（一）外設(shè)模塊：連接外部世界的 “橋梁”

外設(shè)是 MCU 實現(xiàn)控制功能的關(guān)鍵，也是其與通用 CPU、DSP 的核心差異 ——MCU 通過集成豐富的外設(shè)，無需外部擴展即可直接連接傳感器、執(zhí)行器、通信模塊，大幅簡化系統(tǒng)設(shè)計。常見的外設(shè)模塊包括：

通用輸入輸出接口（GPIO）：這是 MCU 最基礎(chǔ)的外設(shè)，每個 GPIO 引腳可配置為輸入或輸出，用于控制簡單設(shè)備或讀取開關(guān)狀態(tài)。例如，將 GPIO 引腳配置為輸出，可直接驅(qū)動 LED 燈亮滅；配置為輸入，可讀取按鍵是否按下。高端 MCU 的 GPIO 還支持 “中斷觸發(fā)”（如引腳電平變化時觸發(fā)中斷）、“施密特觸發(fā)器”（濾除信號抖動）等功能，適配復(fù)雜控制場景。

定時器 / 計數(shù)器：用于實現(xiàn)定時控制、脈沖計數(shù)等功能。例如，通過定時器生成固定頻率的 PWM（脈沖寬度調(diào)制）信號，可控制電機轉(zhuǎn)速（PWM 占空比決定轉(zhuǎn)速）、LED 亮度（占空比決定亮度）；通過計數(shù)器統(tǒng)計外部脈沖信號的數(shù)量，可實現(xiàn)編碼器的位置檢測（如電機軸的轉(zhuǎn)動圈數(shù)）。部分 MCU 還集成 “高級定時器”，支持死區(qū)控制、互補輸出，適合新能源汽車的逆變器控制等高壓場景。

模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）與數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）：用于連接模擬傳感器與數(shù)字系統(tǒng)。ADC 可將溫度、壓力等模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，供 MCU 處理，例如通過 12 位 ADC 讀取溫濕度傳感器的模擬電壓，計算出實際溫度值；DAC 則將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，用于驅(qū)動模擬執(zhí)行器（如舵機、模擬顯示屏）。MCU 的 ADC 通常支持多通道輸入（可同時連接多個傳感器）與差分輸入（減少干擾），分辨率從 8 位到 24 位不等，滿足不同精度需求。

通信接口：實現(xiàn) MCU 與其他設(shè)備的數(shù)據(jù)交互，常見類型包括 UART（通用異步收發(fā)傳輸器，用于串口通信，如與電腦、藍牙模塊通信）、SPI（串行外設(shè)接口，高速同步通信，用于連接顯示屏、Flash 芯片）、I2C（集成電路總線，雙線同步通信，用于連接傳感器、EEPROM）、CAN（控制器局域網(wǎng)，用于汽車電子，支持多節(jié)點通信）、Ethernet（以太網(wǎng)，用于工業(yè)控制中的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備）。例如，智能門鎖中的 MCU 通過 UART 與指紋模塊通信，獲取指紋數(shù)據(jù)；工業(yè)傳感器中的 MCU 通過 I2C 讀取加速度傳感器的姿態(tài)信息。

（二）電源管理模塊：低功耗運行的 “守護者”

由于多數(shù) MCU 應(yīng)用于電池供電場景（如智能手環(huán)、無線傳感器），電源管理模塊成為其核心組件之一。該模塊支持多種工作模式，可根據(jù)任務(wù)需求動態(tài)調(diào)整功耗：一是 “運行模式”，CPU 與外設(shè)全功率工作，功耗最高（如 Cortex-M0 在 48MHz 主頻下功耗約 2mA）；二是 “休眠模式”，CPU 停止工作，外設(shè)按需運行（如僅保留定時器或通信接口），功耗降低至微安級（如 STM32L4 在休眠模式下功耗約 1μA）；三是 “深度休眠模式”，CPU 與多數(shù)外設(shè)停止工作，僅保留中斷控制器與電源監(jiān)測電路，功耗低至納安級（如 TI 的 MSP430 在深度休眠模式下功耗僅 0.1μA）；四是 “待機模式”，僅保留最基礎(chǔ)的電源電路，功耗最低，但喚醒后需重新初始化系統(tǒng)。

此外，電源管理模塊還具備 “低電壓檢測（LVD）”“電壓調(diào)節(jié)（LDO）” 等功能：LVD 可在電池電壓過低時觸發(fā)中斷，提醒 MCU 保存數(shù)據(jù)或進入保護狀態(tài)；LDO 則將外部電源電壓穩(wěn)定在 MCU 所需的工作電壓（如 3.3V、5V），確保設(shè)備在電壓波動時穩(wěn)定運行。