什么是MCU？单片机要过时了？

MCU微控制单元又叫单片微型计算机或者单片机。MCU就是我们平时常说的单片机，进行嵌入式开发的核心部件，而嵌入式系统是一个很广泛的概念，主要是相对于计算机而言，是一种功耗受限、尺寸受限的特殊类型计算机，小到智能手环、大到智能手机，都可以统称为是嵌入式开发系统。

其实物联网节点就是一种嵌入式系统，只不过嵌入式系统不一定要有通信能力，不要求一定要接入网络，这是与物联网节点的最大区别。8051单片机（MCU）诞生于20世纪末期，在2000年以前用的最多的单片机就是Intel 8051系列单片机，此后51单片机几乎是每个电子类专业大学生的必修课程。基于8051内核的单片机是8位的处理器，工作频率相对较低，其处理能力也非常有限，但在过去能完全应付绝大部分的嵌入式应用了。

随着技术的进步2005年ARM公司正式推出Cortex-M3芯片，Cortex-M3拥有更高处的理能力且价格比51单片机还低。目前现在基于Cortex-M系列ARM内核的MCU已经逐渐在应用中取代了51单片机。

在可预见的将来，是不会过时，而且依旧具有很强大的生命力。

首先说明什么是单片机，单片机是一类微型控制MCU，是一种芯片级的计算机，包括cup内存（memory）、计数器（Timer）、USB、A/D转换、UART等各种外设等等。

根据其位数划分，目前有 4位单片机、8位、16位、32位，乃至64位。最早还有一位的。

首先4位单片机，目前已经多不常见。但是在我们以为看不到的地方还是在使用，比如吉利剃须刀，家电中用的东芝4位cpu。一般对大客户出，中且由于没有技术新鲜感，一般没有人关注。

8位单片机，是目前最常见的，比如51系列，还有 AVR、pic、飞思卡尔8位系列、nec等公司都有、国内的sst等，其通用性很好，适合十分广阔的控制领域。

16位单片机，比较典型的是MSP430，还有飞思卡尔的16位系列

32位单片，目前比较火的stm32。

如果单片机过时，那么什么东西会替代呢？

（1）高级微处理器，比如ARM-A系列。也就是现在手机中比较常用的。这个被很多人看做最有可能代替单片机的。

这里加个注释，arm严格来说是一种架构，然后厂家使用这个架构开始生产自己的产品。ARM在arm11之后分为三个系列，“A”系列面向尖端的基于虚拟内存的操作系统和用户应用，现在很多手机、只能手持设备都在用。；“R”系列针对实时系统；“M”系列对微控制器，也就是单片机，***新唐公司就在出基于m0的32位单片机，stm32是基于m3的32位单片机。

（2）DSP数字信号处理

（3）FPGA 可编程的逻辑门电路，这是一种硬件。不是cpu，可以做成cpu。

（4）SoC 系统级芯片，一般来说，是一个有专用目标的集成电路，比如手机芯片，包含了cpu，比如Cortex-A8架构的，GPU、RAM（运行内存），Modem（通信模块），ISP（图像处理），DSP（数字信号处理），Codec（编码器）等

（5）pc机cpu

目前单片机技术也一直在进步，在可预见的未来，是不可能过时的

未来单片机的市场空间大

单片机的市场是巨大的。在我们身边可见的家电、玩具、以及各种仪表、无线领域、还有电子的开关，汽车电子产品、以及工业设备用的各种控制器等等，航空航天系统和国防军事、尖端武器等领域，应用十分广泛，在可预见的未来，很多机械性的东西都继续被智能化。可预见的未来，这类产品的需求会越来越多，单片机的市场空间是十分巨大的。

那么未来单片机会不会被类似手机芯片Cortex-A系列或者特定的 SOC这类取代呢？

答案是不会的。

1.单片机的发展，足以应对高端需求，32位单片机逐步在成长

目前32位单片机十分火热，在很多地方能处理更加复杂的程序，很多地方已经开始取代8位单片机。stm32具有很高的性价比。在物联网应用中，很多场合不仅需要实现机械化向电磁化、智能化的转变，而且还要考虑可靠的连接性、安全性和保护性，所有这些功能的实现都需要32位mcu，也会是以后今后物联网应用的主流。

所以单片机自身也会在逐渐进步，在32位mcu中可以跑μClinux、μC/OS-II等实时操作系统。在开发中也会更加顶层。

2.基础产品的需求仍然比较大，8位单片机依旧需求量很大

（1）基础领域使用8，成本更低

在可预见的未来，由于成本和软件复杂程度低的优势，具有更少引脚和存储的8位单片机在未来仍会吸引市场的注意。未来也具备很大的增长空间更适合于单独的产品使用。在很大的空间内依旧在使用，比如专注与触摸设计的holtek，目前每个季度出货量在1000kk，45%被应用到电磁炉和抽油烟机

（2）使用8位单片机，开发成本低

8位单片机，其具有非常高的易用性，程序简单，调试时间短，对程序员的要求低。开发成本十分低，这也是一个十分重要的因素

所以现在主流厂家都是8位、32位mcu同时重视。而且依旧看好8位cpu。以上结论选自 飞思卡尔、 atmel 、 holtek 、 microchip 、 瑞萨、 笙泉 、宏晶 、上海海尔 等几家主流单片机生产商的声音。microchip在15年时候明确今后在表示要加大生产力度

3.某些单片机在一些特殊行业一直需要被特定需求。

在很多行业对程序芯片有特定性要求，比如 放破解、抗干扰、微小、低功耗、实时性好等。这类要求在一些大的芯片中就很难做到。因为高位数muc或者 arm的Cortex-A更加重视程序功能的增强，而很多mcu厂商一直在重视这种特定性要求。而且高位数muc或者Cortex-A之类的芯片主要是要跑系统的，然而更加重视抗干扰、 低功耗、实时性的应用中，最优的结局方案是不跑系统，直接跑程序。

还有一些新功能单片机也在飞速发展，比如无线收发单片机。

4. Cortex-A、SoC 之类的芯片的发展能否取代单片机？

（1）A的成本大幅下降也无法取代单片机

Cortex-A之类的芯片更加关注的是运算性能的提升，在成本方面是根本无法与大量低端mcu相比的，尤其是在低端应用中，很多mcu直接采用OTP的方式，产生的时候直接把程序烧进去，不能更改，SoC 的之类的本来就是针对与运算，还有一些高端功能集成，成本很难降低，且使用量也无法与低端mcu相比，故而其关注点，也并不是成本。

（2）社会对智能化的需求越来越高，反而刺激单片机的增长。

刚才已经说了，在考虑更为互联、可视等的智能化的时候，32位单片机是会占据主要作用的。但是各种常规的智能确实更大的部分。比如一个开关，不需要增加这些功能，一个电动车不需要倒车影像与导航。高智能化的需求并不能减弱低智能化的生产与需求。

在高智能化的生产过程中，也经常采用 高级智能单片机+低级otp单片机的方式，因为各种部件都是从不同的厂商那里获得，而各种厂商为了增加通用性，是需要拆分功能的。比如洗衣机，洗衣机本身的控制芯片不会改变，增加一个通讯与另外一个高智能芯片Cortex-A比如对话。也是是增加稳定性的一种解决方案。不会因为损坏或者程序跑飞而影响基本使用。

（3）SoC 的系统的高度定制化，很难具有通用性。

soc常常被认为是一种单片机的进步方向，这确实是的，但是这与常规的单片机，即微型控制器还是在方向各种偏重，在市场中，soc是为了一个“统一解决方案”而产生的，比如 手机芯片、无人机芯片、智能电视芯片，等等。其具有高强度的集成化。并不具备通用性，也并不是专注与控制领域。而且由于这种偏向行业性，所以其不可能有十分有强度的价格下降。

（4） Cortex-A增加一些外部设备做成集成芯片

有一些控制设备，需要增加更多的智能化，比如原来自动运行的机械臂，本来需要一系列的单片机就可以，现在需要增加可视化与联网控制等等，有两种方案可以选择，一种就是可视化，联网之类的功能单独的设备来完成，无论是Cortex-A类的，还是pc电脑类的。通过通讯协议与原来单片机互联。这种方式的优点就是开发成本，以及设备的安全稳定新。

第二种方式，就是讲控制模块集成到 Cortex-A的cpu中去，直接通过集成芯片来控制设备。如果能够具有很强的通用性，那么数量就会庞大，价格就会降低。

但是我要说的是——那么这不就是 Cortex-R么？一个32位单片机么？

所以单片机在可见的未来依旧具有很强的应用前途。高智能单片机会有所发展，而低功能、高性能单片机也已经会占据很大的市场。