【技术】MCU芯片的分类及与MPU、SoC的区别

时间： 2023-01-04 来源：瑞纳捷官网

代理服务

技术支持

现货查询

批量订货

MCU指的是微控制单元，严格意义上来讲可以看成CPU的频率与规格的缩减，重要性仅次于CPU。具体来说，是将CPU的频率和规格缩减，同时，将计数器、内存、USB和A/D转换等整合到同一个芯片上，从而形成芯片级计算机，以达到对不同应用场合作出不同组合控制的目的。另外，MCU芯片应用场景非常广泛，比如可应用在校园卡、身份证、家用电器以及红绿灯等，重要性丝毫不输CPU。

MCU芯片种类

(1)按照应用领域

可分为通用型和专用型。专用型MCU其硬件和指令是按照某种特定用途设计的，例如用于体温计的单片机、用于洗衣机的单片机等。通用型MCU将可开发的资源（ROM、RAM、I/O、EPROM）等全部提供给用户，功能相对更全面。在通用型的单片机中，8位单片机成本低，价格廉，便于开发，其性能能满足大部分需要，只有在航天、汽车、机器人等高技术领域，需要高速处理大量数据时，才需要选用16位MCU、32位MCU。而在一般工业领域，8位通用型单片机，仍然是目前应用最广的单片机。

(2)按照指令集

可分为CISC（复杂指令集架构）和RISC（精简指令集架构）两类。据统计，2020年中国通用型MCU市场规模中，CISC占比24%，RISC占比76%。按照存储器结构：可分为哈佛（Harvard）结构和冯诺依曼（Von Neumann）结构。现在的单片机绝大多数都是基于冯诺伊曼结构的，这种结构清楚地定义了嵌入式系统所必需的四个基本部分：1)中央处理器核心；2)程序存储器（只读存储器或者闪存）、数据存储器（随机存储器）；3)定时/计时器；4)与外围设备进行通信的输入/输出端口，所有这些都被集成在单个集成电路芯片上。

MCU与MPU、SoC的区别

(1)MCU与MPU

MCU是基于CPU发展起来的主控芯片，与之类似的MPU和SoC是CPU应用于高性能计算领域的产品。MCU、MPU、SoC均可作为设备的主控，AIoT通常会将SoC、低功耗MCU搭配使用。CPU（Central Processing Unit）：是一台计算机的运算核心和控制核心。CPU由运算器、控制器和寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线构成。差不多所有CPU的运作原理可分为四个阶段：提取、解码、执行和写回。CPU从存储器或高速缓冲存储器中取出指令，放入指令寄存器，对指令译码，并执行指令。所谓的计算机的可编程性主要是指对CPU的编程。MPU（Micro Processor Unit）：即微处理器单元，通常代表功能强大的CPU，可理解为增强型CPU ，这种芯片往往是计算机和高端系统的核心。把所有组件小型化到一块或多块集成电路里，MCU集成了片上外围器件而MPU没有集成片上外围器件。例如嵌入式开发者最熟悉的ARM的Cortex-A芯片，他们都属于MPU。

(2)MCU与SoC

SoC（SystemonChip）：是指片上系统，即将多个电子系统集成到单一芯片上，其可以处理数字信号、模拟信号甚至混合信号，常应用在嵌入式系统中。SoC是系统级芯片，同时具有MCU高度集成化和MPU超强计算能力的特点，即拥有内置RAM和ROM的同时又像MPU那样强大。SoC可以存放并运行系统级别的代码，即可以运行操作系统（以LinuxOS为主）。可以这样对比来看：MCU只是芯片级的芯片，而SoC是系统级的芯片，它集成了MCU和MPU的优点，即拥有内置RAM和ROM的同时又像MPU那样强大。