【技术】一文介绍MCU的种类分类及应用技巧

时间： 2022-12-07 来源：瑞纳捷官网

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MCU(MicroControllerUnit)中文名称为多点控制单元，又称单片微型计算机(SingleChipMicrocomputer)，是指随着大规模集成电路的出现及其发展，将计算机的CPU、RAM、ROM、定时数器和多种I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。

在现代嵌入式开发领域，通过了解客户需求和电子产品趋势，搜集市面上大量的不同型号的MCU资料，结合市场上刚出现的低成本高性能MCU新产品，是成功进行MCU选型的基础。

一般来说，嵌入式系统开发人员在选择MCU时，通常遵循四项主要标准∶功能、可用性、成本和熟悉程度。微控制器(Microcontroller;MCU)是一种无所不在的嵌入式控制晶片，玩具、家电、医疗、汽车等领域都有其存在，负责各种感测、监控工作，例如我们常见的电饭煲、电磁炉、咖啡壶等内部均由超低功耗MCU负责感测水温，并接受使用者的指示是否该加温、沸腾，同样的冷气机的温控也是用MCU来实现。

此外，如桌上电脑所用的键盘、滑鼠等也各有一颗低功耗MCU，负责将敲打的键码、指标的X/Y轴位移偏量等资讯回传给电脑CPU。对於选择MCU进行设计的系统设计师来说，可获得的大量的不同型号MCU会让选型工作变得复杂，如SiliconLabs工作电压低至0.9V的8位元MCU，德州仪器针对低功耗应用的多款16位元MSP430，飞思卡尔和英飞针对汽车应用的MCU方案，Atmel的AVR系列和Microchip的PIC系列一直在推陈出新……虽然新的32位ARM核Cortex-m3处理器已经发布许久，古老的8位8051核还是在不同MCU中占领主流地位……面对缤纷多彩的MCU世界，正确把握MCU发展趋势，熟悉MCU架构，甚至於借助选择工具进行分析比较就显得极其必要。

MCU的主要分类：的主要分类：按用途分类：通用型：将可开发的资源(ROM、RAM、I/O、 EPROM)等全部提供给用户。

专用型：其硬件及指令是按照某种特定用途而设计，例如录音机机芯控制器、打印机控制器、电机控制器等。按其基本操作处理的数据位数分类：根据总线或数据暂存器的宽度，单片机又分为1位、4位、8位、16位、32位甚至64位单片机。4位MCU大部份应用在计算器、车用仪表、车用防盗装置、呼叫器、无线电话、CD播放器、LCD驱动控制器、LCD游戏机、儿童玩具、磅秤、充电器、胎压计、温湿度计、遥控器及傻瓜相机等;

8位MCU大部份应用在电表、马达控制器、电动玩具机、变频式冷气机、呼叫器、传真机、来电辨识器(CallerID)、电话录音机、CRT显示器、键盘及USB等;8位、16位单片机主要用于一般的控制领域，一般不使用操作系统， 16位MCU大部份应用在行动电话、数字相机及摄录放影机等;

32位MCU大部份应用在Modem、GPS、PDA、HPC、STB、Hub、Bridge、Router、工作站、ISDN电话、激光打印机与彩色传真机;32位用于网络操作、多媒体处理等复杂处理的场合，一般要使用嵌入式操作系统。

64位MCU芯片大部份应用在高阶工作站、多媒体互动系统、高级电视游乐器(如SEGA的Dreamcast及Nintendo的GameBoy)及高级终端机等。

8位MCU工作频率在16~50MHz之间，强调简单效能、低成本应用，在目前MCU市场总值仍有一定地位，而不少MCU业者也持续为8bit MCU开发频率调节的节能设计，以因应绿色时代的产品开发需求。

16位MCU，则以16位运算、16/24位寻址能力及频率在24~100MHz为主流规格，部分16bit MCU额外提供32位加/减/乘/除的特殊指令。由于32bit MCU出现并持续降价及8bit MCU简单耐用又便宜的低价优势下，夹在中间的16bit MCU市场不断被挤压，成为出货比例中最低的产品。

32位MCU可说是MCU市场主流，单颗报价在1.5~4美元之间，工作频率大多在100~350MHz之间，执行效能更佳，应用类型也相当多元。但32位MCU会因为操作数与内存长度的增加，相同功能的程序代码长度较8/16bit MCU增加30~40%，这导致内OTP/FlashROM内存容量不能太小，而芯片对外脚位数量暴增，进一步局限32bit MCU的成本缩减能力。

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