微处理器和单片机从上个世纪70年代在欧美开始兴起，1981年8051单片机问世，到今天已经36年了。目前，单片机已广泛称作微控制器（MCU），也有由微处理器发展的微控制器。

在市场上，8位单片机是MCU市场的主力，而32位MCU已经成为今天全球消费和工业电子产品的核心。

MCU技术发展进程

单片机出现的历史并不长，但发展十分迅猛，它的产生与发展和MCU的产生与发展大体同步，自1971年美国的Intel公司率先推出4位微处理器以来，它的发展到目前为止大致可分为5个阶段。

第一阶段：单片机发展的初级阶段（1971年－1976年）

1971年11月Intel公司率先设计集成度为2000只晶体管／片的4位微处理器，并配有RAM／ROM以及移位寄存器，构成了第一台MCS－4微处理器，而后，其他公司相继推出8位MCU。

第二阶段：单片机的低性能阶段（1976年－1980年）

1976年Intel公司推出MCS－48系列，采用8位CPU、8位并行I／O接口、8位定时／计数器、RAM和ROM集成于一块半导体芯片上的单片结构，其功能可满足一般工业控制和智能化仪器、仪表的使用。

第三阶段：单片机的高性能阶段（1980年－1983年）

相比于第二阶段，这一阶段的高性能8位单片机普遍带有串行口，有多级中断处理系统，多个16位定时器、计数器，并且RAM、ROM的容量加大，个别还存有A／D转换接口。

第四阶段：16位单片机阶段（1983年－80年代末）

1983年Intel公司推出了高性能16位单片机，采用最新的制作工艺，使芯片集成度高达12万只晶体管／片。

第五阶段：单片机的全方位高水平发展（1990年代）

单片机在集成度、功能、速度、可靠性、应用领域等全方位的向更高水平发展。其应用覆盖测控系统、智能仪表、机电一体化产品、智能接口、智能民用产品中，其多机应用系统可分为功能集散系统、并行多机控制系统及局部网络系统。

MCU市场需求持续扩大

2017年MCU市场十分活跃，市场增长很快，尤其是消费电子市场。据市场研究机构IHS数据，2017年中国MCU出货量达到46亿美元，同比增加17．6％。据意法半导体（ST）在STM32峰会上的报道，ST有61％的收入来自亚太区，通用MCU的收入超4成来自亚太区。从2007年STM32问世到至今，ST MCU在中国年复合增长率为27％。

另外一个方面，2017年下半年，MCU严重缺货，几家MCU大厂纷纷将供货周期调至14—16周，8位MCU的供货周期还要更长。导致严重缺货的原因有多个方面：比如8位MCU缺货是因为MCU企业将这部分产能转移到高利润的产品和应用上，还有中低端MCU生产的原材料短缺，这种缺货情况持续到今年。

中国MCU发展现状

中国为全球最大的消费电子制造中心，为国内MCU企业创造广阔市场。从全球市场来看，汽车电子是MCU最大的应用，而中国MCU最大的应用则是消费电子。主要因为中国是全球最大的消费电子产品和计算机制造中心，因此全球6成的家电产能都在中国。

国内消费电子市场无论在规模还是在质量上都在不断崛起，以美的、格力为代表的家电企业，以及以华为、OPPO、VIVO为代表的手机厂商已进入全球市场前列。这广阔的市场空间和本土消费电子企业的崛起为本土消费电子MCU企业提供了优越的成长环境，加上国家政策支持 IC国产化的背景下，国内MCU企业将迎来高速成长。

中国MCU待突破

国内现有的40余家MCU企业，比如兆易创新、中颖电子、华大半导体、灵动微电子和东软载波（原海尔集成电路）等等，这些企业具备开发和生产当今市场主流MCU的能力。

总体看中国MCU，不论是市场份额还是技术先进性，都无法和国外企业相比。对于中国企业而言，目前占据的主流市场还停留在8位MCU，占比50％左右。16／32位MCU占比分别为20％左右。这意味着，国内MCU应用领域多集中在低端电子产品，中高端电子产品市场还在外企手里。

建立MCU生态，助力中国产业发展

中国MCU企业想跳出8位MCU、低端产品和解决方案的困境，需要积极研发32位MCU，进军中端产品和发展通用性芯片及其解决方案。而建立MCU生态一直是中国MCU的短板。对于获得ARM内核授权的中国MCU企业来说，ARM多年打造的生态环境是一个很好的跳板。但是，如何打造出差异化是一个难点。

1、MCU基础核心技术方面

中国企业最近在超低功耗、无线、高精度模拟和存储技术上下功夫。

2、软件和应用上

中国MCU企业正加强与中国软件企业合作，打造自主可控的嵌入式系统生态环境，将已经具备主流嵌入式OS基本功能的嵌入式／物联网OS，结合阿里和华为云等企业平台优势，使其在物联网领域的应用上有所创新。

MCU作为通用电子产品的基础部件和心脏，重要性不言而喻。政府部门、研究和投资机构重视国产MCU的发展，在积极重点扶持有专业特色的MCU企业，有望经过3—5年发展，整合成有一定规模的企业，与外企一争高下，中国的MCU正在逆袭的道路上走得越来越好。

很多MCU开发者对MCU晶体两边要各接一个对地电容的做法表示不理解，因为这个电容有时可以去掉。笔 者参考了很多书籍，却发现书中讲解的很少，提到最多的往往是：对地电容具稳定作用或相当于负载电容等，都没有很深入地去进行理论分析。而另外一方面，很多 爱好者都直接忽略了晶体旁边的这两个电容，他们认为按参考设计做就行了。但事实上，这是MCU的振荡电路，又称“三点式电容振荡电路”，如图1所示。

其中，Y1是晶体，相当于三点式里面的电感；C1和C2是电容，而5404和R1则实现了一个NPN型三极管（大家可以对照高频书里的三点式电容振荡电路）。

接下来将为大家分析一下这个电路：首先，5404必需搭一个电阻，不然它将处于饱和截止区，而不是放大区，因为R1相当于三极管的偏置作用，能让5404处于放大区域并充当一个反相器，从而实现NPN三极管的作用，且NPN三极管在共发射极接法时也是一个反相器。

其次将用通俗的方法为大家讲解一下这个三点式振荡电路的工作原理。众所周知，一个正弦振荡电路的振荡条件为：系统放大倍数大于1，这个条件较容易实现；但另 一方面，还需使相位满足360°。而问题就在于这个相位：由于5404是一个反相器，因此已实现了180°移相，那么就只需C1、C2和Y1再次实现 180°移相就可以了。恰好，当C1、C2和Y1形成谐振时，就能实现180移相；最简单的实现方式就是以地作为参考，谐振的时候，由于C1、C2中通过 的电流相同，而地则在C1、C2之间，所以恰好电压相反，从而实现180移相。

再则，当C1增大时，C2端的振幅增强；当C2降低时，振幅也增强。有时即使不焊接C1、C2也能起振，但这种现象不是由不焊接C1、C2的做法造成的，而是由芯片引脚的分布电容引起，因为C1、C2的电容值本来就不需要很大，这一点很重要。

那么，这两个电容对振荡稳定性到底有什么影响呢？由于5404的电压反馈依靠C2，假设C2过大，反馈电压过低，这时振荡并不稳定；假设C2过小，反馈电压 过高，储存能量过少，则容易受外界干扰，还会辐射影响外界。而C1的作用与C2的则恰好相反。在布板的时候，假设为双面板且比较厚，那么分布电容的影响则 不是很大；但假设为高密度多层板时，就需要考虑分布电容，尤其是VCO之类的振荡电路，更应该考虑分布电容。

因此， 那些用于工控的项目，笔者建议最好不要使用晶体振荡，而是直接接一个有源的晶振。很多时候大家会采用32.768K的时钟晶体来做时钟，而不是通过单片机 的晶体分频来做时钟，其中原因想必很多人也不明白，其实上这是和晶体的稳定度有关：频率越高的晶体，Q值一般难以做高，频率稳定度也比较差；而 32.768K晶体在稳定度等各方面的性能表现都不错，还形成了一个工业标准，比较容易做高。另外值得一提的是，32.768K是16 bit数据的一半，预留最高1 bit进位标志，用作定时计数器内部数字计算处理也非常方便。

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针对类似严重异常情况的原因我在这里大致总结下，与大家分享。

1、时钟问题。一般表现在时钟配置异常，比方配置超出芯片主频工作范围。【对于STM32系列MCU，如果使用STM32CUBEMX图形化工具做配置，基本可以回避这个问题】

2、电源问题。比方电源质量差，纹波过大，尤其开关电源供电时；或者供电芯片质量差，输出不稳定；或者系统供电能力不足而引起电源波动等。

3、BOOT脚配置问题。对于ARM芯片往往都有些BOOT配置脚。经常遇到有人因为BOOT脚的焊接或接触不良导致各类奇怪问题。这种情况多表现在芯片功能时好时坏，或者部分芯片正常，部分芯片异常。

4、启动文件问题。经常因为选错了启动文件，导致程序无法正常运行，或者说调试时好好的，脱机运行就出鬼。这点在做不同系列芯片间移植时最容易碰到。

5、中断请求位清除问题。由于中断请求位没有及时清除导致中断没完没了的重复进入，感觉系统死机一般。

6、堆或栈的越界溢出。这个也会导致芯片无法正常工作，调试时往往可能会有硬错提示。

7、VCAP脚问题。有些MCU芯片有VCAP脚，该类脚往往需要接上适当的电容，如果无视了它的话，也可能导致整个芯片的功能异常。

上面这几个原因比较容易导致MCU出现功能严重异常，也不太容易简单地通过查看MCU技术手册直接获得答案，分享出来算作一些提醒。

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为期4天的首期实战培训研习班将于2018年11月27日- 30日在慕尼黑开班

面向智能电源解决方案的低成本、高性能微控制器（MCU）技术经过不断发展，创造了新的设计可能。意法半导体与专注开关电源设计和EMC的市场领先行业培训顾问公司Biricha Digital Power一起，利用微控制器的技术进步，合作开发出一套面向电源工程师的研习课程，讲解为何以及如何快速升级到数字电源。

受众瞄准需要构建高性能、稳定数字电源和数字PFC（功率因数校正）的模拟电源单元设计人员和嵌入式系统工程师，该实战培训班将使用量身定制的互补性硬件产品组合、软件、工具、实验室和详细的培训文档，其中包括STM32F334 产品线（内置高分辨率定时器 - 217ps）和Biricha的电源和PFC设计软件。STM32F334属于意法半导体领先业界的STM32产品家族，STM32有800多款从超低功耗到高性能的微控制器以及配套的生态系统。

主要培训课将演示如何从零开始快速设计数字电源和功率因数校正，以及如何为电压和电流模式DC / DC和PFC应用设计稳定的数字控制环路。培训学员将有机会设计、实现和测试多个数字电源以及编写相关代码。

首期研习班是一个费用全包的为期四天的培训课程，举办方是Future Electronics公司，定于2018年11月27日-30日在德国慕尼黑开班。

MCU(如： 基于Cortex V6M 的Cortex M0+ 等) Code 通常运行在内嵌Flash 中。在某些特定应用场合，需要将部分函数运行于RAM中。

为解决次问题，实现了一种解法，具体做法如下：

1. 实现要运行在RAM的 routine， 本rouTIne 使用纯汇编实现, 如：

__asm void program_word2addr(uint32_t addr, uint32_t data)

{

push {r3, r4, r5, lr} ;save some regsiters

/*your code for this rouTIne*/

pop {r3, r4, r5, pc}

}

2. 编译时，采用code 与运行位置无关的编译选项 如 (Keil--apcs /ropi/rwpi), 生成 *.axf;

3. 通过fromelf -c 将生成 *.axf 反汇编，找到对应program_word2addr 实现部分， 并将rouTIne 对应的binary code Copy 到所要应用的 Code 中，以只读数组的形式出现：

如：

const staic uint16_t s_flashProg2AddressCode[16] = {...., ....}

4. 定义 一个全局数组, 如 staTIc uint16_t g_code[16], size正好等于

s_flashProg2AddressCode的长度;

5. 定义一个函数指针, 如 static void (*callFlashPrg2Address)(uint32_t addr, uint32_t data)

6. 定义一个函数实现将Code 运行与 RAM如：

void run_prgcode_onram(uint32_t addr, uint32_t data)

{

memcpy(g_code,s_flashProg2AddressCode,32 );

callFlashPrg2Address = (void (*)(uint32_t addr, uint32_t data))((uin32_t)g_code + 1);

callFlashPrg2Address (address, data);

}

run_prgcode_onram, 便可以将program_word2addr 运行于RAM中。

callFlashPrg2Address = (void (*)(uint32_t addr, uint32_t data))((uin32_t)g_code + 1); +1 的目的，时由于运行平台为 Cortex V6M , 采用的thumb指令集，根据ARMSpec 要 求完成。

callFlashPrg2Address (address, data); 则是实现RAM运行program_word2addr 的关键所在。