MCU於嵌入式系統開發應用的關鍵問題

全球電子數位裝置採行MCU的設計方案數量有增無減，尤其在節能議題、自動化、智慧化等應用熱潮趨勢下，MCU導入產品開發更能凸顯呼應熱門產品設計趨勢，而在產品中原本MCU處於較為隱性的角色，其重要特性也漸漸浮現，而系統設計者對於MCU的元件特性要求也越來越嚴苛... 

隨著汽車電子、工業電子需求漸增，與消費性電子、智慧建築、行動運算、智慧電錶、醫療電子等新興領域的大幅成長，讓MCU的重要性不斷攀高，與以前低效能的簡易控制應用方式，已經大不相同！新一代的MCU更重視節能要求，甚至把原有8位元就能應付的設計方案，持續提升至16、32位元產品，以因應新一代的應用設計方案需求。 

MCU的眾多應用設計中，以奠基於ARM核心的MCU元件，在使用上有持續增加的趨勢，尤其是在工控應用產品、終端裝置與行動運算裝置方面，數量方面的成長最為明顯，此外ARM可能就有數種核心差異，目前業界主流多以ARM 9為重點應用，並提供大量參考設計。 

高複雜度的智慧電網應用  讓MCU性能、規格不斷提升

在眾多應用中，MCU以智慧電網的應用最受相關業者期待，因為當電網全面智慧化，這代表相關衍生的裝置數量將以指數服務使相關服務大幅暴增，若以智慧電網成形最基本的「智慧電錶」設置來說，每戶至少都會有1組智慧電錶，而電錶或多或少需透過MCU的元件，來進行電力使用監控、狀態回報或體現其他更智慧的相關應用，這也代表需要大量的MCU相關設計奧援。  

而在智慧電網應用中，MCU的角色相當多元，除智慧型電錶需仰賴高度集積化的MCU實踐其自動化、環境監控、通訊等基礎應用，其進階的應用應屬於更具未來性的能源轉換應用市場，例如，控制太陽能電池提供最佳日照角度、或是分析最合適的電池仰角，以達到最佳能源轉換效率目的，這在太陽能轉換模組、逆變器、儲能系統方面尤其重要。  

以智慧電網的應用方式來說，可能是MCU相對複雜的應用狀態，例如，智慧電網中MCU即必須做到現場數據資料採集、電錶端的呈現、甚至要求必須具備2D/3D的圖像呈現能力、與整合Wi-Fi、CAN網路架構等要求，也是對MCU元件的耗能、效能與效用的一大考驗。  

為開發專案挑選合適的MCU 

畢竟不同的產品設計，單一種MCU在規格、架構可能無法全部通吃，至少在成本考量無法以高階產品來因應所有設計需求，而合理的開發方式，應該視系統專案的應用需求，找到接近或合用的MCU產品架構，來整合相關應用資源，也因此，各MCU大廠的相關產品，每種MCU系列產品動輒就有大量的不同型號、架構可供選擇！因為型號越多，系統開發者也更能找到專案合用的解決方案。 

但問題來了，即便解決方案可以找到最接近開發需求的元件，但畢竟開發案必須針對用途進行設計，其中還必須思考合適的電氣規範、系統架構、安全性、便利性、反駭客攻擊設計、低功耗電源設計...等多元要求進行考量。 

完整的開發平台 

即便針對設計案，去挑選最接近、合用的解決方案，看似是最合理且最具經濟效益的作法，但實際上很難再相關解決方案找到100%適合的元件組態，或多或少仍須由開發者進行部分功能的調整或從新組態，尤其在成本考量前提下，開發者根本無法針對單一產品提出MCU客製化的設計要求，必須從現成在架構上接近需求的解決方案去取得相對實用的設計方式。 

選擇MCU元件往往會左右最終產品的表現狀況，尤其是效能與節能表現方面，而在挑選解決方案前，系統工程師必須考聊針對MCU可用的軟體環境、元件性能、成本等顯而易見的基本要求外，也必須將OS的支援、可用的Source Code程式碼資源、硬體工具、周邊搭配元件的功耗表現一一列入考量。

關鍵的問題不在MCU整合的內核處理器有多新、多快，而是必須在研發團隊較了解的處理器控制領域方面，進行內核挑選，進而增加專案開發的執行把握，進而縮短開發團隊的學習時間，加速產品除錯與最佳化驗證等量產前的重要工作。 

至於選擇關鍵器件的另一個重要考量是，相關設計在因應未來市場變化的彈性，例如，若是MCU從16位元全面升級32位元器件時，相關程式碼能否沿用或是僅需少量修改即可因應？而未來可用的升級版元件在於元件本身的封裝模式、體積、腳位，有無考量到直接升級的可能性，尤其在目前行動裝置的PCB面積越來越小的狀況下，若升級器件體積無法因應置入原PCB板，即便腳位100%相容，面對升級需求還必須考量PCB的重新規劃成本與驗證設計成本。