老工程師的技術生活(四十六) --- 從單晶片MCU 到產品系統應用

到了這個年紀了，來講講一些單晶片MCU 的使用心得與感想吧。

我有沒有玩過很多種MCU ？沒有，學那麼多種MCU 的目的是為什麼？

代表我很行嗎？還是老話一句：學了MCU 為了就是養家活口，圖一口飯吃啊。

至少我也待過MCU IC設計的新創公司，幫忙驗證MCU 設計之初的每一道指令集，

也幫忙設計這新MCU 的IDE 組譯編輯器與開發下載工具...所以來講講MCU 的

經驗應該是可以的吧。也因為三個月前，無意間收到一份雜誌社的問卷調查表，

我就順手填一填問卷。卻意外收到雜誌社免費三個月的期刊電子檔...

剛好這一期的封面故事就是講對於 MCU 市場與應用領域未來觀點。 

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相信只要你是在這個領域裡的人，多多少少也都會接觸一些 MCU平台。

我從門外漢進入這個領域也是從 MCU 入門開始的。我們走過那個時代是比較

幸運的，因為也沒有多少種MCU 可以供你玩。當時MCU 市場大宗就是 8051 與

非8051 兩大類。😄😊😉，而所謂的 非8051 的指的就是 PIC like。至於 6502 ？

因為工作上班沒用到，所以就沒機會碰...對我後來的職涯發展也好像沒影響。沒差了。

而所謂的"幸運"是指：光學會 8051 就可以讓我在職場中打混多年，也沒讓我餓著。

還可以拿來創業弄產品出來銷售變現換收入....養家活口。

重要的是：藉由如此經驗過程，也讓我接觸到許多產品的系統應用領域。

這說明了：學單晶片MCU 不光只是學會一種程式指令，而讓你可以擴展你的系統

應用領域，而不至於讓自己的技術發展被侷限於某些狹隘的領域市場裡。

這一點對我的經驗來說，我覺得非常重要，也是我當初毅然決定離開IC 設計公司的

主要原因。因為隨著你的年齡增長，你需要的不是在某個專業領域的專長，而是

而需要更寬廣的系統應用經驗，來幫你度過未來不確定收入的機會。這不是你的

專業技術不行了，而是這些技術會不會因為時代的進步而讓你原先的技術價值越來

越不值錢，也慢慢地失去市場競爭力，所帶來就是就業機會或創造業績收入的逐漸下降。

我就以我自己的經驗來解釋分析給大家參考看看吧。

我就先從這期雜誌內容幾個重點切入，有興趣者，真的不妨去買一本來看看吧。

重點就是封面所提的：MCU 未來市場就是得轉大人，我們學MCU 的方法與觀念

也要亦步亦趨的調整改變與升級的。那甚麼是 MCU 未來新趨勢：

就是所謂的四大智慧終端市場。

以前我們學MCU 只要做點簡單的系統應用，那怕是簡單的 I/O 控制，或是系統間

簡單的連接通訊(譬如 RS232 等)，就可以搞出一大堆產品出來賣了，也真的不需要

學太多種MCU ，也不用管太多的系統應用。不過，坦白講：那個時代的 MCU 

也做不了甚麼太複雜的系統，畢竟那個時代的MCU 運算能力也不強，所以說

以這個觀點來說那個時代我們是"幸福的時代"。但隨著半導體技術的瞬間提升

快速地打破摩爾定律，不光只是提昇所有MCU 的運算效能，同時也創造各類

MCU 核心與平台的快速蓬勃發展了。講難聽一點：現在的MCU 種類也是

百花齊放，百家爭鳴....說真的~你現在說你學甚麼或哪一類的 MCU 平台也好像

沒那麼重要了，重點就真的要從市場系統應用回頭看 MCU 平台所能為你創造

甚麼價值與營收比較重要了。所以人家就會跟你說明這些系統應用的重點在哪？

譬如在工業 4.0 這一項：你說用MCU 弄個基礎的馬達控制很難嗎？當然不會了。

因為每一家MCU 推產品時，都會弄個標準的馬達控制的基本範例給你玩玩。

所以人家才說：現在就得要整合 AI 馬達控制器。要不然你就真的可能會找不到

市場或你控制系統應用的附加價值越來越低了(因為很多平台都可以搞出同樣的功能)。

以下是這期雜誌所夾帶的 MCU 廣告：

及我在社群媒體平台收到的廣告文章：

TI擴展MCU產品組合與軟體開發生態系 全面推動邊緣AI在各類裝置的落地應用

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以前我們在學MCU 或看MCU 規格時所看到的那些所謂的幾個 UART ？

多少組 ADC ？多少組周邊SPI/I2C/Timer 等等，都好像變得不是那麼重要了。

取而代之的是一些現在應用市場所需的各項功能與效能的要求了。

坦白講：有很多規格內容與功能訴求對我這一代LKK的工程師還真的不習慣？

先附帶說明一下：此期雜誌有提到 MCU 未來發展中：開發工具平台生態取代

硬體規格。所以人家就不會在MCU 裡強調它的硬體規格，而如何透過強大與

高度整合的開發平台，讓使用者可以更直覺；快速的將概念轉化成系統應用

終端產品。如果你還要透過買本書按部就班的一頁一頁的學MCU 平台的

系統應用開發，那就代表你已經跟不上時代了啦。😂😉😊😎😅

那你覺得：像我們這種老人家，工程師要怎麼辦？沒關係，就繼續的往下看吧。

以下我會實際舉個例子來分享我這樣走過那個單晶片MCU 傳統平台的老工程師

如何度過這樣的時代變遷而存活下來的。

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如果你是我部落格的常客的話，應該了解到博主個人的資歷與所累積些許相關

MCU 平台應用的一些經驗。但若沒有從真實的市場系統應用端來定義你在MCU

平台所投入的資源與獲得價值的話，那就真的要好好思考：你過去專注學習與

建立的MCU 應用的核心價值在哪？你最終的目的為何？

舉個例子來說：

以前我認為我會USB 相關知識與經驗很不錯，在系統應用市場常見不可或缺的

一項專業領域，想想從此出發應該有一些外包或委託設計案之類的，但實際上

卻沒有。為什麼？(而且外包或委託設計案的錢難賺也難以維持長久。😓😒)

因為現在很多MCU 原廠都把這些的應用做得很完整，也幾乎可以應付大部分的

應用需求(除非真的非常特別的需求，但這個挑戰度高，投資報酬未必合算，不管

是發包的業主或接案的公司團隊)。所以也就真的沒有人想認真想去學習與鑽研

這方面的知識領域。現在這種MCU 應用知識都是如此：譬如RS485、MODBus

或是說用各種MCU 周邊支援的把馬達給轉起來等等。

因為還有更複雜的產品應用系統需要你更進一步的整合開發，這些放諸當前的

基礎知識領域來說：USB 等也只不過是現在功能強大MCU 平台中一個基本標準

功能而已。也如同上述雜誌期刊說的：馬達控制器系統平台也是如此。這些

MCU 原廠就是不希望客戶應用端花太多心思或資源去了解研究相關基礎功能。

況且他們也都找了很多資源或案例來幫他們實際驗證開發案例。況且你可以

用中文閱讀方式在大陸的 CSDN、知乎或 Bilibili (關鍵字連結)影音網站中

找到無數又詳盡的解說與範例的。(PS：以上連結可能需要登錄才能準確搜尋)

所以你還要花自己太多資源、時間金錢去建立這些已經越來越沒有太多市場

附加價值的技術研究上嗎？(不懂技術市場趨勢，學習的方法與步驟就得值得

審視與了解！)

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所以對我們來說，既然已經學習累積我們在MCU 平台開發經驗與相關系統整合

能力了，就應該得趕快想辦法去變現獲利，趕快把你MCU 技術與知識導入到

系統應用產品上。完成產品的驗證測試以利可以用硬體計價出貨獲利：

(這是最實際現實的目的。你人生還有多少時間讓你磨耗啊？)，以下就是我最近

的一個實例：我們的MCU 系統應用平台產品去接受產品上市前最重要的一個環節：

法規上的 EMI/EMC/ESD 測試：

不好意思，DUT(帶測物)要碼一下...上圖中就是在標準認證實驗室裡接受標準EMI 測試。

照片中的前方天線是中頻段的 EMI 發射天線，一個完整測試要涵蓋低、中及高頻三段頻段。

中頻段，要從 100 MHz 掃到 8~900 MHz。

上圖照片是低頻段的天線。

這是高頻天線。

所謂的高頻段，就是要從 GHz 級的頻段。

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這種EMI 測試是很嚴謹，也很現實，MCU 系統一上去就是一翻兩瞪眼：

你說：我來擺個三用電表來查看一下問題點出在哪裡？不好意思，就連三用電表也

不一定能耐得了 EMI 的衝擊測試，量測用的電錶，它本身也可能被干擾。

後來我們就用 Fluke 的電表就好一點了。😂😊😄(注意上圖左上角時間戳記。)

好，來直接講這個故事的結局：

第一次 EMI ，直接在 210 MHz 左右，系統掛掉~沒過關。改硬體零件規格。

第二次EMI ，解決第一次問題，但馬上跑出第二個問題：I/O 會被干擾誤動作，

因為第一次問題蒙蔽了後面的問題，所以第一次時看不到這些問題點。

怎麼辦？我們也來跟風流行AI 。問一下 Chat-GPT 吧：

回答如下：

=====

160–250 MHz 這段很常見會特別「兇」，因為很多東西剛好共振：線束長度、板上走線

、SW 節點的高 dv/dt、以及電源回路的寄生電感。你已經換 xxxx 電源過了，但這段

頻帶還干擾大，通常是下面幾類路徑在作怪（而且常常是「共模」為主）。

先判斷你是被哪一種耦合打到

A) 電源輸出掉/重啟/電壓跳（功能性失效）

多半是 電源入口被灌共模電流 → 經地/線束回來 → 影響控制回路或 MCU brown-out。

B) 不掉電但 MCU IO/通訊亂跳、誤觸發

多半是 高阻抗節點（EN/FB/ADC/Reset/按鍵/中斷） 被 RF 直接灌入。

針對 160–250 MHz 最有效的 10 個招（照優先順序）

1) 先把「線束共模」壓下來（最關鍵）....

(後面還有落落長一大串的，省略 😂😊😄)

===

你說除了硬體解決方法，有沒有韌體上的解法？Chat-GPT 回答如下：

(備註：你看你每天玩MCU， 簡單的I/O 按鍵或量個訊號都會出事情....😖)

===

這種在 160–250 MHz 下「按鍵被誤觸發」幾乎都是 高阻抗按鍵線被 RF 耦合，

在 GPIO 口被看成一串很快的脈衝（甚至會觸發 EXTI）。你要做的是：降阻抗 + 

低通濾波 + 抑制尖峰，再加上軟體去彈跳/抗干擾。

下面給你一套「很容易一次解掉」的做法（硬體優先，軟體保底）：

硬體最有效的 4 招（建議全上）

1) 把按鍵上拉改小

如果你現在是 10k、47k 這種，上拉阻抗太高，最容易吃 RF。

建議：上拉 2.2k～4.7k 到 3.3V（不要拉到 5V）

2) GPIO 腳前面加「串阻 + 小電容」做低通

在 MCU 腳旁邊放：

串阻：100Ω～1k（常用 330Ω 或 1k）

電容：1nF～10nF 到 GND（从 2.2nF/4.7nF 起試）

電源入口加共模電感 CMC（比單顆 bead 更有效，尤其 160–250 MHz 常是共模）

....(後面還有落落長一大串的，省略 😂😊😄)

=== 

再問韌體方法：電容電阻加了,我想用軟體改, 先設置為輸出1 , 然後設置輸入讀取,可以嗎?

要想藉由 AI 幫你解決問題，也要懂得問AI 的技巧。Chat-GPT 回答如下：

===

可以做，而且在 EMI 下通常會更穩：你等於用 MCU 主動把那條線「低阻抗拉高」

一小段時間，讓它不要漂、不要被 RF 牽著跑；接著再切回輸入去讀。

這招本質上是 “預充電/強上拉”，常用在長線按鍵、外接面板、或高干擾環境。

但要注意 3 件事，不然會出副作用：

你這樣做的前提與風險....

....(後面又是落落長一大串的，省略 😂😊😄)

：

===

第三次：這下改跑到 300~310 MHz 又出現問題。幸好問題不大，幸好我們早就料到

可能會有這種結果，現場趕快拿起烙鐵施做一下....PASS ~ 耶！耶！👌✌👏👏

我們客人也非常滿意：你們很厲害，三次就搞定了~(租用標準實驗室是要花錢的啦！)

然後就補做 低頻段與高頻段，都OK ~All Pass 。

也順便打 ESD ，不好意思，現在法規是要打到 15KV 的：

也都很順利過關。你現在看故事很簡單，但每一次都得回來重新設計電路，

重新繪製電路板布局，重點你在家裡是沒有這些設備可以讓你事先預測的！！

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其實大家都是累積超過二、三十年的工程師，遇到這種測試時，每個案子，每個

產品你都很難掌握問題會出現在哪裡？你說會寫韌體，設計硬體，PCB Layout 布局，

都可以拿出貼文、說嘴，用力地吹。

但實際當你碰到了，沒人敢說誰厲害，誰比較行...就是一翻兩瞪眼。

產品認證測試沒過，你再會吹，講得多好聽，有誰會理你？

你看人家老美的軍事武器，在全世界作實戰認證，也是一樣到處搞電子干擾作戰....

為什麼你不行？人家行？其實都還有一大段路要走！

搞MCU 系統平台，真的不要過於侷限自己的領域，也真的不要很多事情都想靠自己

努力就可以。尤其是當你發現你的周邊的資源有限時，你就得更應該重視你該如何去

組織整合出你產品開發的資源。像這一次產品在法規實驗室認證測試時，我們還是得

燒腦地想出所有可能的對策，也被逼到最後也找 Chat-GPT 問問看。我常常說：

你不要太相信那些社群媒體平台的那些博主、專家老師等。有些貼文，看看聽聽就好。

現實生活中有太多你所意料不到的事有很多的啦。

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結語：

不管未來 MCU 轉大人之後，效能如何被強化或提升產品系統的應用層次，

產品的基本開發流程與你所該掌握的資源與重點在哪？這些都不會改變的。

你真的不能光只會學會(任何一種) MCU 平台或某個領域的系統應用而已。

譬如：我過去利用從引擎控制系統切入MCU 開發平台，但現在人家才不會

認為你會這些就很厲害，就很有用。(所謂的"有用"就是有機會變現賺錢。)

但過了沒幾年，現在車輛產業市場，講求的是智慧駕駛及車聯網應用層次。

其實在許多類似的產業升級過程中都會碰到類似的場景：像雜誌裡說的：

馬達控制器就是要加入所謂的AI 智慧功能。如果你說我還是自己一個人

會弄間小公司，一直堅持鑽研引擎控制系統，是啊~我可以升級用現在高檔的

MCU 來做啊。效能肯定比我以前用 8051 平台作還強。甚至我還可以加入

我自以專業的USB 功能等等。然後還拿出來弄個粉絲專業平台，貼文出書

授課等等。你認為我還有多少市場機會呢？我還可以存活下來嗎？

以下是一段別人寫的開箱文：

最近環境部噪音測試名單流出來，兩款新迪爵的車型代號悄悄多了一個 B 字母，

排氣量也微調到跟「胖迪」全新迪爵一模一樣的 124.9c.c.。這代表什麼？

代表那個省油省到有夠離譜的 EnMIS 雙火星塞黑科技，

終於要塞進這台外型比較尖銳動感的新迪爵裡面了。

要知道現在那套京濱噴射系統，一公升跑 59.7 公里就已經夠扯了，

加滿一次油幾乎可以從台北信義區一路殺到台中逢甲夜市還不用找加油站。

現在如果真的換上雙火星塞系統，一公升直接飆破 60 公里絕對是基本盤，

這油耗數字看下來，加油站老闆應該會先哭暈在廁所。

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如果你以MCU 的系統應用平台來看：這不就是MCU 多一組 I/O 外加多一組

Timer 就好了嗎？這個對京濱(Kinhin) 公司寫 MCU 的團隊來說：很難嗎？

重點是：你真的有掌握到這個市場真正的核心價值機會嗎？

人家機車廠會給京濱作，而不給你作？你有引擎動力測試實驗室嗎？

你很會弄MCU 系統平台，也懂一點引擎控制系統的基本知識，當然也可以

長期蹲守研究這塊領域的各項發展、相關技術文章與潮流趨勢....

但有可能的是：你對於你自己的技術市場的出海口一點都沒有掌握啊。

是啊，如果這樣子的話，你會有幾種選擇與做法呢？

第一：當然就繼續耗啊~自己也不想輕易的放棄這些努力，也不想去做其他領域

應用。(只相信自己的努力有朝一日可以被看見！)。那就沒有其他的MCU 平台

應用可以拿出來講了，就不斷一直的反覆吹自己所做的東西。那怕這些東西

已經很明顯跟不上市場客戶的應用需求了，其實都只是自己無法去面對現實

環境裡相關MCU 平台都已經幫應用市場升級到相關技術領域的價值感下降了。

還是一直強調自己多努力，多專注。是啊，你可以感動一些人啊，就像我

當初創業開公司時，人家幫我弄個技術研討會，還有不少人士共襄盛舉，

報名來聽課也不少。然後呢？你真的也不知道你下一個真正會下訂單的客人

會出現在哪啊？

第二種：趕快轉個念頭，利用自己在MCU 平台系統開發有點能力與經驗，

讓自己跨出不同的應用領域：我就跑去接觸機車ABS 系統的測試驗證工作，

也開始接觸新一代的MCU 平台。找機會讓自己可以繼續存活下來。

其實這些都不是光想就可以，真的自己那個心態與相信自己面對未來的挑戰

的勇氣。那時候我也超過五十歲了，還要調整心態去面對這些嗎？

我還是走過了，我也跨出原先MCU 單純的引擎控制系統領域。

在這種年紀靠的已經不光只是核心技術而已，而是需要在技術應用上的

靈活操作找尋本身技術觀念價值的出海口。其實主要還是市場客戶需求為導向，

更要懂得將核心技術往後擺在深處，不要老是給人倚老賣老的賣弄風騷。

活到這個年紀：職場與商場上的諸多可能的發展情勢判斷自然已經了然於心，

只是你自己心態上如何面對與調整而已。--- 這點非常重要，老人家的那種

冥頑不靈脾氣肯定不能展現在技術領所延伸的生活細節上。很多人會犯的毛病。

此技術環境與趨勢的更迭已經讓自己技術學習與生命體力在這個階段已經不容許

如年輕歲月一般的任性了，更需要懂得技術與市場之間的平衡感。

以後有機會，我也會陸續地說明這些過程，也分享給每一位年過中年，

面對世界技術潮流不斷精進與複雜技術變化環境，我自己所保有的心態與

學習態度。

感謝大家耐心的閱讀，祝同樣不斷學習成長的工程師們：永保安康。

一切順心如意！