作，共同利用国产车规级110nm及以下制程，实现基于M0+或M4内核车用仪表显示控制芯片等系列车规级芯片的研发，实现车规MCU国产替代。

> 多线布局构建未来

工业控制是 MCU 仅次于汽车电子的第二大应用市场，电机作为工业控制应用最常见的构成部分，MCU是其执行元器件的重要组成部分，必须具备可靠性高、抗干扰性能强、精度高、速度快、效率高的特点，能执行电机控制所需的复杂、高速运算。

中微半导针对直流无刷电机转矩密度高特点，推出8位、32位电机控制完善产品组合，同时积极切入高品质工业级MCU 应用产品线，着手打造一个适用于大家电控制和工业控制的高性能MCU芯片全功能开发平台。该平台基于ARM Cortex-M4F系列内核，支持DSP指令、浮点运算、内部总线零等待等功能，集成公司电源管理模块、各种外围通讯接口、模拟接口以及各类功率驱动模块。目标通过该平台开发的产品能超越国际同类产品性能指标，同时简化客户产品物料清单。

> 结语

在“国产替代“和”芯片短缺“的大环境下，国产MCU厂商开始摆脱传统价格战思维，纷纷借助资本市场的支持开始升级转型，开始从以家电和消费电子为主的市场策略转向车规级和工业级MCU市场。要想在中高端市场与国际大厂同台竞技，不但需要完善的研发设备、供应链管控体系，还需要中高层研发和管理人才，以及面向未来的技术和市场策略。

作为国产MCU厂商的典型代表，中微半导正处于这样的升级转型中，其有益的探索和尝试值得借鉴。

在当今的智能互联世界，触摸屏得到了广泛应用。如果没有触摸感应交互带来的直观简易操作和便利性，很难想象我们的日常生活会变成什么样。比如现在我们只需简单的触摸、捏合、轻扫操作就可以控制各种设备，包括厨房电器、电冰箱、恒温器、智能手机、笔记本电脑以及其他手持式设备、游戏机、汽车信息娱乐显示屏、智能家居和楼宇控制、售卖机、电子投票箱以及各种工业控制设备等等。此类设备可谓不胜枚举。

支持触摸操作的智能手机日益普及，推动了触摸控制市场的快速增长。如今电容式触摸技术很快淘汰了电阻式控制，成为智能手机、手持式设备、消费型电子产品市场的主流触控技术。出现这种趋势的原因显而易见：众所周知，电阻式触摸屏精确度欠佳、难以使用，且仅能够同时支持一个触控点；反观电容式触摸，其精确度、性价比、实用性更高，且能够支持先进的多点触控和捏合缩放控制。

人机界面（HMI）是一个交互式屏幕，向操作员提供系统的信息、数据和工作环境指标。HMI创新从未止步，现在我们拥有了高级手势和语音控制，甚至同时运用这两种技术，实现了先进的非接触式用户界面——在需要避免接触的新冠疫情期间，这种技术非常有益于我们开发新兴产品。

虽然非接触式控制日益受到科技爱好者的青睐，但经过实践考验的触摸操作仍然是最易用、最直观的界面，触摸感应仍然是用户首选的成熟HMI技术，适用于各种各样的应用。无论是否集成屏幕显示，使用不便而又不可靠的机电按钮控制正逐渐被市场淘汰。现在，人们可以通过触摸和滑动进行各种操作。

恩智浦Kinetis E系列MCU：紧跟时代潮流

随着嵌入式应用中对电容式触摸控制需求的不断增加，开发人员在不断寻找更快捷、更简单、更经济的方式，为产品增加电容式感应接口。多年来，恩智浦一直致力于提供电容式触摸感应解决方案，推出了一系列支持触摸功能的8位和32位微控制器（MCU），另外还建立了全面的硬件和软件生态系统，以简化触摸接口应用开发。恩智浦不断开发触摸感应接口（TSI）技术，以支持新的消费和工业应用场景，满足苛刻的应用要求。

01、TIMER定时器之脉冲发送功能

我们今天详细讲解一下TIMER的ADC触发功能。

SWM190的TIMER2/3支持SAR ADC触发功能，此功能配置为定时器或脉冲发送均有效，可通过配置相应寄存器实现。

将SAR ADC CTRL寄存器中TRIG设置为TIMER2触发或TIMER3触发。TIMER可作为定时器或计数器（支持级联）使用。当对应TIMER计数值减至0时，将触发ADC CTRL寄存器中选中的通道（CHx）进行采样。可以通过ADC采样完成中断进行结果获取。

TIMER触发支持单次模式和连续模式，且支持多次采样求平均值。

02、SWM190 TIMER触发ADC功能库函数配置

下面我们以ADC触发为例，使用加强型定时器，使用TIMR3的定时器模式触发ADC0的CH3。在此例程中，我们将用A13作为ADC0的采样通道，一次启动连续采样、转换2次，并计算两次结果的平均值作为转换结果。

我们之前有讲到PORT的配置方法，在这里就不在做赘述，将A13引脚通过PORT_Init设置为ADC的输入功能引脚（PORTA_PIN13_ADC0_IN3），并将TIMER0模块功能在TIMR_Init初始化为定时器模式（TIMR_MODE_TIMER）。

下面是一个简单的ADC配置函数。

ADC_initStruct.clk_src=ADC_CLKSRC_HRC_DIV8;

ADC_initStruct.channels = ADC_CH3;

ADC_initStruct.samplAvg= ADC_AVG_SAMPLE2;

ADC_initStruct.trig_src = ADC_TRIGGER_TIMR3;

ADC_initStruct.Continue = 0;   

//非连续模式，即单次模式

        ADC_initStruct.EOC_IEn = 0;

        ADC_initStruct.OVF_IEn = 0;

ADC_Init(ADC0,&ADC_initStruct);   //配置ADC

我们通过结构体的方式配置ADC，使用ADC0的CH3通道进行采样，触发源为TMIER3，单次触发模式，一次启动连续采样、转换2次，并计算两次结果的平均值作为转换结果。

具体配置函数如下图所示：

03、实验现象

下载好程序后，串口会打印A13端口的电压值对应的ADC值。

以上是关于TIMER的ADC触发功能介绍。

文｜周立功

你用的MCU涨价了，这还不是最坏的结果。过去20多年里芯片涨价，半年后基本上都会缓和下来。今年不一样，接近年底了，还没有任何迹象表明明年何时恢复供应，很多企业损失惨重。

现在的情况是很多型号的MCU，原厂直接告诉你一句话“断供”，有钱都买不到。资本同样是逐利的，仅有的产能肯定转做利润更丰厚的芯片。

某些替代的芯片能买到，虽然无法完全兼容，但功能上可以实现100%替代，而切换平台基本上等于重新开发和测试。

坏消息越来越多，市场传言莫衷一是。转换MCU的产品成了企业最大的危机，不仅腾不出人员开发新产品，而且很有可能原产品软件工程师已经离职了，那怎么迭代维护升级呢？老板想哭都没人理，但危机却让人更加懂得珍惜人才，而从某种意义上来说，关键还是创始人是否能够从危机中看到未来的机会。

这次大缺货的教训，让很多创始人意识到供应链的重要性，深刻地认识到一个朴素的道理，如何让代码高度复用？这是降低开发成本，快速应对危机最有效的软件开发管理策略。

虽然看起来都是软件，但开发（电子产品的）嵌入式软件和计算机软件依然差别巨大。尽管IT技术高速发展了30多年，软件开发技术已经有了很大的进步，但电子领域的专家与计算机软件专家还是没有很好地跨界整合，从而导致企业普遍缺乏科学的软件工程技术管理方法。不仅软件难以重用，而且扩展和维护难度很大，长期以来开发成本居高不下。

从软件开发来看，软件工程与计算机科学（站在电子技术领域的角度来看，可以归类为嵌入式计算机科学）是完全不同的两个领域的知识。其主要区别在于人，因为软件开发是以人为中心的过程。如果考虑人的因素，软件工程更接近经济学，而非计算机科学，所以如果不改变思维方式，则很难开发出既好卖成本又低的好产品。

那到底如何才能实现软件高度复用呢？其实计算的本质和共性就是数据流（Flow），显然数据存储、数据传输……所以可以将各种软件按照分类抽象为节点（代码块），通过AWFlow Design设计器实现拖拽式编程。如下图所示，程序块间通信如同水流管道，每个程序块间的关系一目了然。尤其是虚拟设备接口，已经不是单个设备的业务逻辑软件开发，而是设备与设备之间的软件开发，整个系统与网络的软件开发，真正实现物与物之间的Flow开发。

节点的连接软件，通常称为业务逻辑软件，既可以使用广州致远电子定义的fscript脚本编程，更方便的使用AWBlock积木式图形化卡盒设计器编程，如同少儿编程软件Google的Blockly、微软的MakeCode那样编程，而AWBlock是广州致远电子使用c语言设计的，可以直接运行在各种MCU上的软件设计器，因此AWBlock开发方式结束了多变的用户需求问题。

说句实在话，再丰富的节点、组件资源，也无法满足所有的应用场景和用户需求，不可避免地会出现用户定制化的内容。无休止地投入研发资源定制开发成本极高，这是不现实的。而由用户自行二次开发，无论是底层的C/C++开发，或是Lua、JS、Python等通过脚本语言开发，甚至是将业务收缩，仅保留行业相关配置，比如，AT命令、运动控制命令等，学习这些知识始终是有门槛，需要有较强的专业背景。

AWBlock拼图式软件开发，无需懂得相关的软件知识，开发者可以将自己想要表达的内容和想法，很自然地通过AWBlock描述出来。

当将这些软件都集成在一起时，就是EsDA嵌入式软件设计自动化工具，还包括AWorksLP（或Linux等操作系统）、AWTK图形用户界面和ZWS PaaS IoT云服务。

EsDA可以使应用程序框架变得非常清晰，彻底解决程序块间通信容易混乱的现象，而且也能解决状态机复杂的状态管理和事件处理。

下面示例的流图实现了一个Modbus-RTU与MQTT之间的一个协议转换应用，其中主要分为两条数据流。

Modbus至MQTT

modbus_master_poll：Modbus主机轮询节点，该节点运行Modbus主栈功能，可添加多个目标从设备，以及每个从设备所需要轮询读取的寄存器。节点根据配置参数，周期性读取所管理的从设备寄存器值，并传递至fscript处理节点。

fscript：脚本节点，将modbus寄存器数据转换成MQTT数据定制化边缘计算（对数据进行相关计算和封装处理）。

mqtt_out：MQTT上报节点，将数据上传至用户指定的云服务器。

MQTT至Modbus

mqtt_in：MQTT下行节点，监听并接收云端请求，并将请求消息传递至fscript处理节点。

fscript：脚本节点将MQTT命令转换成对应Modbus从机寄存器值定制化业务逻辑（如可组合多个命令触发系统事件等）。

modbus_master_out：Modbus主栈从机寄存器修改节点，负责上级节点传递的寄存器值写入到对应从机设备中。

modbus_master_out 、modbus_master_poll均为本地自定义的非云端库的节点，紫色代表本地加载节点。aw-flow节点库已有可用的Modbus主栈节点，由于已有的节点设计适用于从机数量和寄存器数量固定不变的情况，当从机设备或对应寄存器数量发生变化时，需要重新拖拽相关节点才能实现。而在此应用中，从机设备和每个从机寄存器的数量是可变的，所以当前节点并不适用，需要一个可以支持设备和寄存器数量动态变化的节点。基于此，需要将这样的Modbus应用场景，重新抽象为一个新节点，但该节点与原节点并不冲突，适合相应场景的另一种形式，同样是通用Modbus应用节点。后续可以标准化，添加到节点库中。

EsDA的开发始于2006年，自始至终围绕 “帮助用户解决非核心域的问题，让用户专注于自身产品核心域的算法、行业需求、用户体验、市场营销、工艺创新和生产制造”的思路而展开的，因为所有与底层相关的差异化软件，以及各种通信协议等软件的开发，则是我们的核心域。

在产品开发中，如果你是一个有很多好的idea，且热衷于创造的人。但又由于缺乏更专业的软件开发功能，可能一时难以编写复杂的软件代码，最终无法将自己的想法转变成现实，那么选择EsDA则是最佳的捷径。

回头再来看硬件设计存在的问题，一个简单电路的器件，通常来源于几个不同的厂家。焊接到pcb，不仅占用加工时间，而且多个器件组合而成的电路，其可靠性具有很大的离散性，因此使用分立器件设计电路不如使用模块。

显然，需求一旦确定，则很容易几个小时之内焊接好原型机。如果空间不受限，则立即可以批量制造。我们设计了两种底板，分别为8/12个扩展槽，其中一个插电源模块，另一个插通信模块，其它的扩展槽可以任意插入数字输入输出和模拟数据采集模块。需要编程吗？不需要！这是一个独立的边缘计算控制器。

边缘计算芯片预置了通用代码，通过配置即可实现所需要的功能。方法一是烧录功能配置文件，方法二是通过主机发送命令绑定数据，就可以配置为任意功能的控制器，比如，3路输入、5路输出、2路热电偶温度采集和1路4-20mA的接口，即可实现柔性化硬件设计和任意电路扩展，从而极大地降低了设计成本。

企业在发展中，竞争是十分残酷的，总会遇到重重困难和各种各样的竞争者。比如，公司离职的员工会拉走你的人，和你做一样的产品；也有竞争者模仿生产和你兼容的产品，他们采取低价销售的方法和你争夺客户，怎么办？人都是从青涩的年纪走向成熟的，多少都会有无奈的抱怨。但随着时间的推移，很多人却没有被打倒，而是愈挫愈勇越做越好，是什么原因？成功者深刻地认识到，困难是最好的恩人，对手是最好的老师。因为凡事都有对立面，要有反对你的人，你才能将事情做得更好。如果你做什么都很顺利，就很容易失败。有人反对你，有人和你竞争，你应该感到高兴，因为绝好的机会来了。所以一定要知道，尽管对手能够通过模仿加入竞争，却无法偷到你明天的创新。因为最好的防御就是进攻，要敢于打破自己原有的优势形成新的优势，用开阔的胸怀看待世界，那世界慢慢就是你的。

我多么地渴望有一番令人骄傲的才干，也希望能改变这世界的某个角落，而要实现这样的人生理想，不能我一个人战斗，而是需要一个优秀而卓越的创新型人才群体，因此我同样非常渴望优秀的软硬件人才加盟广州致远电子有限公司。

很多人问我，你有什么要求？我想说的是创新是民族进步的源泉，那什么是创新的源泉？首先需要回答，什么是人类心智的最高能力？性灵！性灵是什么？想象力、直觉和感悟。

一个人有很好的出身，固然很重要。而如我一个卑微的技校生，反而会促使自己努力奋斗，用一生证明自己存在的价值。我们可以选择从事热爱的职业，用疯狂的学习精神改变自己的命运。如果你也是这样的人，那就是我们的同盟军。