MCU的种类分类及MCU的应用与应用技巧

  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。

  

MCU的种类分类及MCU的应用与应用技巧

  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。

  

MCU的种类分类及MCU的应用与应用技巧

  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ARMCortex-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的种类分类及MCU的应用与应用技巧

  MCU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%,这导致内嵌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。

  内嵌程序存储器类型

  下面以51单片机为例(MCS-51系列MCU是我国使用最多的单片机),根据其内部存储器的类型不同可以分为以下几个基本型:

  1.无ROM型 :8031

  2.ROM型:8051

  3.EPROM型:8751

  4.EEPROM 型:8951

  5.增强型:8032/8052/8752/8952/C8051F

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