什么是微掌控器？
在本指南中，咱们将仔细探讨什么是微掌控器以及它与微处理器等关联制品之间的基本区别。咱们还将介绍有些最平常的市售微掌控器类型，以及它们能够处理的任务类型。
简而言之，微掌控器（一般简叫作为MCU或MC）指的是完全独立于单个芯片的非常小的微型计算机。
倘若需要运用更加多的基本术语，您能够将微掌控器定义成一台非常简化的计算机，一遍又一遍地运行单个基本程序。换句话说，微掌控器可在单个设备中执行由用户/操作员预先编程的单个自动化任务，并重复执行这一项任务（一般是在按时循环中执行）。
这便是“嵌入式应用程序”，它不是由于完整的微处理器（亦叫作为CPU）处理的通用型应用程序。 正如本指南所述，微掌控器包括微处理器等关键组件，但与大都数独立MP相比，它是一种繁杂程度更低的动态CPU。这是由于微掌控器单元仅限于执行一项高度特定的工作，无需微处理器（个人计算机中的微处理器）供给所有功能。
为了实现这一点，微掌控器一般经过印制电路板(PCB)与其他类型的组件和电子电路协同运用。经过将两种或更加多基于PCB的设备组合在一块，能够运用微掌控器掌控、监测并影响各类系统和组件行径。
微掌控器类型
尽管市场上存在数十个公认的制造品牌和微掌控器编程架构，但实质上日前仅有三种MCU正在运用。它们分别是： 8位微掌控器16位微掌控器32位微掌控器
本指南不旨在深入剖析这三种组件类型之间区别的适用范围和影响。但三者之间的差异能够简要概括为：总线宽度——或通俗地讲——“数据管道”宽度。
这才是限制给定微掌控器速度精度的关键。简而言之，一个8位微掌控器需要增多总线拜访权限和更加多的指令才可执行16位或32位计算，因此呢与16位或32位MCU相比，它到达“答案”（即输出行径）的速度更加缓慢。
事实上，要妥善处理8位、16位和32位微掌控器之间的差异问题，需要运用冗长的解释和完整的非程序员术语表。在计算方面，它实质上与“低速”CPU（而非强大的“快速”CPU）的局限性相同；倘若您要与给定的微掌控器单元一块运用，这一重要标准将会影响编程语言的选取和适用范围（例如C++、Python、R、Arduino等）。
针对采购人员而言，8位MCU通常是最基本和最具成本效益的选取，但它在某些应用中的功能有限。16位和32位微掌控器一般是不错之选，虽然价格昂贵，但性能却更为出众。
架构
如上所述，虽然仅有三种核心类型的微掌控器可供选取，但该行业内仍存在众多可选的MCU制造品牌和架构。
再次重申，本指南仅为基本的入门指南，不旨在深入剖析市售区别架构和品牌之间的细微差异。另外，倘若您对任何核心架构和设备语言都不甚精通，那样您将没法完成专业微掌控器的采购任务！
值得重视的是，用户经常会寻找的有些更受欢迎的制品，包含： ARM核心处理器（许多供应商供给基于ARM的组件，尤其是针对微掌控器应用程序设计的ARM Cortex-M核心）Microchip Technology Atmel AVR（8位）、AVR32（32位）和AT91SAM（32位）Microchip Technology PIC，（8位PIC16、PIC18、16位dsPIC33/PIC24）、（32位PIC32）Freescale ColdFire（32位）和S08（8位）Intel 8051PowerPC ISE瑞萨电子：RL78 16位 MCU；RX 32位 MCU；SuperH；V850 32位 MCU；H8;R8C 16位 MCUSilicon Laboratories Pipelined 8位 8051 微掌控器和混合信号ARM 32位微掌控器德州仪器 TI MSP430（16位）、MSP432（32位）、C2000（32位）东芝 TLCS-870（8位/16位）
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微掌控器的工作原理
如本指南引言所述，微掌控器单元（MCU）本质上是一台完全嵌入至单个集成电路的非常小的计算机（即芯片）。
基于这一点，微掌控器有点类似于片上系统(SoC)，即用于家用计算机的系统，基本采用英特尔或AMD制品。但微掌控器的繁杂性要比普通的SoC（SoC的众多核心组件一般包括一个或多个微掌控器）小得多。
微掌控器的运行方式与简单的SoC非常类似，它们能够经过多种区别的通信协议来检测外边刺激或情况，并对其做出反应。这些协议包含USB、触摸响应、环境传感器等。
当用户经过编程以对某些输入或信号检测做出反应时，能够运用MCU在多样的功能和应用程序阵列中执行响应行径。这些行径包含简单的输入输出（I/O）触发器和组件掌控算法，还能够影响更为繁杂的完全集成系统的其他组件。
本入门指南并不旨在对微掌控器的确切工作方式进行全面细分，其更加多的是概述MCU的用途。倘若您想学习怎样为特定任务编程和操作微掌控器，能够在线查询有用指南。
倘若您想要认识MCU的工作原理，尤其是MCU与类似组件（例如微处理器）之间的差异，那您有必要认识一下微掌控器的理学形成。
因为微掌控器实质上是嵌入在单个集成芯片上的简单微型计算机，因此它需要的基本组件与大型繁杂“计算机”的组件相同，例如： CPU（中央处理器）本质上是微型计算机的“大脑”，是掌控和监测MCU内部过程的微处理器负责读取和执行所有正在执行的规律/数学功能RAM（随机存取存储器）仅在通电时运用的临时存储，用于运行和计算MCU通告执行的程序运用中持续被覆盖ROM（只读存储器）预先编写的“永久”内存，未通电亦能够保存指点MCU怎样在被询问时执行其程序内部振荡器（MCU的主计时器）该组件用作微掌控器的核心时钟，并掌控其内部过程的执行节奏与其他计时器同样，它们会跟踪给定过程中流逝的时间，并帮忙MCU以指定的时间间隔起始和结束特定功能I/O（输入/输出）端口一个或多个通信端口，一般为连接引脚形式MCU能够经过这些端口链接到其他组件和电路，以实现输入/输出数据信号和电源的流动外围掌控器芯片（其他可选配件和组件）按照MCU需要执行的任务而定其他计时器和计数器、脉宽调制（PWM）节点、模数转换器、数模转换器、众都数据捕捉模块、其他I/O选项等
但与个人计算机配置的同类SoC相比，所有这些微掌控器组件的范围/容量都大大减小。MCU一般用于掌控吹风机或计算器等基本行径，但针对更繁杂的设备（如完整的计算机），它将没法胜任。
微掌控器和微处理器之间的区别
令人毫不意外的是，咱们很难精确区分微掌控器和微处理器(MP)或片上系统(SoC)。
这个问题解答起来可能比较繁杂。简言之，微掌控器（MCU）是一种简化的单任务版SoC。从技术方向而言，MCU的集成电路中包括了某种CPU/处理器，但它属于高度简化的版本。这种低功耗微处理器可有效充当微掌控器的简易CPU或“大脑”，使MCU具备执行单一编程任务的基本能力。
要找出MCU与MP的其他重点差异，最简单的办法便是按照组件来判断。真正的微处理器不含任何内存（RAM或ROM）或I/O端口，况且只能在更大的系统中运行（例如，指示独立微处理器怎样执行特定功能的指令一般存储在外边）。而在微掌控器中，所有这些组件（包含简化的处理器）都组合在一个独立的安装中。
在性能方面，它能够分为以下内容： 微掌控器微处理器是一个独立单元，包括一个非常简单的CPU或微处理器由用户预先编程用于单个特定应用性能方面不是尤其强大；它们一般仅消耗少量电量，而包括的集成数据存储容量却很少需要由操作员编程才可执行任务没法在其专门编程的范围之外操作（所编写的代码及其质量将完全决定其性能）一般用于特定设备或旨在重复执行一项任务的设备微处理器功能范围方面更加繁杂和通用，旨在用于更通用的计算（与专用的单任务设备相对）拥有比MCU更快的处理器（“时钟”）速度，一般以千兆赫（GHz）（非Hz）为单位进行测绘与相对简单且经济的微掌控器区别，它拥有高度的挑战性和昂贵的制导致本为了实现操作，需要更加多的外边组件（RAM、I/O端口、数据存储等），这些组件均未集成到MP，必须单独购买和连接拥有更高的功耗，连续运行的成本效益较低
微掌控器的用途
微掌控器已然快速渗透到一系列现代应用程序和各个行业之中，在各类技术和安装中都能发掘它们的身影。
毫不夸张地说，针对任何包括传感器、表示器、用户界面和可编程输出掌控/执行器的电子设备，MCU都是它们的关键构成部分。 有些较平常的应用程序和环境微掌控器通常用于：
自动化与设备人消费类电子制品和家用电器（冰箱、水壶、微波炉、洗衣机、电视、遥控器、电动剃须刀和tel等）医疗和实验室设备（手持式诊断设备、扫描仪和X射线机、测绘/分析和监测工具）汽车工业和车辆掌控系统（动力总成调节、多媒介掌控台和导航软件）工业和生产环境控件（供暖和照明、HVAC系统、安全锁定安装等）
当做为功能电路的一部分安装在特定设备或系统中时，微掌控器能够感应和监测周边环境（或与其连接的其他组件）中的各样事件、行径或输入信号，并对其进行响应。
另外，您还能够对特定MCU进行编程，例如推送特定类型的输出信号/行径掌控，以响应某些输入标准。这包含如下任务： 响应触摸用户的需要，起步(O)LED表示器在温度感应应用程序或其他报警/警告系统中起步灯光和声音响应以打开或关闭泵或其他机械设备的电机调节陀螺仪（或基于加速计的应用）中的倾角/平衡/速度
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发表于 2024-10-10 14:01:08