隨著電器化的生活影響人們開始到現在，人們的生活已與電息息相關了，例如去年的729全省大停電及921地震，造成台灣損失慘重，而如今微電腦化的家電更是深入人們的周遭，例如微電腦電鍋、微電腦電風扇、新型咖啡壺等等，其最主要的關鍵便是其內部的微控制器，不僅功能強、耗電量小，它的重量及體積讓你幾乎忘記它的存在，但功能卻是大大的提昇。

一般而言，微控制器是由USER規劃內部程式流程、儲存使用者所賦予之指令，而微控制器的發展有4、8、16、32、64Bit等各項產品。4Bit微控制器經多年改善已無發展空間，已在時代的潮流中開始退其色彩，而16、32、64Bit又因價格單價過高，在低價的消費市場中較欠競爭力，至於8Bit由於價位低、功能高、效率好，已在市場上成為主流地位。

微控制器的應用

筆者從學生時代開始便已碰觸微控制器至現在，歷經十數年，感覺到微控制器的發展不但不會因微控制器應用的普及而減少，反而會隨著科技化的生活更加的蓬勃發展。

「8051」是筆者一開始所碰觸的微控制類型，其功能強大不在話下，但其為CISC的架構，讓使用者在時序的應用上有著無法掌控的痛苦。之後，接觸到了MICROCHIP PIC16/17系列的微控制器，在使用上不僅指令的人性化設計讓人容易接受，且RISC架構在時脈的控制更是如魚得水般地易於掌握，其內部擁有之SLEEP功能更具有低耗電、省成本的好處，筆者在出社會後考慮到大量生產時須得站在客戶角度來設計IC，便想到用PIC系列的微控制器來生產公司的產品。

微控制器的新角色

直到三年前，有一位朋友介紹我使用某家廠商的產品，那時本人在半信半疑的情況下使用了該公司的產品，這才發覺到原來臺灣的IC DESIGN HOUSE竟然有如此功能完整的8Bit微控制器，那時筆者所使用的乃是該公司所出產之EM78P156，此顆IC不僅具有MICROCHIP PIC系列的優點，此外這一8BIT Microcontroller系列皆具有中斷的功能，例如外部中斷、TCC中斷及PIN CHANGE中斷等，(圖一)所示即為中斷輸入電路圖。

《圖一　中斷輸入電路圖》

多了這些中斷有那一些好處呢？以外部中斷來說，您可以不用在程式中寫一POLLING的程式片段，即可偵測到外部Falling or Rising edge的變化，既可縮短程式設計的時間，又可簡化外部的電路設計。又再拿TCC中斷來講好了，您在設定好TCC中斷的環境後，逕可去執行您所想要做的事，如掃描按鍵，接受或控制外部的信號等，等到所設定的時間一到那便可跳至中斷程式中執行既定的行程，譬如像最近大家可以看到在大馬路口的行人穿越到有著倒數計時的功能，您可以使用32.768KHz的晶體振盪器作為精準的時脈控制，而其他的I/O PORT便可控制時間LED及其下面人偶行走的姿態。沒想到吧，原來微控制器竟然跟我們的日常生活如此的息息相關。

除此之外，該產品8Bit微控制器系列的IC皆具有其平易近人的特性，如內含2clks及4clks的選擇，在使用高頻的晶體振盪器時，只需外部20MHz的振盪速度即可跑出10MIPS的高執行效率，比起同級的IC還得在外部插上40MHz的晶體振盪器，那可替出錢設計使用的人省了不少的錢。

有5層的堆疊(STACK)讓使用者在寫程式時更加容易利用CALL FUNCTION的功能，如(圖二)所示微8Bit架構的功能方塊圖。而整個程式寫起來更具模組化的架構，不僅寫的人容易規劃整個組織架構的流程，而後續接手維護的人更是易於修改、維護其程式之完整，不會讓人在使用CALL時有捉襟見肘之窘境，該公司後續所出之新的IC如EM78P458及帶有IR功能的EM78P257其堆疊更是有8層之多，使用起來相當不錯。

《圖二　功能方塊圖》

另外，微控制器必須要有指令易懂易學的特點，例如如果您用過了MICROCHIP、8051等系列產品的指令，在初期時會被搞的七葷八素，一個頭兩個大。因此，各家廠商皆想盡辦法讓初入微控制器大門的人有新的感受，不僅讓原本已有ASSEMBLY底子的人易於接受，就算您以前還是微控制器的門外漢，在入門門檻極低的限制下，都能遨遊在想像豐富的微控制器的世界，例如：MOV A,@255(@的後面代表數值，整個指令的意思是將255存放至累加器中)。像上述提及的產品是在RISC的架構上，所有的指令加總起來也不過58個，而且其價格也相當便宜，可說是俗擱大碗。

新一代的8BIT MCU

以前因為製程的技術及產能的限制，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個WORD以下。日前筆者曾與國內生產8Bit微控制器的廠商管理者談到以上的情況，當筆者提出是否可在其功能加強及增加ROM DATA的大小時，該管理者便表示，這是非常重要且是必要的。

之前較讓人感覺不便之處的PAGE問題，每當程式寫到一千行左右時，便得開始煩惱，到底要精簡程式呢？還是切割程式放到下一個PAGE呢？這真是一個困擾的問題啊！因為程式越大、前後段的關聯越多，所需耗費的虛指令越多，使用者需要多花二到四個指令去做跳頁的動作，這讓原本功能強大的微控制器打了一些折扣。現在新發展的微控制器趨勢不但沒有PAGE的限制，而且讓各位讀者期待已久的FAR JUMP功能也應在新IC中出現。其中分為SHORT JUMP及LONG JUMP，SHORT JUMP所花費之指令時間為ONE CYCLE，其跳躍的距離可到8K之遙。再談到LONG JUMP，因其可跳躍的距離達到1M的位置，所以在執行的指令方面需得花費TWO CYCLE，想想以前若是要跳這麼樣遠的位置必須多加6行的指令甚至更多，現在則進步許多。

值得一提的是，現在MCU開發者會將乘法指令納入了8Bit微控制器中，這是一個劃時代的創舉，記得以前要寫一個加法就得要花上兩三行以上的指令，如果遇到要做乘法運算時，那可真的是既傷腦筋又傷程式空間，非得花上個十幾行才可完成，現在可好了，如果能提供這麼強的功能，在設計程式時那彈性可就大得多了。

在所有的微控制器中，每個初入門的使用者心中都存有一個疑問，那就是為什麼暫存器的內容不能直接存放置其他的暫存器裡，而必須事先經過累加器後才能存放致另一個暫存器中。現在，國內已有廠商能提供此一項的功能，可以使用在RAM暫存器的對COPY，並且節省程式執行的時間，相對的也節省了程式的空間，真是一舉數得的新設計。

結論

在這邊我們看到了MCU廠商的未來走勢，除了將原本8Bit微控制器從原本的4K ROM DATA的大小，拉大到了128K，甚至有可能達到512K的大小。有人可能會問：「微控制器為什麼要那麼大的內容呢？」讓我們從另外一個角度來看，若是程式段約佔16K，剩下的部分可以當TABLE或DATA，這樣可以使用在LCD DRIVER、DATA BANK、SPEECH、CALLER ID等等，將以往所需要存放大量資料的周邊如EEPROM或FLASH等內嵌在ROM DATA中，這樣一來不僅執行的速度變快，而且節省硬體周邊電路零件，也使PCB版的面積變小了。

由於IC製程的進步，FLASH與DSP的產品，這一便利且高效能的優點，也已經規劃在相關的廠商未來的產品中，結合FLASH的微控制器是從OTP所延伸，其具有之重複燒錄使用、低價、多功能的設計，可應用在遊戲機、網路裝置、DVD及Set-Top Box上，再配合上前述新一代微控制器的優點，微控制器似乎有令人無法想像的超強能力！(本文作者現任職於義隆電子)