MCU及常见MCU外围电路

详解单⽚机各⼤分类单⽚机是⼀种集成电路芯⽚，是采⽤超⼤规模集成电路技术把具有数据处理能⼒的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O⼝和中断系统、定时器/计时器等功能(可能还包括显⽰驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到⼀块硅⽚上构成的⼀个⼩⽽完善的微型计算机系统，在⼯业控制领域的⼴泛应⽤。

从上世纪80年代，由当时的4位、8位单⽚机，发展到现在的32位300M的⾼速单⽚机。

单⽚微型计算机简称单⽚机，是典型的嵌⼊式微控制器(Microcontroller Unit)单⽚机芯⽚常⽤英⽂字母的缩写MCU表⽰单⽚机，单⽚机⼜称单⽚微控制器，它不是完成某⼀个逻辑功能的芯⽚，⽽是把⼀个计算机系统集成到⼀个芯⽚上。

相当于⼀个微型的计算机，和计算机相⽐，单⽚机只缺少了I/O设备。

概括的讲：⼀块芯⽚就成了⼀台计算机。

它的体积⼩、质量轻、价格便宜、为学习、应⽤和开发提供了便利条件。

同时，学习使⽤单⽚机是了解计算机原理与结构的最佳选择。

它最早是被⽤在⼯业控制领域。

由于单⽚机在⼯业控制领域的⼴泛应⽤，单⽚机由芯⽚内仅有CPU的专⽤处理器发展⽽来。

最早的设计理念是通过将⼤量外围设备和CPU集成在⼀个芯⽚中，使计算机系统更⼩，更容易集成进复杂的⽽对体积要求严格的控制设备当中。

INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，当时的单⽚机都是8位或4位的。

其中最成功的是INTEL的8031，此后在8031上发展出了MCS51系列单⽚机系统。

因为简单可靠⽽性能不错获得了很⼤的好评。

尽管2000年以后ARM已经发展出了32位的主频超过300M的⾼端单⽚机，直到⽬前基于8031的单⽚机还在⼴泛的使⽤。

在很多⽅⾯单⽚机⽐专⽤处理器更适合应⽤于嵌⼊式系统，因此它得到了⼴泛的应⽤。

事实上单⽚机是世界上数量最多处理器，随着单⽚机家族的发展壮⼤，单⽚机和专⽤处理器的发展便分道扬镳。

现代⼈类⽣活中所⽤的⼏乎每件电⼦和机械产品中都会集成有单⽚机。

知名厂商热门MCU芯片应用（一）：ADSP系列AD SP——美国模拟器件公司（ADI：Analog Device Instrument）生产的数字信号处理芯片（DSP:Digital Singal Process or），代表系列有 ADSP Sharc 211xx （低端领域），ADSP Ti ge rS harc 101，201（高端领域），ADSP Bl ac kfin 系列（消费电子领域）。

ADSP与另外一个著名的德州仪器（TI：Te xas Instrument）生产的芯片特点相比较，具有浮点运算强，SIM D（单指令多数据）编程的优势，比较新的Blackfin系列比同一级别TI产品功耗低。

缺点是ADSP不如TI的C语言编译优化好.TI已经普及了C语言的编程，而AD芯片的性能发挥比较依赖程序员的编程水平.ADSP的Linkport数据传输能力强是一大特色，但是使用起来不够稳定，调试难度大。

ADI提供的Visual DSP ++2.0， 3.0， 4.0， 4.5 编程环境，可以支持软件人员开发调试。

下面是电子发烧友网编辑推荐的几个关于ADSP系列芯片的一些典型应用。

一、一种基于ADSP-2188M的多传感器数据采集系统摘要：在移动智能体的研制中，能够实时地探测周围环境信息的传感器系统是至关重要的。

本文介绍了一种以DSP-ADSP-2188M为核心的传感器数据采集系统的软、硬件设计和工作原理，以及与上位机通信的设计和实现过程。

该系统可以应用于移动机器人、智能轮椅、自动制导车辆等移动智能系统中。

引言在自主移动机器人系统、智能轮椅、自动制导车辆等智能移动系统中，需要实时地采集未知和不确定环境中的信息，以完成避障、环境地图绘制、导航、定位等运作，然后进行路径规划等任务。

这些任务必须依靠能实时感知环境信息的传感器系统来完成。

为了在复杂环境中获取有效的信息，这些系统往往安装有种类各异的传感器。

目前，常用的有视觉、激光、红外、超声等传感器。

CPU ⇒MPU ⇒MCU1 CPU（Central Processing Unit,中央处理器） (1)1.1 CPU的组成 (1)1.2 CPU的工作原理 (1)2 MPU（Microprocessor Unit,微处理器） (3)2.1 MPU的组成 (3)2.2 MPU的分类 (3)2.3 MPU的体系结构：冯.诺伊曼结构和哈佛结构 (3)2.4 MPU的典型代表:DSP（Digital Signal Processor,数字信号处理器） (4)3 MCU（Microcontroller Unit,微控制器/单片机） (5)3.1 MCU的概念 (5)3.2 MCU的概述 (5)3.3 MCU的分类 (6)3.4 MCU的架构:CISC架构和RISC架构 (6)3.5 常见的MCU (6)3.6 MCU的典型代表:ARM (9)4 CPLD（Complex Programmable Logic Device,复杂可编程逻辑器件) (10)5 FPGA（Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列） (10)6 DSP,ARM,FPGA的区别 (10)1 CPU（Central Processing Unit,中央处理器）中央处理器（CPU）是电子计算机的主要器件之一，其功能主要是解释计算机指令及处理计算机软件中的数据。

1.1 CPU的组成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。

运算器：进行算术运算和逻辑运算(部件:算数逻辑单元、累加器、寄存器组、路径转换器、数据总线)。

控制器：控制程序的执行,包括对指令进行译码、寄存，并按指令要求完成所规定的操作，即指令控制、时序控制和操作控制。

复位、使能(部件:计数器、指令暂存器、指令解码器、状态暂存器、时序产生器、微操作信号发生器)。

寄存器：用来存放操作数、中间数据及结果数据。

1.2 CPU的工作原理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，并对指令译码，将指令分解成一系列的微操作，然后发出各种控制命令，执行微操作，从而完成一条指令的执行。

单片微型计算机，简称“单片机”，也叫“MCU”(Micro Controller Unit，微控制器)，她不是一台机器，而是一块集成电路芯片。

单片机是采用超大规模集成电路把中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、冲断系统、定时器/计数器、AD转换器、通信接口和普通I/O口等集成到一块硅片上，构成的一个微型的、完整的计算机系统。

单片机的CPU 相当于PC机的CPU，单片机的数据存储器RAM相当于PC机的内存，单片机的程序存储器ROM相当于PC机的硬盘，单片机的I/O口相当于PC机的显卡、网卡、扩展卡等的插槽…… 可见，麻雀虽小五脏俱全。

单片机的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)是单片机的核心部件，由控制单元、算术逻辑单元和寄存器单元等部分组成，实现逻辑运算。

根据数据总线的宽度和一次可处理的数据字节长度可分为8位CPU、16位CPU和32位CPU等。

单片机的位数也是根据单片机内部的CPU位数决定的，如8位单片机使用的8位CPU，16位单片机使用的是16位CPU，以此类推。

ATMEL代理商笔者看到有些书都把单片机称作微处理器是不准确的，微处理器只是计算机系统里的一个核心部件而已。

而单片机是一个完整的计算机系统，把它称为微控制器更准确些。

单片机自诞生以来，以其性能稳定、低电压低功耗、经久耐用、体积小、性价比高、控制能力强、易于扩展等优点，广泛应用于各个领域。

先后出现了4位单片机、8位单片机、16位单片机、32位单片机，在这几类单片机里最受追捧的是8位单片机，仍是目前单片机应用的主流。

随着电子技术的迅速发展，单片机的功能也越来越强大。

1975年，美国德州仪器公司(TI公司)首次推出4位单片机——TMS-1000单片机，标志着单片机诞生。

1976年Intel公司研制出MCS-48系列8位的单片机，使单片机发展进入一个新阶段。

MCS-48系列单片机内部集成了8位CPU、多个并行I/O口、8位定时器/计数器、小容量的RAM和ROM等，没有串行通信接口，操作简单。

DSP、MCU、CPLD、ARM、FPGA芯片的区别1，单片机小型电脑处理器，最小可以到8个脚，价格便宜，最便宜2块钱2，PLC可变逻辑控制器，主要用在工业控制，里面是类似一个加强的单片机。

对输入输出均有做处理（抗干扰能力、带负载能力都增强）。

例如抗干扰，增加带负载驱动能力3，DSP 数字信号处理芯片，这个用途可做信号处理，例如图像处理，数据采集处理，它比单片要快很多，比单片机功能要强大4，FPGA、CPLD可变逻辑控制，这个做逻辑处理控制，小型的CPLD是没有中央处理器的，大型可以嵌入系统，功能在单片机之上，适合做大型的数据处理，逻辑控制。

其价格不便宜。

但是他和单片机有本质的区别。

例如单片机有内嵌外设AD，DA转换等，CPLD则需要通过控制其他外设IC。

要想诠释清楚，也非三言两语能道明，还是多看看书本吧学习可以以单片机为先，其次是FPGA，CPLD，DSP。

PLC比较简单，学会前面后面只要了解一周一般都会了一家之言，欢迎指证：DSP：数字信号处理器，处理器采用哈弗结构，工作频率较高，能大幅度提高数字信号处理算法的执行效率。

MCU：微控制器，主要用于控制系统，工作频率一般来说比DSP低，硬件上具有多个IO 端口，同时也集成了多个外设，主要是便于在控制系统中的应用。

至于ARM处理器，个人认为是MCU的高级版本，ARM本身只是一个内核，目前已经有多个版本。

CPLD：复杂可编程逻辑器件FPGA：现场可编程门阵列后两者都是可编程器件，CPLD目前一半采用FLASH技术，而FPGA采用SRAM技术，这就决定了FPGA需要采用特定的配置技术。

同时FPGA的规模要比CPLD大得多，但CPLD应用起来相对要简单的多。

DSP主要用做运算，如语音，图像等信号的运算处理，但基本不用做控制。

MCU，FPGA，ARM主要用做控制，MCU低价低功耗，但门限很少，结构简单，不能实现复杂控制。

ARM控制能力较强，但运算能力相对较弱。

什么是MCU，主控MCU和触控IC之间有何区别？
 首先介绍下什幺是MCU?MCU微控制单元(Microcontroller Unit;MCU) ，又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer )或者单片机，是把中央处理器(Central Process Unit;CPU)的频率与规格做适当缩减，并将内存(memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。

诸如手机、PC外围、遥控器，至汽车电子、工业上的步进马达、机器手臂的控制等，都可见到MCU的身影。

 触摸ic触摸在此特指单点或多点触控技术; IC，即集成电路，是半导体元件产品的统称。

包括：1.集成电路板(integrated circuit，缩写：IC);2.二、三极管;3.特殊电子元件等; 触摸IC即指触摸芯片。

 1、初次建立触控应用程序的工作负荷及调试难度
 从初次建立触控应用程序的工作负荷及调试难度对比二者的不同。

使用触控IC和触控MCU应用方案中软、硬件组成示意图。

 使用触控IC的应用方案中，主控MCU和触控IC 之间的数据交换，通常是通过串行接口(例如，I2C、SPI)实现的。

◆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。

CPU、MCU、MPU、DSP的区别CPU（Central Processing Unit，中央处理器）发展出来三个分枝，一个是DSP （Digital Signal Processing/Processor，数字信号处理），另外两个是MCU （Micro Control Unit，微控制器单元）和MPU（Micro Processor Unit，微处理器单元）。

MCU集成了片上外围器件；MPU不带外围器件（例如存储器阵列），是高度集成的通用结构的处理器，是去除了集成外设的MCU；DSP运算能力强，擅长很多的重复数据运算，而MCU则适合不同信息源的多种数据的处理诊断和运算，侧重于控制，速度并不如DSP。

MCU区别于DSP的最大特点在于它的通用性，反应在指令集和寻址模式中。

DSP与MCU的结合是DSC，它终将取代这两种芯片。

在20世纪最值得人们称道的成就中，就有集成电路和电子计算机的发展。

20世纪70年代出现的微型计算机，在科学技术界引起了影响深远的变革。

在70年代中期，微型计算机家族中又分裂出一个小小的派系--单片机。

随着4位单片机出现之后，又推出了8位的单片机。

MCS48系列，特别是MCS51系列单片机的出现，确立了单片机作为微控制器（MCU）的地位，引起了微型计算机领域新的变革。

在当今世界上，微处理器（MPU）和微控制器（MCU）形成了各具特色的两个分支。

它们互相区别，但又互相融合、互相促进。

与微处理器（MPU）以运算性能和速度为特征的飞速发展不同，微控制器（MCU）则是以其控制功能的不断完善为发展标志的。

CPU、MPU、MCU、DSP介绍DSP有两个意思，既可以指数字信号处理这门理论，此时它是Digital Signal Processing的缩写；也可以是Digital Signal Processor的缩写，表示“数字信号处理器”，有时也缩写为DSPs，以示与理论的区别。

MPU 是Micro Processor Unit的缩写,指“微处理器”。

CPU ? MPU ? MCU1 CPU（Central Processing Unit,中央处理器） (1)1.1 CPU的组成 (1)1.2 CPU的工作原理 (1)2 MPU（Microprocessor Unit,微处理器） (3)2.1 MPU的组成 (3)2.2 MPU的分类 (3)2.3 MPU的体系结构：冯.诺伊曼结构和哈佛结构 (3)2.4 MPU的典型代表:DSP（Digital Signal Processor,数字信号处理器） (4)3 MCU（Microcontroller Unit,微控制器/单片机） (5)3.1 MCU的概念 (5)3.2 MCU的概述 (5)3.3 MCU的分类 (6)3.4 MCU的架构:CISC架构和RISC架构 (6)3.5 常见的MCU (6)3.6 MCU的典型代表:ARM (10)4 CPLD（Complex Programmable Logic Device,复杂可编程逻辑器件) (10)5 FPGA（Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列） (10)6 DSP,ARM,FPGA的区别 (10)1 CPU（Central Processing Unit,中央处理器）中央处理器（CPU）是电子计算机的主要器件之一，其功能主要是解释计算机指令及处理计算机软件中的数据。

1.1 CPU的组成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。

运算器：进行算术运算和逻辑运算(部件:算数逻辑单元、累加器、寄存器组、路径转换器、数据总线)。

控制器：控制程序的执行,包括对指令进行译码、寄存，并按指令要求完成所规定的操作，即指令控制、时序控制和操作控制。

复位、使能(部件:计数器、指令暂存器、指令解码器、状态暂存器、时序产生器、微操作信号发生器)。

寄存器：用来存放操作数、中间数据及结果数据。

详细解析芯片、半导体和集成电路的区别作为半导体人、电子元器件销售或采购，你真的知道什么是芯片、半导体和集成电路吗？知道它们之间的关系与区别吗？一、什么是芯片芯片，又称微电路（microcircuit）、微芯片（microchip）、集成电路（integrated circuit，IC），是指内含集成电路的硅片，体积很小，常常是计算机或其他电子设备的一部分。

芯片（chip）就是半导体元件产品的统称，是集成电路（IC，integrated circuit）的载体，由晶圆分割而成。

硅片是一块很小的硅，内含集成电路，它是计算机或者其他电子设备的一部分。

二、什么是半导体半导体（semiconductor），指常温下导电性能介于导体（conductor）与绝缘体（insulator）之间的材料。

如二极管就是采用半导体制作的器件。

半导体是指一种导电性可受控制，范围可从绝缘体至导体之间的材料。

无论从科技或是经济发展的角度来看，半导体的重要性都是非常巨大的。

今日大部分的电子产品，如计算机、移动电话或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关连。

常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等，而硅更是各种半导体材料中，在商业应用上最具有影响力的一种。

物质存在的形式多种多样，固体、液体、气体、等离子体等。

我们通常把导电性差的材料，如煤、人工晶体、琥珀、陶瓷等称为绝缘体。

而把导电性比较好的金属如金、银、铜、铁、锡、铝等称为导体。

可以简单的把介于导体和绝缘体之间的材料称为半导体。

三、什么是集成电路集成电路（integrated circuit）是一种微型电子器件或部件。

采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和高可靠。