uC：也许是物联网的最后一粒尘埃

也许，uC这个词从来没有正式出现过，但它所代表的那些6脚、8脚单片机正变地越来越常见，正在逐渐模糊核心处理器和外围分立元件之间的界线，并有逐步替代基础数字逻辑功能、小型数字模拟混合芯片的趋势。因为它小、低成本、功能精干…对于这个越来越智能化的世界，这个单片机里的小不点也许会成为物联网这张网上的最后一粒“尘埃”。

uC，一个“然后…就没有然后”的名词

十余年前，我曾在美信一款充电IC MAX1640的数据手册上，看到一个名词：uC。

那时候我对所有新概念都好奇，见到啥我都会一通搜索，然后…就没有然后了。 不信，你现在也可以搜搜去，记住，是uC,不是UC，那是浏览器。不是芯片。

我只能从上下文猜测，这个uC指的应该是一个能检测电压又带判断功能的芯片。那时候我已经接触过51单片机，所以猜到uC指的是 uController。对，u（mju）是um(微米)那个u。

但后来，我再也没有在任何地方看到uC这个名词，因此我一直认为当年写这份datasheet的美信工程师取名字非常有创意。

通常，我们把单片机统称为MCU（现在随着外设的功能越来越强大，兼具数字模拟功能，逐步升级到SoC，即片上系统）。MCU的全称是Micro Controller Unit。虽然它没有被写成mC。美信在资料中称uC，显然就是对应于MCU的这个说法——因为它认为只需要一种功能比MCU更简单更低端的微控制器就可以实现，因此称其为uC。

连这个词都没搜到，那在现实中上哪去找uC呢

Microchip：全球首款6脚单片机的缔造者

一向善于换关键词搜索东西的锐评辛，很快就找到了PIC的8脚单片机，这是可以被称为uC现实版的单片机。甚至…PIC还有6个脚的，简直了！

PIC系列单片机来自美国的微芯（Microchip）,作为一家全球顶级半导体厂商，它一直锐意创新，引领行业的方向。首款6脚单片机，就是由PIC在2004年推出，当时号称全球最小单片机：首批有四款：PIC10F200、PIC10F202、PIC10F204及PIC10F206。

PIC单片机系列覆盖了8位、16位到32位，型号极多，以不同的资源、配置的广泛混搭而著称于世。可以说，不管你要做什么，从简单的小家电控制到复杂的电机控制系统，你总能找到一款合适的PIC。

在国内，由于PIC价格相对较高——主要是吃了汇率的亏，加上编程器昂贵（还有开发环境，都是独家所有，就算是盗版、山寨也要大几百），所以在国内用的不算多。

但在欧美，它频繁出现在各类电子制作里，其中最重要的就是它出现在大学课本中，这使得它在欧美受众非常广泛，以它构建的产品，DIY非常多。

所以，市面上一直有大量的PIC模仿者，其中以台系为最甚，许多主打高性价比的低成本MCU，都在模仿替代它。近年逐渐崛起的国产半导体，也正在走这条台系厂商的老路。

这其中，就包括了大量的6脚、8脚超小封装单片机。

小uC,大用途

对于当年只见过DIP40的51单片机，顶多也就见过DIP20的AVR，还是一个学生仔的我来说，内心的震撼是可想而知：6个脚？！能，能用吗？

事实上，不仅能用，而且这些小的就跟一个555一样的uC单片机简直就像变成了苍蝇的孙猴子，无所不能。

其实我们不常用的电子胶

最初微芯推出全球最小6脚单片机时，主打的一个作用是电子胶，这个电子胶是个什么东西呢？

在设计复杂印刷电路板PCB时，万一出现了设计缺陷，如果整板改动，影响很大，耗时也很长。而且涉及的改动往往不是简单的飞线，通常会涉及一些功能、信号的改变，这个时候，如果用这种小封装单片机，就可以快速地、灵活地进行改动。

然而小型数模混合系统我们很需要

然而“电子胶”我们一般很少用，毕竟我们谁都不是去做超复杂PCB的。但，作为一个低成本化的兼具了数字逻辑和模拟功能的小型系统，6脚8脚uC就大显神威了。

前面提到，首款6脚单片机在2004年推出，紧接着在2005年，微芯又推出了带ADC版本的PIC10F220和PIC10F222。

不要小看ADC这个外设，大多数应用场合，我们对ADC的精度和速度要求都不高，这种时候直接使用带ADC的单片机，往往是我们最喜欢的方案。

就拿我前面提到的是在MAX1640上应用为例子。

其实这个功能非常简单，就是要判断锂电池的电压当前处于什么状态：

1. 低于3.2V（或者3.4V），此时锂电池过放。

2. 高于4.2V（或者4.4V），此时锂电池过充。

3. 两者之间，此时锂电池处在正常充放电过程。

如何实现呢？如果没有单片机，我能想到的最简单的方案就是用电压比较器，比如LM339。对于这个场合来说需要上下限两个电压判断，那么，用两路比较器LM393会更经济，并且节省空间。

但即使是这样，LM393本身是一个14脚的芯片，体积较大。再加上电阻——而且在这里，为了检测更精准，电阻可能还得用1%的精密电阻，成本又高了。

但如果采用uC，只要一个有一路ADC的6脚单片机就完事了。ADC接电池电压，然后以两路IO输出逻辑电平。电路得到大幅简化，面积小了很多，成本也明显下降。

以此类推，以往我们常用的555、时钟电路、触发器、时序等电路，它们一个芯片通常只能实现单一功能，而即使是很简单的电路，也不是一个逻辑功能芯片就能完成的，这就往往需要同时使用好几块芯片，而且彼此之间的连线还复杂。

何况还要模拟功能呢？比如电压检测，这个时候，如果使用单片机就会变得非常简单——因为单片机内部集成了许多基础的数字部件，如定时器，波形发生器，并可由编程完成时序、逻辑判断。

随后，以集成ADC为始点，所有单片机都开始加入DAC、模拟运放功能，这就使得小小的单片机具备了数字模拟混合系统的硬件基础……这一下子它的潜在应用范围就更是无处不在。当年，MSP430就是这样被TI推向我们学生仔的。

大单片机？小单片机？

做电子的都知道，单片机是一个碎片化程度非常高的市场。永远有你没听说过的小厂商，永远有你没听过的型号。

比如当年锐评辛入行的第一个两万行项目，用的就是美信的MAXQ1050，有用过的，或者听过的也行，麻烦请在评论区吱一声，让我知道我并不孤独。

如果我们以单片机最根本的配置指标，也就是FLASH和RAM来衡量的话，其实我们可以清晰地看到单片机的一个演进过程。

以当前最热门的STM32来说，2007年，意法半导体推出的STM32F103，当时它凭借“72Mh、高频主时钟……”的高性能横空出世，比起曾经AT89S52（8051的代表机型）的12Mhz（实际只是1Mhz主时钟，因为12分频）、8KB Flash、 256B RAM，STM32简直碉堡了有木有！让年少的我当时泪流满面了很多天。

随后，STM32越来越流行，2007到2017年这十年间，它卖出了16亿颗，成为当之无愧的大主流。十年间，STM32在原来F1、F2的基础上，发展出了F3、F4以及低成本路线的F0，和低功耗系列的L0、L4，同时还推出了更低成本的STM8系列——采购过芯片的都知道，芯片价格拼到最后看的都是引脚数和晶圆面积。

最终，ST的STM32/STM8系列基本涵盖了FLASH从32K到1M，RAM从1K到256K的范围，引脚也从最少的20脚到多达两三百个脚，价格从五六块钱到上百之间不等，基本可以说一统江湖，妥妥的走了一条当年PIC的老路啊。（也不知道是谁给的勇气，PIC至今还是高高在上的不降价，抗干扰逆天了不起啊……）

最近STM32推出的H7系列已经到了微处理器（MPU）的水准，也就是所谓的跨界的处理器，它们开始模糊了通常用于工业控制的微控制器和高端复杂运算的微处理器界线。

但最让锐评辛激动的…其实还是ST终于推出了8脚单片机！虽然是STM8，不是ARM，不过都8个脚了，还要什么自行车呢？

总的来说，单片机和传统PC以及工控机是两个截然不同的发展路线，后者不断走向更高性能（而维持价格基本不变或者稍微降低）、更高集成度等越来越高端霸气上档次的路线。

而单片机则不同，一开始，它也在走这条价格不变配置不断推升的路线，最终总推到让我们这些行业老鬼见着伤心听了感动的地步。

但是，通常它就止于此，不会继续往前发展。因为这个时候它基本上已经跨过了边界，就像STM32H7，NXP的i.MX最新系列，已经进入了微处理器的阶段。

反而我们会看到，单片机也在往另一个方向发展，降低配置，甚至低到比最初的产品还要低。随之还有减小封装，比如越来越厂商推出的8脚，14脚，20脚的小封装单片机上，当然最重要的还有就是，价格一定要一跌再跌，跌到让你感动为止……

智能尘埃，物联网世界的最后一厘米

和所有概念一样，物联网从被提出来，经历了喧嚣尘上，言必提及，然后现在似乎成为明日黄花，很少有人再泛泛谈物联网，而是谈工业物联网、智能家居、可穿戴和车联网等具体应用——这在某种程度上来看，也代表着物联网的成熟，毕竟有真实应用可深入做下去，不用再拿大一统的物联网概念去忽悠人。

还在大学的时候，我经常看到一些专业的行业杂志的文献里提到智能尘埃。

今天我们经常提到的“智能硬件”这个词，就是具有“智能”的电子设备，设备的智能来自于它嵌入了带有物理量感知能力和逻辑判断功能的电路。智能尘埃这个概念非常好理解，就是随着微电子技术的发展，可预期智能硬件的体积会越来越少，越来越无处不在，渗透到生活的方方面面，如同沙粒、尘埃一样，从而更广泛，更大规模地嵌入物理环境，实现更加精细粒度的感知、控制。

不知道你怎么看，锐评辛眼里的物联网世界，最后就应该是智能尘埃遍布世界的样子。

智能尘埃，也叫智能微尘，这个概念要比物联网早得多，早在1996年，就由伯克莱加州分校的教授斯托弗·皮斯特（Kristofer Pister）提出来了，当然，如此前瞻性的东西往往源于军事目的。

20多年过去了，至今我们都没见过这种东西在生活中的应用。

即使在军事领域，也还没成为现实。各类大片中，最常见的就是壮观的四轴飞行器阵列，像一群鸟一样，和庞大无比的擎天柱式的巨大机器人形成了强大的对比。

几年前，我还在新闻上看到美军推出了一个大小比普通苍蝇稍微大一点的微型飞行机器人阵列。

但以上这些，都只是在军事领域，和我们普通大众的生活关系不大，何况你说一只苍蝇上是得有多少尘埃啊？

当然，按照锐评辛看来，像不像尘埃这么小、这么密的程度，其实不重要，重要的是，让我们可以对尽可能多的节点，进行判断和控制。

尘埃无孔不在，正是因为它的小。

尘埃处处都是，因为它不金贵。

尘埃万古长存，因为它不需要喂养。

智能硬件要“尘埃化”，首先就是小，小到足以嵌入任何粒度，不金贵，所以才能大规模铺设。不需要特别喂养，指的是低功耗——虽然今天这些6脚8脚uC并不是低功耗之最，但因为本身体量小以及特殊的应用方式——大多数长期睡眠，只在一个很短的时刻激活工作，因此，非常好“养活”。

无疑，能让智能尘埃这个概念真正落地的，非uC不可。但即使在“智能硬件”大行其道的今天，我很惊讶的发现：uC,这种只有6个脚，8个脚的超小型单片机，在现实生活中使用的程度并没有我曾经以为的那么广泛。