随着电器化的生活影响人们开始到现在，人们的生活已与电息息相关了，例如去年的729全省大停电及921地震，造成台湾损失惨重，而如今微电脑化的家电更是深入人们的周遭，例如微电脑电锅、微电脑电风扇、新型咖啡壶等等，其最主要的关键便是其内部的微控制器，不仅功能强、耗电量小，它的重量及体积让你几乎忘记它的存在，但功能却是大大的提升。

一般而言，微控制器是由USER规划内部程式流程、储存使用者所赋予之指令，而微控制器的发展有4、8、16、32、64Bit等各项产品。 4Bit微控制器经多年改善已无发展空间，已在时代的潮流中开始退其色彩，而16、32、64Bit又因价格单价过高，在低价的消费市场中较欠竞争力，至于8Bit由于价位低、功能高、效率好，已在市场上成为主流地位。

微控制器的应用

笔者从学生时代开始便已碰触微控制器至现在，历经十数年，感觉到微控制器的发展不但不会因微控制器应用的普及而减少，反而会随着科技化的生活更加的蓬勃发展。

「8051」是笔者一开始所碰触的微控制类型，其功能强大不在话下，但其为CISC的架构，让使用者在时序的应用上有着无法掌控的痛苦。之后，接触到了MICROCHIP PIC16/17系列的微控制器，在使用上不仅指令的人性化设计让人容易接受，且RISC架构在时脉的控制更是如鱼得水般地易于掌握，其内部拥有之SLEEP功能更具有低耗电、省成本的好处，笔者在出社会后考虑到大量生产时须得站在客户角度来设计IC，便想到用PIC系列的微控制器来生产公司的产品。

微控制器的新角色

直到三年前，有一位朋友介绍我使用某家厂商的产品，那时本人在半信半疑的情况下使用了该公司的产品，这才发觉到原来台湾的IC DESIGN HOUSE竟然有如此功能完整的8Bit微控制器，那时笔者所使用的乃是该公司所出产之EM78P156，此颗IC不仅具有MICROCHIP PIC系列的优点，此外这一8BIT Microcontroller系列皆具有中断的功能，例如外部中断、TCC中断及PIN CHANGE中断等，(图一)所示即为中断输入电路图。

《图一 中断输入电路图》

多了这些中断有那一些好处呢？以外部中断来说，您可以不用在程式中写一POLLING的程式片段，即可侦测到外部Falling or Rising edge的变化，既可缩短程式设计的时间，又可简化外部的电路设计。又再拿TCC中断来讲好了，您在设定好TCC中断的环境后，径可去执行您所想要做的事，如扫描按键，接受或控制外部的信号等，等到所设定的时间一到那便可跳至中断程式中执行既定的行程，譬如像最近大家可以看到在大马路口的行人穿越到有着倒数计时的功能，您可以使用32.768KHz的晶体振荡器作为精准的时脉控制，而其他的I/O PORT便可控制时间LED及其下面人偶行走的姿态。没想到吧，原来微控制器竟然跟我们的日常生活如此的息息相关。

除此之外，该产品8Bit微控制器系列的IC皆具有其平易近人的特性，如内含2clks及4clks的选择，在使用高频的晶体振荡器时，只需外部20MHz的振荡速度即可跑出10MIPS的高执行效率，比起同级的IC还得在外部插上40MHz的晶体振荡器，那可替出钱设计使用的人省了不少的钱。

有5层的堆叠(STACK)让使用者在写程式时更加容易利用CALL FUNCTION的功能，如(图二)所示微8Bit架构的功能方块图。而整个程式写起来更具模组化的架构，不仅写的人容易规划整个组织架构的流程，而后续接手维护的人更是易于修改、维护其程式之完整，不会让人在使用CALL时有捉襟见肘之窘境，该公司后续所出之新的IC如EM78P458及带有IR功能的EM78P257其堆叠更是有8层之多，使用起来相当不错。

《图二 功能方块图》

另外，微控制器必须要有指令易懂易学的特点，例如如果您用过了MICROCHIP、8051等系列产品的指令，在初期时会被搞的七荤八素，一个头两个大。因此，各家厂商皆想尽办法让初入微控制器大门的人有新的感受，不仅让原本已有ASSEMBLY底子的人易于接受，就算您以前还是微控制器的门外汉，在入门门槛极低的限制下，都能遨游在想像丰富的微控制器的世界，例如：MOV A,@255(@的后面代表数值，整个指令的意思是将255存放至累加器中)。像上述提及的产品是在RISC的架构上，所有的指令加总起来也不过58个，而且其价格也相当便宜，可说是俗搁大碗。

新一代的8 BIT MCU

以前因为制程的技术及产能的限制，微控制器的ROM DATA大都是在8K ROM以下，而且每一PAGE的限制都在1024个WORD以下。日前笔者曾与国内生产8Bit微控制器的厂商管理者谈到以上的情况，当笔者提出是否可在其功能加强及增加ROM DATA的大小时，该管理者便表示，这是非常重要且是必要的。

之前较让人感觉不便之处的PAGE问题，每当程式写到一千行左右时，便得开始烦恼，到底要精简程式呢？还是切割程式放到下一个PAGE呢？这真是一个困扰的问题啊！因为程式越大、前后段的关联越多，所需耗费的虚指令越多，使用者需要多花二到四个指令去做跳页的动作，这让原本功能强大的微控制器打了一些折扣。现在新发展的微控制器趋势不但没有PAGE的限制，而且让各位读者期待已久的FAR JUMP功能也应在新IC中出现。其中分为SHORT JUMP及LONG JUMP，SHORT JUMP所花费之指令时间为ONE CYCLE，其跳跃的距离可到8K之遥。再谈到LONG JUMP，因其可跳跃的距离达到1M的位置，所以在执行的指令方面需得花费TWO CYCLE，想想以前若是要跳这么样远的位置必须多加6行的指令甚至更多，现在则进步许多。

值得一提的是，现在MCU开发者会将乘法指令纳入了8Bit微控制器中，这是一个划时代的创举，记得以前要写一个加法就得要花上两三行以上的指令，如果遇到要做乘法运算时，那可真的是既伤脑筋又伤程式空间，非得花上个十几行才可完成，现在可好了，如果能提供这么强的功能，在设计程式时那弹性可就大得多了。

在所有的微控制器中，每个初入门的使用者心中都存有一个疑问，那就是为什么暂存器的内容不能直接存放置其他的暂存器里，而必须事先经过累加器后才能存放致另一个暂存器中。现在，国内已有厂商能提供此一项的功能，可以使用在RAM暂存器的对COPY，并且节省程式执行的时间，相对的也节省了程式的空间，真是一举数得的新设计。

结论

在这边我们看到了MCU厂商的未来走势，除了将原本8Bit微控制器从原本的4K ROM DATA的大小，拉大到了128K，甚至有可能达到512K的大小。有人可能会问：「微控制器为什么要那么大的内容呢？」让我们从另外一个角度来看，若是程式段约占16K，剩下的部分可以当TABLE或DATA，这样可以使用在LCD DRIVER 、DATA BANK、SPEECH、CALLER ID等等，将以往所需要存放大量资料的周边如EEPROM或FLASH等内嵌在ROM DATA中，这样一来不仅执行的速度变快，而且节省硬体周边电路零件，也使PCB版的面积变小了。

由于IC制程的进步，FLASH与DSP的产品，这一便利且高效能的优点，也已经规划在相关的厂商未来的产品中，结合FLASH的微控制器是从OTP所延伸，其具有之重复烧录使用、低价、多功能的设计，可应用在游戏机、网路装置、DVD及Set-Top Box上，再配合上前述新一代微控制器的优点，微控制器似乎有令人无法想像的超强能力！ (本文作者现任职于义隆电子)