嵌入式设备里SOC与MCU的区别深度解析

什么是SOC方案，什么是MCU方案呢？要了解这两个概念，首先要了解模组。要了解模组，首先需要了解什么是微控制单元（MCU）。

微控制单元MCU（Microcontroller Unit）又叫单片机、微处理器，是集成电路的一种。MCU类似于CPU，是可以执行嵌入式程序的一种集成电路。书上定义就先不讲了。

以前没有集成电路的时候，是用密密麻麻的分立元件来实现家电的功能。下图是旧式电视机的电路板。

下图是现在电视机的电路板。小黑块就是集成电路。现在有很多集成电路，用于各种各样的目的，比如电压转换等。但只有MCU能够执行程序。现在很多家电都有一个MCU作为控制的核心。便宜的MCU才几块钱一个。MCU和集成电路简化了电路，降低了成本，提高了可靠性。

MCU执行的程序叫嵌入式程序。嵌入式程序可以存储在MCU上，也可以存储在外面的存储器上。比如Flash就是存储器的一种。

模组：芯片必须配合一些外围设备才能工作。为了方便厂家使用，模组厂家会集成一些外围部件，并写入嵌入式程序，整体打包后作为一个解决方案，给设备厂家使用。

为了便于大家理解，拿我们涂鸦的TYWE3S模组举例，在ESP8266外围加了板载天线（PCB天线），闪存（Flash Memory），晶振（26M晶体）等设备。举个不恰当的比喻，ESP8266是发动机，涂鸦的模组TYWE3S就是汽车，加了底盘，外壳，座椅，方向盘等，可以直接被智能家居设备厂商使用。

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下图为TYWE3S的功能示意图

下面的是模块背面图

以上讲了什么是MCU。MCU是集成电路的一种，可以执行嵌入式程序。集成电路和MCU的使用大大提高了电子设备的可靠性，降低了成本。

后面又介绍了什么是模组。模组就是一块电路板，集成了MCU和一些外围设备，并且带有嵌入式程序，提供一个完整解决方案。

下面我来科普下SoC方案。

【SoC方案】

SoC（System on Chip），中文名是片上系统。SoC含义很多，有一种定义是一个有专用目标的集成电路，是一个包含嵌入式软件的完整系统。SoC方案中，对设备所有智能化操作都是通过模组来实现的，设备无需另外增加MCU。此类控制通常而言比较简单，例如开关，灯之类的产品，只需要几个IO口，就可以控制产品。

下图是涂鸦的TYWE3S模组。模组外围是引脚。除了电源（VCC）、接地（GND）及其他一些功能引脚外，有两类引脚，其中一类是通用输入输出（GPIO）引脚。

先说通用输入输出GPIO（General Purpose Input/Output）。SoC方案中，模组和设备交互是通过GPIO口实现的。输入的数据是设备向模组上报状态。输出的数据是模组向设备下发指令。

下面是涂鸦IoT平台上的开关SoC免开发方案的配置项。上面定义了一些IO口的配置。包括按键状态、继电器控制和电源指示灯，都是通过IO口控制，或接收信息的。

通过对设备IO口的配置，并且制作对应的电路板，厂家就可以完成SoC免开发方案了。配置完毕后，系统可以通过对应的GPIO口读取开关闭合信息，操控改变继电器状态和指示灯状态。

那么，什么是SoC免开发方案，什么是SoC固件定制方案呢？模块口和功能如果能够满足客户需求，就可以用SoC免开发方案。模块口或功能无法满足客户需求，客户又不想要mcu方案时，可以使用SoC固件定制方案。

比如有一个开关，客户需要有一个背光功能。这时会需要一个特殊的GPIO口，输出一个背光开启或关闭的控制。这个可能就需要固件定制。在固件需要定制的情况下，客户需要先自定义DP点，然后申请嵌入式进行固件定制。

再比如我们的第一款小家电SoC免开发方案——吊扇SoC免开发智能化方案：

https://promotion.tuya.com/Ceiling_Fan_SoC_Solution?_source=2792617be9cba5babcd4cc80f2d19bd5

，主要包括开源硬件和可配置固件两大部分。其中，开源硬件包括：模组、RF 遥控接收器、4 路电容调速、1 路灯通断和工作电源；可配置固件包括：风扇开/关、灯开/关、5 档调速、4 种出风模式、倒计时和倒计时剩余时间显示等功能。客户不需要编写任何代码，只需要将控制模块放入到吊扇的控制盒内，就可以通过遥控器或者手机 App 发送指令，控制器接到指令后即可完成对吊扇/吊扇灯的控制。

这就是SoC免开发方案的优势所在，比较方便，对于开发能力不强的团队，会更加适用。

【MCU方案】

刚才介绍了SoC方案。SoC方案中，是涂鸦模组承担控制功能。

下面介绍MCU方案。MCU方案需要对方设备有MCU。对方的MCU对设备起控制功能。涂鸦的模组和设备MCU连接，通过对方MCU得到设备状态，并且通过对方MCU控制设备。

模组利用定义好的通信端口和通信协议（比如下图中的串行通讯口，简称串口），和设备的MCU进行通信，以接收设备状态，及发送控制指令。

一些控制逻辑比较复杂的电器，如空调、冰箱、洗衣机、甚至小家电比如电风扇等，内部都有MCU。

总结

前面介绍了开关的SoC免开发方案，SoC定制开发方案和MCU方案。对于没有MCU的设备，模组通过GPIO口控制设备，称为SoC方案。如果需要免开发方案无法满足要求，需要定制，就是SoC定制开发。

如果设备有自己的MCU，就可以由对方的MCU控制设备。拿我们自己来举例，我们涂鸦的模组就只负责透传数据，将MCU与涂鸦云连接在一起，完成与涂鸦平台的数据交互。SoC方案是涂鸦模组承担控制功能；MCU方案是客户产品中的MCU承担控制功能，并和涂鸦模组通过串口通讯。