3美分芯片的逆袭：应广单片机 PMS150C 驱动300颗LED自行车灯 + 完整入门教程

64字节RAM怎么驱动300颗LED？应广PMS150C硬核玩法全解析

半导体行业观察 ⏱ 阅读约15分钟应广MCU · 嵌入式

花3美分能买到什么？一颗泡泡糖？半颗螺丝钉？还是一个能驱动300颗RGB LED的微控制器？

📑 目录

缘起：一枚"一次性"芯片的意外走红
硬核操作：64字节RAM驱动300颗WS2812B
深度进化：Jay Carlson的SPI桥接器与自行车灯
为什么这两个项目如此重要？
从零开始入门
给你的启示
参考资料与延伸阅读

一、缘起：一枚"一次性"芯片的意外走红

2019年，一个叫 Anders Nielsen 的丹麦嵌入式工程师在EEVBlog论坛上闲逛时，注意到了一个奇怪的小东西——应广PMS150C。

这颗SOT23-6封装的小芯片，批量价格只要 3美分（约人民币2毛钱）。但代价很大：

1K Word OTP程序存储器

64 字节 RAM

8MHz 主频

79 条指令 RISC

在众多台系 MCU 厂商中，应广的知名度不算最高，但 PMS150C 凭借全球最便宜 MCU 这个标签，硬是在全球极客圈里杀出了一条血路。

二、硬核操作：64字节RAM驱动300颗WS2812B

2.1 不可能的数学题

WS2812B（NeoPixel）每颗灯珠需要 3 个字节。按常规思路：300 颗灯珠需要 900 字节。而 PMS150C 只有 64 字节 RAM。

Anders 的思路：不用 RAM 存数据。WS2812B 的时序窗口误差 ±150ns，每发送完一个灯珠的 24 位数据后，有空闲周期去计算下一个灯珠的颜色值。现算现发，不存储，直接算！

2.2 完整源码

以下是 PMS150C-rainbow 项目的核心代码（应广 Mini-C 语言，混合 C 语法、汇编指令和宏定义）：

/* abnielsen.com 2019 */
#include "extern.h"
    .WRITER package 8, 1, 7, 5, 6, 4, 3, 2, 8, 0x3F, 0x3F, 4

byte    red, green, blue;
byte    mode, hueinc, firstinc;
EWORD   rgb;
word    pixels, firstPixelHue;
#define definedPIXELS 300

bit LED : pa.6;
bit BTN : pa.4;

send1 MACRO
    SET1 LED;
    .DELAY 5;
    $ LED low;
ENDM

send0 MACRO
    SET1 LED;
    .DELAY 2;
    $ LED low;
    .DELAY 2;
ENDM

void SendRGB (void) {
    DISGINT;
    .FOR bitno, 23,22,...,0
    if (rgb.bitno == 0) { send0; }
    else { send1; }
    .ENDM
    ENGINT;
}

void show (void) {
    rgb0 = blue;
    rgb1 = red;
    rgb2 = green;
    SendRGB();
}

void clearLED (void) {
    rgb = 0;
    pixels = 300;
    do { SendRGB(); } while (--pixels);
    .delay 2000;
}

2.3 数据类型陷阱

应广 Mini-C 的数据类型和标准 C 差异很大：

类型	大小	说明
bit	1 bit	位变量，可单独寻址
byte	8 bit	等同于 unsigned char
int	8 bit	⚠️ 注意！int 是 8 位，不是 16 位！
word	16 bit	无符号16位
EWORD	24 bit	扩展字
DWORD	32 bit	32位无符号

⚠️ 巨坑： 标准 C 中 int 是 16/32 位，但在应广 Mini-C 中 int 是 8 位。建议始终用 word 或 byte 明确表达意图。

三、深度进化：Jay Carlson 的 SPI 桥接器与自行车灯

Anders的WS2812B项目让极客圈对应广MCU刮目相看。但真正把这个生态推向高潮的，是嵌入式大神Jay Carlson。

Jay在2019年发表了那篇著名的超深度评测《What is up with these 3-cent microcontrollers?》，对应广MCU的架构、性能、功耗和选型做了迄今最全面的分析。文章光是芯片选型表就有几十行对比数据，从PMS150C到PFS173一网打尽。

但他不满足于只写文章——他亲手做了两个项目来验证这颗芯片的真实能力。

3.1 WS2812-SPI 桥接器

Jay 想了一个巧妙方法：利用 SPI 硬件外设来模拟 WS2812B 协议。SPI 的 MOSI 输出是一串移位数据，设置 SPI 时钟后，发送 0xF0（"1"码）和 0x00（"0"码），用硬件 SPI 驱动 LED 灯带，几乎不占用 CPU。

3.2 自行车尾灯（产品级 Demo）

Jay 用 PMT251（多核心 FPPA 芯片）做了带多种灯光模式、低功耗待机、振动感应的智能自行车尾灯控制器。

FPPA0 核心：检测振动、切换模式、管理休眠
FPPA1 核心：PWM 呼吸灯、快闪、SOS 模式
待机功耗：仅 0.5μA，唤醒仅需微秒级

"用了应广的芯片后，我在设计电路时再也不需要心疼 MCU 的预算了。它不工作了？扔了换一颗就是。"

—— Jay Carlson

四、为什么这两个项目如此重要？

打破偏见：3 美分芯片驱动 RGB 灯带，没有不好的芯片只有不合适的方案
催生开源生态：推动 Free PDK 工具链，SDCC 支持 PDK14/PDK15
产品线一览：

型号	ROM	RAM	IO	特色	参考价
PMS150C	1K Word	64B	6	最便宜 OTP	$0.03
PMS152	1.25K Word	80B	14	多 IO	$0.04
PMS154C	2K Word	128B	14	性价比之选	$0.05
PFS154	2K Word	128B	14	Flash 可重复烧录	$0.07
PFS173	3K Word	256B	14	ADC + Flash	$0.10
PMT251	2K Word	128B	14	双核心 FPPA	$0.12

五、从零开始入门

5.1 开发环境

下载 PADAUK IDE（30MB，应广官网）
安装 Device File
购买烧录器 PDK5S-P-003 或 Free PDK 开源烧录器
强烈建议买 ICE 仿真器（开发 OTP 芯片必备）

5.2 点灯 Demo

#include "extern.h"
void FPPA0(void) {
    .ADJUST_IC SYSCLK=IHRC/2
    $ PA4 out, low;
    while (1) {
        $ PA4 high;
        .DELAY 10000;
        $ PA4 low;
        .DELAY 10000;
    }
}

5.3 OTP 开发流程

先在 ICE 仿真器 上跑通代码
确认无误后再烧录 OTP
烧坏只能换新芯片
量产用自动烧录机

5.4 常见错误排查

现象	可能原因	解决
编译内存不足	RAM/ROM 超限	减少全局变量
烧录芯片未连接	CLK/DATA 接反	检查接线
PWM 无输出	时钟源错误	确认定时器时钟
ADC 采样跳动	参考电压不稳	加 RC 滤波
中断不触发	INTE 未使能	检查中断寄存器
芯片发热	IO 短路	IO 驱动约 5-20mA

5.5 学习路线

阶段	项目	要点
入门	LED 闪烁 + 按键	IO 配置、延时
进阶	PWM 调光	定时器、寄存器
中级	WS2812B 驱动	精确时序、宏
中高级	电池供电设备	低功耗 STOPSYS
高级	多核心 FPPA	并行处理
量产	OTP 方案	烧录流程、BOM