1. MCU芯片
MCU,全称为微控制单元,可以看作是CPU频率和规格的缩减。它整合了计数器、内存、USB和A/D转换等功能,形成了一个芯片级的计算机。MCU的重要性仅次于CPU,广泛应用于各种应用场景,如校园卡、身份证、家用电器和红绿灯等。
2. MCU芯片种类
(1)根据应用领域
MCU可分为通用型和专用型。专用型MCU是针对特定用途设计的,如用于体温计或洗衣机的单片机。通用型MCU提供给用户全部可开发的资源(ROM、RAM、I/O、EPROM),功能相对更全面。在通用型MCU中,8位单片机成本低,价格实惠,易于开发和满足大部分需求。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16/32位。
(2)根据指令集
MCU可分为CISC(复杂指令集架构)和RISC(精简指令集架构)两类。2020年中国通用型MCU市场规模中,CISC占比24%,RISC占比76%。
(3)根据存储器结构
MCU可分为哈佛结构和冯诺依曼结构。大多数现有的单片机都是基于冯诺伊曼结构的,这种结构定义了嵌入式系统的四个基本部分:中央处理器核心;程序存储器(只读存储器或者闪存)、数据存储器(随机存储器);定时/计时器;与外围设备进行通信的输入/输出端口,所有这些都集成在一个集成电路芯片上。
3. MCU与MPU和SoC的区别
(1)MCU与MPU
MCU是基于CPU发展起来的主控芯片,主要应用于一般计算领域。与之类似的MPU是应用于高性能计算领域的产品。行行查数据显示,MCU、MPU、SoC均可作为设备的主控,AIoT通常会将SoC、MCU搭配使用。CPU是计算机的运算核心和控制核心,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。CPU的运作原理可分为四个阶段:提取、解码、执行和写回。MPU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。
(2)MCU与SoC
SoC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)。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。