MCU 几乎是每一个联网设备的要害元件，并有望推进数百万物联网 （IoT）“终端节点”的布置。每个终端节点都包含各种不同的元件，如表计、传感器
、显示器、预处理器，以及将多种功用兼并在单一器材中的数据交融元件。IoT 终端节点的常见要求是小尺度，因为这些器材通常被约束在很小的基底面内。例如，当考虑可穿戴设备时，体积小和重量轻是取得客户认可的要害。
小封装 MCU 是操控体积受限型 IoT 终端节点运用的抱负元件。许多 MCU 还有其它功用，能让咱们将一个功用十分强壮的规划轻松放入引脚受限的形状内。灵敏的引脚分配、自主运转以及智能化外设互连器材便是小引脚数 MCU 先进特性的一些示例，它们进一步提升了MCU 的才能，对尺度受限型运用发生很大的影响。
小引脚数封装
在 IoT 端点答应的狭窄板空间内，将 MCU 放入其间的要害促进要素是小型封装。可穿戴设备的空间特别有限，但仍需求强壮的处理和存储才能来履行传感器、感测聚合器和操控器要求的各种前端功用。芯片级封装 （CSP） 的外形超小，不需求特别的制作才能。例如，Freescale 的 Kinetis KL03 20 引脚 CSP MCU 系列选用 20 引脚 CSP 型 1.6 x 2.0 mm 双封装尺度。如图 1 所示，这种 20 引脚在细距离下选用 20 个焊球，可合适最小的板空间。
图1：选用芯片级封装的 Freescale KL03 系列 MCU
不过，小封装未必表明处理才能也小。KL03 具有强壮的 48 MHZ 32 位 ARM Cortex-M0 处理器内核，以及 32 KB 片上闪存和 2 KB 片上 SRAM。多个串行接口（LPUART、SPI、I²C）能让 MCU 和轻松衔接规范外设。一个带有模仿比较器和内部电压基准的 12 位 ADC 能满意常见的感测要求。为支撑 IoT 中极为常见的守时运转，还选用了一个低功耗守时器和一个实时时钟。也可选用脉宽调制 （PWM） 守时器来简化机械操控运用。在十分小的 20 引脚 CSP 格局内完成如此很多的功用，关于规划人员来说这便是一个可用的大才能的模范。
智能集成
但是，MCU 制作商不会只是满意于在小装内放入功用强壮的 CPU。添加智能集成——能够将外部辅佐器材数量降至最少的专门化硬件，是在小型板空间内完成很多功用的又一种途径。举例来说，您每经过多长时刻就需求将少量几个超简略的元件与外部功用组合，使其能够放入引脚有限的器材中？当由 CPU 办理的位检测回路过慢或许耗费过多名贵的 CPU 时刻时，您是否也需求经过这样做来加速输入信号处理速度。经过添加用户片上逻辑器材，MCU 制作商正开端满意这些要求，以集成更多的逻辑器材。
例如，Microchip PIC16(＄1.2500)（L）F1503(＄0.3645) MCU 就归于此类型智能集成。该器材包含少量运用所谓的可装备逻辑单元 （CLC） 的可装备逻辑器材。这些逻辑单元可用于从器材输入和内部信号来构建简略的逻辑功用。可在器材输出端运用 CLC 输出，或许将其与内部外设合作运用。图 2 所示为 CLC 逻辑图。
图2：P%&&&&&% 片上可装备逻辑器材框图
这儿可挑选多达 16 个输入，然后就可构成一个逻辑功用，用来构建四个生成的输出。依据详细用处，可独自对每个输出进行使能、极性挑选、边际勘探或许存放。八个或许的逻辑功用包含 AND-OR、OR-XOR 、锁存器和存放器等精选功用，这些都是引脚受限型器材所需的常见功用。例如，您可将电路板上的一些简略的门集成到 MCU 中，或许也可构建一些简略的功用，以消除常用来兼并或调理器材输入的 CPU 周期。
请注意，咱们现在能够运用硬件而非 CPU 密集型轮询和“位拆裂”技能来兼并外设。这样，简略的外设摇身一变成为智能型外设，不用在 CPU 监管下作业。现在，ADC、守时器、中止操控器都能够轻松集成到一个完好的感测子系统中，且仅在子系统宣布恳求时才需求 CPU 介入，此刻也许是呈现了超时或许越界。
高效的引脚分配
为 IO 引脚分配正确的功用是运用小引脚数 MCU 时面对的问题之一。在许多 MCU 中，多个外设共会用一个输出引脚，并且您期望运用的外设还或许与 IO 分配相冲突。这样，就很难在最小的封装中完成您期望的功用数量。依据您的详细资源组合，您或许需求选用较大的封装。IO 分配也或许影响电路板布局和信号布线。假如引脚散布在不方便的方位，则能够选用比抱负状况更多的板空间或许信号层来处理。
一些 MCU 制作商正经过进步引脚布局灵敏性来消除这些约束。例如，NXP 为此添加了能够用于“交流”引脚方位的 IO 引脚阵列，以应对各种不同的片上外设信号。在 NXP 供给的 LPC82x 系列器材中（图 3），IO 切换阵列使 29 个引脚具有了交流功用。GPIO 信号、守时器、串行外设或许乃至是模仿输入都能恣意切换至您期望衔接的器材引脚。
图3：NXP LPC82x 系列器材上的 IO 引脚切换阵列
这种切换阵列具有全衔接功用，能够把 29 个 IO 引脚中的任何一个衔接至任何内部外设。 （不过也有少量破例，例如，当该器材处于鸿沟扫描形式且 PIO_4 用于从深度省电状况唤醒时。JTAG 引脚一直分配给引脚 PIO_0 至 PIO_4。因为相关的功用针对性特别强，因而这些破例也是能够了解的。） 这种切换阵列如此灵敏，您乃至能够把多个外设输入分配给相同的器材引脚，以更多地削减引脚数量。在 LPC82x MCU 上添加切换阵列能够极大地进步规划才能，让您从正确的引脚上获取正确的信号，从而在详细运用中选用最小化的封装和板空间。
外设自主运转
凭借能够将输入引脚与外设衔接的 MCU 引脚，即可高效地运用 MCU 引脚。 这样，咱们就可构建引脚高效的自主运转外设，并且仅需 CPU 稍加介入或许底子不需求 CPU 介入。 咱们来考虑 Renesas 的 RL78/G13 MCU 系列（以其间的 R5F1007DANA(＄1.4632)#U0 为例），该器材具有事情链路操控器 （ELC），可选取不同的事情（如外部输入中止、内部中止、守时器中止或许比较匹配成果），然后将其经过硬件与所需的外设输入衔接。如图 4 所示，该器材选用外部中止来触发模数转化。无需 CPU 参加即可完成该功用，此刻 CPU 乃至能够处于低功耗睡觉形式。这样就能高效运用 IO 资源，一起坚持尽或许低的功率耗散，后者是大多数 IoT 运用的另一个要害要求。
图4：Renesas 的 RL78/G13 MCU 系列上事情链路操控器的运用
总结
小引脚数封装是许多 IoT 运用的抱负挑选，且运用这些小封装时您仍能取得强壮的处理才能。经过 IO 切换阵列、事情链路操控器或片上可装备逻辑单元完成的高功率引脚映射，能进步引脚运用功率，保证您在大多数尺度有限的 IoT 运用中运用最小的板空间。
