相信很多工程師接觸單片機都是從8051開始的,由于其完善的總線專用寄存器集中管理架構(gòu)、眾多的邏輯位操作功能,以及豐富的控制指令系統(tǒng),而被稱為“經(jīng)典”,也為后來其它增強型單片機的發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)。近期,本刊有幸采訪到南通國芯微電子/STC深圳宏晶科技(以下簡稱STC)創(chuàng)始人姚永平,聽他娓娓道來8051單片機的發(fā)展歷程,以及STC的創(chuàng)業(yè)之路。

STC創(chuàng)始人姚永平
8051單片機是否會被取代?
眾所周知,8051單片機脫胎于Intel,在技術(shù)上經(jīng)歷了多次的演進(jìn)和升級。上世紀(jì)九十年代末,STC之所以能夠在兩年時間內(nèi)占領(lǐng)國內(nèi)8051單片機市場,正是由于抓住了單片機市場從紫外線擦除向OTP(一次性可編程)、MTP(多次性可編程)過渡這一時機,并且準(zhǔn)確捕捉到市場對MCU更高集成度、更強抗干擾能力的應(yīng)用需求。
回顧STC的發(fā)展歷程,姚永平表示:“之前的單片機都是外掛ROM,無論是紫外線擦除ROM,還是OTP ROM和MTP ROM,都存在著單顆成本高、程序更改擦除時間長、燒錄程序需外部供電12V等等問題;而STC采用真正的FLASH ROM,將ISP/在線編程實用化、產(chǎn)業(yè)化,并低成本實現(xiàn)了內(nèi)部EEPROM功能,使得廠商在開發(fā)上無需專用編程器和仿真器,提升了使用方便性,同時,STC升級版8051單片機的集成度更高、性能也更強壯,將MCU的抗干擾能力提升到一個新的高度?!?
據(jù)介紹,目前STC在整體8051單片機市場的占有率已超80%,公司每年保持穩(wěn)步增長,尤其是在舞臺燈光控制、點鈔機、電子衡器/稱、麻 將機、水/電表等電子設(shè)備市場有著很高的市占率?!?051單片機有著雄厚的用戶基礎(chǔ),經(jīng)過多年的學(xué)習(xí)和積累,大家對它的研究也較為透徹和熟悉,越來越多的工程師開始將8051應(yīng)用在當(dāng)前一些熱門的開發(fā)領(lǐng)域,例如智能家居照明控制、單軸/四軸無人飛機等電子產(chǎn)品的研發(fā)之中,涉及的范圍日益廣泛?!币τ榔秸f。
談到與市場上其它類型MCU的比較,姚永平認(rèn)為,8051依然是目前市場上用量最大的一類單片機,而且從應(yīng)用成本、功耗、使用便利性等方面,8051單片機都仍然有著明顯的優(yōu)勢,并不會被取代而消亡。首先,8051單片機的核更小(從5000門發(fā)展到目前的7000門),規(guī)模小,功耗也相應(yīng)較低,再加上無需交納Lisence等費用,因而成本上更具優(yōu)勢。同時,他還指出,從未來發(fā)展來看,F(xiàn)LASH大有取代OTP之勢,以同等規(guī)格的芯片來計算,采用OTP技術(shù)的芯片大約是FLASH成本的一倍。而且隨著晶圓價格的逐漸下滑,制造工藝越來越先進(jìn),芯片內(nèi)部功能的集成度將更高,例如同一封裝規(guī)格下,F(xiàn)LASH可將數(shù)據(jù)記錄在內(nèi)部的Data Flash里面當(dāng)作E2PROM使用,從而大幅降低制造成本,這些都將令到8051單片機市場保持旺盛的生命力。其次,以STC升級版8051單片機為例,由于省略了外部晶振、外部復(fù)位,且內(nèi)部時鐘可任意調(diào)整頻率(0-35M),支持寬電壓(2.5-5.5V),簡單易用,因而也大大方便了工程師的設(shè)計開發(fā)工作;此外,STC 15系列1T8051單片機的速度已比傳統(tǒng)8051快了7倍以上,同時也比STC早期的系列單片機快了20%。
另據(jù)透露,STC將在現(xiàn)階段采用的0.35um制造工藝的基礎(chǔ)上,迅速向0.18um、90nm工藝邁進(jìn),公司計劃將在2015年下半年推出32位單片機,并且針對一些特殊應(yīng)用市場開發(fā)一系列更加關(guān)注低功耗表現(xiàn)等性能的產(chǎn)品線。
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瞄準(zhǔn)市場需求,專攻超強抗干擾、無法解密
“STC取得成功的秘訣在于始終傾聽市場的聲音,了解用戶的訴求,苦練內(nèi)功,努力用研發(fā)創(chuàng)新來滿足市場的要求?!币τ榔娇偨Y(jié)道。其中,STV將產(chǎn)品主攻的方向放在了超強抗干擾、無法解密這兩大方向上。
例如在麻 將機的開發(fā)過程中,姚永平發(fā)現(xiàn),設(shè)備的抗干擾能力差是工程師在開發(fā)上碰到的最大難題?!耙慌_麻 將機有11部馬達(dá),外面是海綿包著,特別是到了冬天,靜電難以外放,容易導(dǎo)致芯片被靜電擊穿,整機也就壞掉?!绷硗猓邳c鈔機的開發(fā)上,除了ESD靜電防護(hù)之外,為了持續(xù)提升驗鈔能力,還需要不斷地修改程序,如加入高速A/D轉(zhuǎn)換功能等。
經(jīng)過多年專門針對ESD靜電防護(hù)和EFT快速脈沖干擾的研究,如今STC新推出的15系列芯片擁有了超強的抗干擾能力,全部型號的抗干擾能力均在4KV以上,有些型號(如201S)更高達(dá)6KV以上,(測試條件為芯片地線接大地,每個管腳接觸式打四下,非接觸式打四下);同時,整機可輕松過2萬伏靜電測試,以及4KV快速脈沖干擾(EFT測試)。
此外,在電子衡器/稱行業(yè)中,由于很多地方企業(yè)的技術(shù)實力薄弱,需要強有力的硬件平臺來支持工程師的開發(fā),一方面,STC通過提供抗干擾能力超強的芯片,來滿足他們的需要,保證了內(nèi)部數(shù)據(jù)的安全可靠性。另一方面,STC也針對這一行業(yè)的特殊需求,為他們開發(fā)出定制化的設(shè)計服務(wù),“下載需口令”功能就是其中之一,該功能只需用戶管理人員自己設(shè)計口令密碼,沒有正確口令就無法通過外部升級接口任意修改程序,從而可以保障電子設(shè)備生產(chǎn)廠商的利益。
而為了適應(yīng)電子制造產(chǎn)業(yè)日益緊縮的產(chǎn)品開發(fā)周期,如何能夠幫助廠商加快規(guī)?;a(chǎn)品的設(shè)計、生產(chǎn)時間,也是STC重要的一個研究課題。對此,姚永平介紹道,除了每顆芯片本身具有全球唯一ID身份認(rèn)證的加密之外, 利用STC第九代加密技術(shù),結(jié)合STC新開發(fā)出“程序加密后傳輸”和“發(fā)布項目程序”功能,即可讓廠商實現(xiàn)快速的產(chǎn)品升級。在這一過程中,程序擁有者在產(chǎn)品出廠時將源程序和一個龐大的加密鑰匙(256個字節(jié))一起燒錄在MCU中,當(dāng)需要升級軟件時,可將程序打包加密后,再用“發(fā)布項目程序”功能,生成一個在用戶自己界面內(nèi)、只有一個簡易按鈕的升級軟件,讓最終用戶自己來升級,而其他人則攔截不到原始程序。
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市場直銷,充分保障用戶利益
目前,STC的芯片全部由TSMC上海工廠負(fù)責(zé)生產(chǎn)制造,嚴(yán)格管控產(chǎn)品品質(zhì)。與此同時,STC在北京、上海、南京、深圳、廣州、東莞、南通七地已設(shè)有自己的銷售網(wǎng)點,所有芯片統(tǒng)一從南通發(fā)貨。在產(chǎn)品供應(yīng)上,STC基本采取直銷的方式,公開芯片價格體系,最大化地保護(hù)用戶利益。
姚永平表示:“8位機最大的應(yīng)用市場在中國,現(xiàn)在越來越多的產(chǎn)品開始在中國當(dāng)?shù)卦O(shè)計和生產(chǎn),這也為本土單片機帶來了巨大的發(fā)展機遇。我們希望讓每一個廠商都能享受到大客戶的價格優(yōu)惠,使得他們可以保持良好的競爭力,為此,STC將持續(xù)增強研發(fā)、銷售實力,把產(chǎn)品價格控制在合理的范圍內(nèi),讓更多的用戶能用得上,同時也會把中國本土單片機的各項性能指標(biāo)、性價比優(yōu)勢等做到極致。”
STC另一項重要的工作就是其開展的“大學(xué)計劃”。據(jù)了解,目前國內(nèi)大學(xué)編撰的、以STC8051為研究對象的8位單片機教材就有十余套;同時,STC已聯(lián)合南京航空航天大學(xué),北京航空航天大學(xué)、北京理工大學(xué)、哈工大、南京郵電大學(xué)、東南大學(xué)等一批國家重點院校先后掛牌成立了“STC高性能單片機聯(lián)合實驗室”,培養(yǎng)大量的設(shè)計開發(fā)人員。另外,STC還連續(xù)九年攜手國家教育部信息管理中心舉辦了“STC杯單片機系統(tǒng)設(shè)計大賽”,鼓勵單片機的設(shè)計創(chuàng)新,特別是在今年,除了機器人、物聯(lián)網(wǎng)、智能家居等競賽單元之外,STC還專門設(shè)立了“無人戰(zhàn)車/機、無人戰(zhàn)車/機一體化”創(chuàng)意競賽環(huán)節(jié),挑戰(zhàn)更高尖端領(lǐng)域的專業(yè)開發(fā)。另據(jù)悉,已有包括哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京理工大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、東華大學(xué)、西安電子科技大學(xué)、桂林電子科技大學(xué)、南京郵電大學(xué)等在內(nèi)的數(shù)百所高校1100支隊伍參與了今年的設(shè)計大賽。
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責(zé)編:Quentin