MCU芯片的分类及特点

1、为什么要学习MCU？

MCU（Microcontroller Unit），即微控制器或单片机，是一种将CPU、存储器、I/O接口和其他必要部件集成到单个芯片上的微型计算机。MCU具有体积小、功耗低、价格便宜等特点，广泛应用于各种电子设备中。缺点是计算性能一般。学习MCU可以帮助我们：

理解计算机底层工作原理

掌握嵌入式系统开发技术

提高动手能力和解决问题的能力

为将来从事硬件开发、软件开发等工作打下基础

2、学习MCU对软件和硬件开发有什么好处？

对于软件开发人员来说，学习MCU可以帮助他们：

理解硬件平台，更好地编写与硬件相关的软件

提高软件效率和性能

降低软件开发成本

对于硬件开发人员来说，学习MCU可以帮助他们：

理解软件开发流程，更好地与软件开发人员协作

提高硬件设计水平

降低硬件开发成本

3、MCU芯片分类

MCU可以根据以下几种方式进行分类：

按位数分类：8位MCU、16位MCU、32位MCU。MCU的位数是指CPU的位数，它决定了MCU的运算能力和数据处理能力。8位MCU具有较低的运算能力和数据处理能力，但价格便宜，功耗低，适用于对性能要求不高的场合。16位MCU具有比8位MCU更高的运算能力和数据处理能力，适用于对性能要求一般的场合。32位MCU具有最高的运算能力和数据处理能力，适用于对性能要求较高的场合。现在32位是市场的主流产品。

按架构分类：ARM架构MCU、RISCV架构MCU。ARM Cortex M系列占据主流地位。ARM Cortex包括A系列、R系列和M系列。A系列是高性能处理器的内核，通常用于高性能计算和通用操作系统的执行，处理器是包含操作系统（如Android、Linux等），应用是手机、pad、服务器等。A系列的特点是多级流水线、超标量执行、乱序执行等特性，可以快速高效处理多线程和多任务，功耗一般较高。R系列是用于嵌入式实时处理器的内核，主攻实时性能和可预测性，一般用于处理如汽车电子、工业控制、嵌入式系统等实时控制任务，R系列的特点是低延迟、高吞吐量和实时性能。M系列是用于微控制器（MCU）的处理器核，主攻低功耗、小巧尺寸、及时控制，一般用在玩具、电机、电源、物联网终端等小型嵌入式系统，M系列的特点是单一周期执行、中断处理、低功耗，通常不运行操作系统或只运行实时操作系统（RTOS）。

图：来源NXP，MPU与MCU的区别对比

按应用领域分类：通用MCU、专用MCU。通用MCU具有较强的通用性。而专用MCU针对特定的应用领域进行设计。专用MCU包括电机MCU、安全MCU、触控MCU、I/O控制器、电表MCU、计量MCU、红外线MCU、其它专用MCU等。

4、MCU系统框图

MCU一般包括接口模块（UART、SPI、I2C、SDRAM、CAN、JTAG 等）、存储模块（Flash、SRAM等）、定时器模块（通用TIMER、PWM、WDT、等）、模拟模块（ADC、DAC、比较器、运放等）、算法模块（AES、AES128、CRC、除法器、CORDIC）等。

图片来源：ST 某款MCU的系统框图

审核编辑：汤梓红