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典型MCU架构详解与主流MCU介绍在前面的介绍中，我们已经了解到MCU就是基于一定的内核体系，集成了存储、并行或串行I/O、定时器、中断系统以及其他控制功能的微型计算机系统，如图4.1是典型的MCU组成框图。
目前，虽然很多厂商采用了ARM内核体系，但是在具体的MCU产品上，各个公司集成的功能差异非常大，形成MCU百花齐放的格局，由于本书的重点是介绍32位MCU，所以我们将重点以恩智浦公司的MCU为例来介绍，这些MCU中，LPC3000、LH7A采用ARM9内核，LPC2000和LH7采用ARM7内核，LPC1000系列采用Cortex-M3或M0内核，通过这几个系列的介绍可以了解MCU的构成和差异。
4.1 恩智浦LPC1000系列MCULPC1000系列MCU是以第二代Cortex-M3为内核的微控制器，用于处理要求高度集成和低功耗的嵌入式应用。
采用3级流水线和哈佛结构，其运行速度高达100MHz，带独立的本地指令和数据总线以及用于外设的第三条总线，使得代码执行速度高达1.25MIPS/MHz，并包含一个支持分支预测的内部预取指单元，特别适用于静电设计、照明设备、工业网络、报警系统、白色家电、电机控制等领域。
LPC1000系列MCU又分为LPC1700系列和LPC1300系列，下面我们分开介绍。
4.1.1 LPC1700系列MCU介绍LPC1700系列ARM是以第二代的Cortex-M3为内核，是为嵌入式系统应用而设计的高性能、低功耗的32位微处理器，适用于仪器仪表、工业通讯、电机控制、灯光控制、报警系统等领域。
其操作频率高达100MHz，采用3级流水线和哈佛结构，带独立的本地指令和数据总线以及用于外设的高性能的第三条总线，使得代码执行速度高达1.25MIPS/MHz，并包含一个支持分支预测的内部预取指单元。
LPC1700系列ARM Cortex-M3的外设组件：最高配置包括512KB片内Flash 程序存储器、64KB片内SRAM、8通道GPDMA控制器、4个32位通用定时器、一个8通道12位ADC、一个10位DAC、一路电机控制PWM输出、一个正交编码器接口、6路通用PWM输出、一个看门狗定时器以及一个独立供电的超低功耗RTC。
v1.0 可编辑可修改典型MCU架构详解与主流MCU介绍在前面的介绍中，我们已经了解到MCU就是基于一定的内核体系，集成了存储、并行或串行I/O、定时器、中断系统以及其他控制功能的微型计算机系统，如图是典型的MCU组成框图。
目前，虽然很多厂商采用了ARM内核体系，但是在具体的MCU产品上，各个公司集成的功能差异非常大，形成MCU百花齐放的格局，由于本书的重点是介绍32位MCU，所以我们将重点以恩智浦公司的MCU为例来介绍，这些MCU中，LPC3000、LH7A采用ARM9内核，LPC2000和LH7采用ARM7内核，LPC1000系列采用Cortex-M3或M0内核，通过这几个系列的介绍可以了解MCU的构成和差异。
恩智浦LPC1000系列MCULPC1000系列MCU是以第二代Cortex-M3为内核的微控制器，用于处理要求高度集成和低功耗的嵌入式应用。
采用3级流水线和哈佛结构，其运行速度高达100MHz，带独立的本地指令和数据总线以及用于外设的第三条总线，使得代码执行速度高达MHz，并包含一个支持分支预测的内部预取指单元，特别适用于静电设计、照明设备、工业网络、报警系统、白色家电、电机控制等领域。
LPC1000系列MCU又分为LPC1700系列和LPC1300系列，下面我们分开介绍。
LPC1700系列MCU介绍LPC1700系列ARM是以第二代的Cortex-M3为内核，是为嵌入式系统应用而设计的高性能、低功耗的32位微处理器，适用于仪器仪表、工业通讯、电机控制、灯光控制、报警系统等领域。
其操作频率高达100MHz，采用3级流水线和哈佛结构，带独立的本地指令和数据总线以及用于外设的高性能的第三条总线，使得代码执行速度高达MHz，并包含一个支持分支预测的内部预取指单元。
LPC1700系列ARM Cortex-M3的外设组件：最高配置包括512KB片内Flash程序存储器、64KB片内SRAM、8通道GPDMA控制器、4个32位通用定时器、一个8通道12位ADC、一个10位DAC、一路电机控制PWM输出、一个正交编码器接口、6路通用PWM输出、一个看门狗定时器以及一个独立供电的超低功耗RTC。
mcu市场应用结构
MCU（微控制器）是一种集成电路芯片，广泛应用于各种电子设备和系统中。
以下是 MCU 市场应用结构的一些方面：
1. 工业控制：MCU 在工业自动化、机器人、工业设备控制等领域具有重要应用。
它们可用于监控和控制生产过程、传感器数据采集、电机控制等。
2. 汽车电子：汽车行业是 MCU 的主要应用领域之一。
MCU 用于车辆的控制系统、引擎管理、安全气囊、防抱死制动系统、车身电子等。
3. 消费电子：MCU 广泛应用于消费电子产品，如智能手机、平板电脑、电视机、家电、可穿戴设备等。
它们用于控制和管理设备的各种功能。
4. 医疗电子：在医疗设备中，MCU 可用于血糖仪、血压计、心率监测仪、医疗成像设备等。
它们提供精确的控制和数据处理功能。
5. 物联网：随着物联网的发展，MCU 在智能家居、智能城市、智能传感器网络等领域得到广泛应用。
它们用于连接和控制各种物联网设备。
6. 通信和网络：MCU 可用于通信设备、网络设备、无线模块等。
它们在调制解调器、路由器、交换机等设备中发挥重要作用。
7. 安全和安防：MCU 用于安全系统、门禁控制、监控摄像头等安防设备中，提供身份验证、报警检测等功能。
总之，MCU 市场应用结构涵盖了广泛的领域，随着技术的不断发展和创新，MCU 的应用范围还在不断扩大。
不同领域对 MCU 的要求也有所差异，包括性能、功耗、功能集等方面。
典型MCU架构详解与主流MCU介绍在前面的介绍中，我们已经了解到MCU就是基于一定的内核体系，集成了存储、并行或串行I/O、定时器、中断系统以及其他控制功能的微型计算机系统，如图4.1是典型的MCU组成框图。
目前，虽然很多厂商采用了ARM内核体系，但是在具体的MCU产品上，各个公司集成的功能差异非常大，形成MCU百花齐放的格局，由于本书的重点是介绍32位MCU，所以我们将重点以恩智浦公司的MCU为例来介绍，这些MCU中，LPC3000、LH7A采用ARM9内核，LPC2000和LH7采用ARM7内核，LPC1000系列采用Cortex-M3或M0内核，通过这几个系列的介绍可以了解MCU的构成和差异。
4.1 恩智浦LPC1000系列MCULPC1000系列MCU是以第二代Cortex-M3为内核的微控制器，用于处理要求高度集成和低功耗的嵌入式应用。
采用3级流水线和哈佛结构，其运行速度高达100MHz，带独立的本地指令和数据总线以及用于外设的第三条总线，使得代码执行速度高达1.25MIPS/MHz，并包含一个支持分支预测的内部预取指单元，特别适用于静电设计、照明设备、工业网络、报警系统、白色家电、电机控制等领域。
LPC1000系列MCU又分为LPC1700系列和LPC1300系列，下面我们分开介绍。
4.1.1 LPC1700系列MCU介绍LPC1700系列ARM是以第二代的Cortex-M3为内核，是为嵌入式系统应用而设计的高性能、低功耗的32位微处理器，适用于仪器仪表、工业通讯、电机控制、灯光控制、报警系统等领域。
其操作频率高达100MHz，采用3级流水线和哈佛结构，带独立的本地指令和数据总线以及用于外设的高性能的第三条总线，使得代码执行速度高达1.25MIPS/MHz，并包含一个支持分支预测的内部预取指单元。
LPC1700系列ARM Cortex-M3的外设组件：最高配置包括512KB片内Flash程序存储器、64KB片内SRAM、8通道GPDMA控制器、4个32位通用定时器、一个8通道12位ADC、一个10位DAC、一路电机控制PWM输出、一个正交编码器接口、6路通用PWM 输出、一个看门狗定时器以及一个独立供电的超低功耗RTC。
MCU 架构介绍Microcontroller(微控制器)又可简称MCU或μC,也有人称为单芯片微控制器(Single Chip Microcontroller),将ROM、RAM、CPU、I/O集合在同一个芯片中,为不同的应用场合做不同组合控制.微控制器在经过这几年不断地研究,发展,历经4位,8位,到现在的16位及32位,甚至64位.产品的成熟度,以及投入厂商之多,应用范围之广,真可谓之空前.目前在国外大厂因开发较早,产品线广,所以技术领先,而本土厂商则以多功能为产品导向取胜.但不可讳言的,本土厂商的价格战是对外商造成威胁的关键因素.由于制程的改进，8位MCU与4位MCU价差相去无几，8位已渐成为市场主流；针对4位MCU，大部份供货商采接单生产，目前4位MCU大部份应用在计算器、车表、车用防盗装置、呼叫器、无线电话、CD Player、LCD驱动控制器、LCD Game、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（Caller ID）、电话录音机、CRT Display、键盘及USB等；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；64位MCU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。
而在MCU开发方面,以架构而言,可分为两大主流;RISC(如HOLTEK HT48XXX系列)与CISC(如华邦W78系列). RISC (Reduced Instruction Set Computer) 代表MCU的所有指令都是利用一些简单的指令组成的，简单的指令代表 MCU 的线路可以尽量做到最佳化，而提高执行速率，相对的使得一个指令所需的时间减到最短。
典型MCU架构详解与主流MCU介绍在前面的介绍中，我们已经了解到MCU就是基于一定的内核体系，集成了存储、并行或串行I/O、定时器、中断系统以及其他控制功能的微型计算机系统，如图4.1是典型的MCU组成框图。
目前，虽然很多厂商采用了ARM内核体系，但是在具体的MCU产品上，各个公司集成的功能差异非常大，形成MCU百花齐放的格局，由于本书的重点是介绍32位MCU，所以我们将重点以恩智浦公司的MCU为例来介绍，这些MCU中，LPC3000、LH7A采用ARM9内核，LPC2000和LH7采用ARM7内核，LPC1000系列采用Cortex-M3或M0内核，通过这几个系列的介绍可以了解MCU的构成和差异。
4.1 恩智浦LPC1000系列MCULPC1000系列MCU是以第二代Cortex-M3为内核的微控制器，用于处理要求高度集成和低功耗的嵌入式应用。
采用3级流水线和哈佛结构，其运行速度高达100MHz，带独立的本地指令和数据总线以及用于外设的第三条总线，使得代码执行速度高达1.25MIPS/MHz，并包含一个支持分支预测的内部预取指单元，特别适用于静电设计、照明设备、工业网络、报警系统、白色家电、电机控制等领域。
LPC1000系列MCU又分为LPC1700系列和LPC1300系列，下面我们分开介绍。
4.1.1 LPC1700系列MCU介绍LPC1700系列ARM是以第二代的Cortex-M3为内核，是为嵌入式系统应用而设计的高性能、低功耗的32位微处理器，适用于仪器仪表、工业通讯、电机控制、灯光控制、报警系统等领域。
其操作频率高达100MHz，采用3级流水线和哈佛结构，带独立的本地指令和数据总线以及用于外设的高性能的第三条总线，使得代码执行速度高达1.25MIPS/MHz，并包含一个支持分支预测的内部预取指单元。
LPC1700系列ARM Cortex-M3的外设组件：最高配置包括512KB片内Flash程序存储器、64KB片内SRAM、8通道GPDMA控制器、4个32位通用定时器、一个8通道12位ADC、一个10位DAC、一路电机控制PWM输出、一个正交编码器接口、6路通用PWM 输出、一个看门狗定时器以及一个独立供电的超低功耗RTC。
视频会议MCU优势分析一、视频MCU发展历程1.第一代MCU基于包交换技术的第一代MCU；定义了视频、音频、数据等标准，可以实现基于H.264编码的CIF/4CIF格式图像传输，同时可以在传输视频的同时支持数据的共享；在MCU处理结构上采用其特点是采用E1、V.35等专线接口，每块板卡对应一个端口，同时采用多种音频、视频和CPU处理器板卡，多块功能不同的板卡共同完成一路音视频的处理，系统集成度低，板卡种类繁多。
2.第二代MCU随着IP网络技术的发展，出现了第二代基于IP网络的MCU，其系统集成度进一步提高，一块功能板板卡能够处理多路音频、视频信号以及数据功能。
整个系统可以通过单块板卡或多组板卡进行处理，可以实现HD720P质量。
3.第三代MCU第三代MCU是在二代MCU的基础上发展而来，由于处理芯片技术的发展，原来需要多种板卡共同完成的音视频音视频处理功能，能够由一块板卡实现。
根据容量不同可以由机箱总线将单板卡或多板卡进行相关组合达到容量的要求，可以实现HD720P质量，可以通过减少宏块的处理方式实现非对称1080P质量（即上行720P,下行1080），或者通过两组720P芯片处理一路1080P画面实现对称1080P质量。
4.第四代MCU第四代MCU改变了第三代处理方式，采用先进的分布式处理构架，主要包括中央控制单元、高速数据交换单元、专用数字信号处理单元组成。
这一构架将传统MCU的一块CPU板、一块媒体处理板、一块通信接口板及一套备份电源系统整合成一个独立的会议处理平台，实现多点会议的音视频处理。
其中CPU 板负责系统管理及通信。
音视频由专门的DSP媒体板处理。
媒体板上的多个DSP 处理芯片采用分布式处理，资源共享的模式，实现的系统资源的灵活分配。
而每个系统又能和其他独立系统配合系统组成多系统的分布式并行处理构架。
通过分布式并行处理架构可以动态分配资源，实现资源灵活资源处理，配合最新TI6467处理芯片实现单处理芯片实现对称1080P图像传输，第四代MCU 编解码算法也较第三代MCU有了显著的提高，H.264High profile编解码算法可以在MCU上良好的应用。
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MCU 架构介绍上网时间: 2001年03月14日Microcontroller(微控制器)又可简称MCU或μC,也有人称为单芯片微控制器(Single Chip Microcontroller),将ROM、RAM、CPU、I/O集合在同一个芯片中,为不同的应用场合做不同组合控制.微控制器在经过这几年不断地研究,发展,历经4位,8位,到现在的16位及32位,甚至64位.产品的成熟度,以及投入厂商之多,应用范围之广,真可谓之空前.目前在国外大厂因开发较早,产品线广,所以技术领先,而本土厂商则以多功能为产品导向取胜.但不可讳言的,本土厂商的价格战是对外商造成威胁的关键因素.由于制程的改进，8位MCU与4位MCU价差相去无几，8位已渐成为市场主流；针对4位MCU，大部份供货商采接单生产，目前4位MCU大部份应用在计算器、车表、车用防盗装置、呼叫器、无线电话、CD Player、LCD驱动控制器、LCD Game、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（Caller ID）、电话录音机、CRT Display、键盘及USB等；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；64位MCU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。
而在MCU开发方面,以架构而言,可分为两大主流;RISC(如HOLTEK HT48XXX系列)与CISC(如华邦W78系列). RISC (Reduced Instruction Set Computer) 代表MCU的所有指令都是利用一些简单的指令组成的，简单的指令代表 MCU 的线路可以尽量做到最佳化，而提高执行速率，相对的使得一个指令所需的时间减到最短。
HOLTEK的HT46XX(A/D MCU系列) HT47XX(R to F MCU系列) HT48XX(一般I/O MCU系列)HT49XX(LCD MCU系列) 便是采用 RISC 结构来设计。
不管是 RISC 或是 CISC(Complex Instruction Set Computer)，设计MCU的目的便是为人类服务的，对于 RISC 来说，因为指令集的精简，所以许多工作都必须组合简单的指令，而针对较复杂组合的工作便需要由『编译程序』(compiler) 来执行，而 CISC MCU 因为硬件所提供的指令集较多，所以许多工作都能够以一个或是数个指令来代替，compiler 的工作因而减少许多。
以一个数值运算程序来说，使用 CISC 指令集的MCU运算对于一个积分表达式可能只需要十个机器指令，而 RISC MCU在执行相同的程序时，却因为CPU 本身不提供浮点数乘法的指令，所以可能需要执行上百个机器指令 (但每一个指令可能只需要 CISC 指令十分之一的时间)，而由程序语言转换成机器指令的动作是由程序语言的 Compiler 来执行，所以在 RISC MCU的Compiler 便会较复杂 。
因为同样一个高级语言 A=B*C 的运算，在 RISC MCU转换为机器指令可能有许多种组合，而每一种组合的『时间/空间』组合都不尽相同。
所以 RISC 与 CISC 的取舍之间，似乎也是MCU硬件架构与软件(Compiler) 的平衡之争，应该没有绝对优势的一方，只能说因应不同的需求而有不同的产品，例如工作单纯的打印机核心 MCU，便适合使用效能稳定，但单位指令效率较佳的 RISC MCU.微控制器(MCU)的基本架构微控制器产品架构由早期以累积器为基础的CPU，演进至现今含精简指令(RISC)或同时含RISC、DSP如Motorola的68356,也有如DEC的SAIIC、与Hitachi的SH-DSP系列等之32位嵌入式微控制器 ，每一系列产品又因应不同的应用与接口需求 ，衍生出不同规格的产品 。
微控制器产品以特性做为区分的标准与市场统计的依据 ，区分为4位 、8位 、以及16/32位等三大类 。
各厂商依其不同功能组合 ，发展出系列性的微控制器产品 ，如NEC供应PD75X的4位系列 ，Toshiba供应47CXX的4位系列 、HOLTEK供应HT48CXX的8位系列 、及Intel之MCS-96的16位系列等。
以下就微控器的基本架构做介绍,如下先介绍MCU架构方块图。
MCU架构方块图程序内存程序内存(Program ROM)在微控制器中是只读而不可写入之记忆单元，此内存主要用来放置使用者所开发之程序，而其性质乃属于不常更动或永不变动之资料，微控制器之动作便是依据储存于此区之程序指令运作。
在8位单芯片中常见的程序内存容量有0.5K、IK、2K、4K 及8K，而通常应用在微控制器的程序内存有下列几种方式，见(表一)：表一另外关于程序保密部分，不论是加密或保险丝烧断保护 ，都是为了防止程序被未授权之使用者窥看、窃取(如反组译程序 、修改内容 、盗取程序等)。
程序保密这个功能选择只在提供OTP、开窗型包装、EEPROM 及 Flash ROM上使用，因为这些IC可借由烧录器来回读取程序代码，在Mask版本则不需要进行程序保密的步骤 。
随机存取内存随机存取内存(Random Access Memory;RAM)，亦称为读/写内存(Read-Write Memory),常是被用来暂时存放资料、或是程序执行存放资料的地方，用途相当广泛。
以HOLTEK 8位微控制器为例,其容量有64、96、160及224个Byte选择。
累积器累积器(Accumulator)，是MCU的运作中枢 ，80%的指令都与累积器有关 ;资料可以被存放在累积器中，直到总线或其它单元准备接受它、或直到程序需要它为止 。
缓存器缓存器(Register)是MCU内部用来暂时存放资料的地方，每个缓存器的功能各不相同，但却有一共同的特性，就是可以直接读/写，因其位于MCU的内部，故减少了一些不必要的等待及寻址时间,另外有些MCU的I/O Port,也以缓存器型态来直接存取控制。
堆栈及堆栈指针堆栈(Stack)及堆栈指针(Stack Pointer)，堆栈就和盘子一样，一个一个由下往上堆，而取出时则由上一个一个往下拿，不能由中间抽出，因此又称为后进先出队列(Last-In-First-Out Queues)」。
功能如下;一. 暂时存放PC(Program Count)的值，适用于"子程序呼叫”，或中断发生时将PC的值暂时储存起来;二. 可视为缓存器使用，以Push,Pop来完成;三. 有些MCU其Stack Level数是固定的(如HOLTEK μC系列)，有些则可自定。
运算逻辑单元运算逻辑单元(Algorithm Logic Unit;ALU)，其功能在于执行算术指令及逻辑判断，除了产生结果之外，也产生相关的Flag(Zero、Carry、Borrow、Status)，每一个MCU都不完全一样，尤其是Carry Flag一定要查看指令解说表。
输入/输出(I/O Port)在单芯片微电脑应用系统中，I/O的扩充不是目的，而是为了提供外部设备一个输入/输出的信道，做为外界与MCU间的沟通管道。
例如接键盘、显示器、驱动开关控制或测量等;在I/O扩充时必须考虑与之相连接的外围设备硬件电路特性，如:电位匹配、干扰抑制、驱动能力(如Source,Sink能力)等。
微控制器在I/O埠方面备有多种电路形式，其中有多端口可以经由软件以位单位来设定输出/入方向。
各埠附加大电流、高耐压的缓冲器，以直接驱动LED与高功率晶体管，以及做模拟讯号的输入之用。
定时器、定时器定时器(Time Counter)、定时器(Timer)，由外加振荡晶体，经除频电路来提供MCU数种不同的时基(Time Base)。
常应用于:一. 时钟之时基(如1sec、500ms、62.5ms、15.625ms等);二. PWM(Pulse Width Modulation)之Time Base;三. Key Scan;四. LED Scan;五. Frequency output;六. Pulse Reading;七. APO (Auto Power OFF)等。
计数器计数器(Event Counter)专用于累计外部的事件个数，可能为Pulse或其它资料，也可用以产生正确的时间延迟。
常应用于:一、另一种Time Base，外加固定频率;二、计数器;三、可规划成另一种立即中断输入;四、计速器(Speed Meter)、转速表(Tachometer)。
中断中断(Interrupt)用来处理立即事件、或列为优先处理之事件，负责时间计数器超时中断、及外部事件产生中断请求等工作。
大部分微控制器的中断处理系统是多层的，内设有中断优先级电路，以决定先后顺序。
常应用于:一、MCU呈被动Standby状态(Halt-Stop)，由外加信号来Wakeup;二、需要立即处理(传感器、开关、警报器、电源故障预警器);三、需要一个固定间隔来处理(Display ,Key Scan ,Read-Time Clock);微控制器上的外围资源看了这么多微控制器的的基本架构后，让我们继续来了解微控制器还可以加挂那些外围资源，以扩充、延伸其功能。
串行输出(Serial I/O)微控制器内含Serial I/O是为了提供对外部外围Device的通讯管道，各家种类不同，常见的有以下几种:◆UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter):Intel,Atmel;◆USART(Universal Synchronous/Asynchronous ReceiverTransmitter ):Siemens;◆SPI(Serial Peripheral Interface):Motorola;◆SCI(Sertal Communications Interface):这是UART的加强版;◆I2C bus(lnter Integrated Circuit bus):Philips;◆Microwire/Plus:National Semiconductor;液晶驱动装置(LCD Driver)在显示接口上，LCD(Liquid Crystal Display)是常运用的显示装置，例如在一些多功能的电话、数字温度计、呼叫器、大哥大、掌上型游戏机以上皆可以发现它的踪迹。
