什么是MCU?它有什么作用?現(xiàn)在和小編一起來了解下關(guān)于MCU的相關(guān)知識，接下來分別講下定義，主要分類，存儲器結(jié)構(gòu)，技術(shù)原理，應(yīng)用領(lǐng)域等。

微控制單元(Microcontroller Unit;MCU) ，又稱單片微型計算機(Single Chip Microcomputer )或者單片機，是把中央處理器(Central Process Unit;CPU)的頻率與規(guī)格做適當(dāng)縮減，并將內(nèi)存(memory)、計數(shù)器(Timer)、USB、A/D轉(zhuǎn)換、UART、PLC、DMA等周邊接口，甚至LCD驅(qū)動電路都整合在單一芯片上，形成芯片級的計算機，為不同的應(yīng)用場合做不同組合控制。諸如手機、PC外圍、遙控器，至汽車電子、工業(yè)上的步進(jìn)馬達(dá)、機器手臂的控制等，都可見到MCU的身影。

他們有的主要分類：

按用途分類：

通用型：將可開發(fā)的資源(ROM、RAM、I/O、 EPROM)等全部提供給用戶。專用型：其硬件及指令是按照某種特定用途而設(shè)計，例如錄音機機芯控制器、打印機控制器、電機控制器等。

按其基本操作處理的數(shù)據(jù)位數(shù)分類：

根據(jù)總線或數(shù)據(jù)暫存器的寬度，單片機又分為1位、4位、8位、16位、32位甚至64位單片機。4位MCU大部份應(yīng)用在計算器、車用儀表、車用防盜裝置、呼叫器、無線電話、CD播放器、LCD驅(qū)動控制器、LCD游戲機、兒童玩具、磅秤、充電器、胎壓計、溫濕度計、遙控器及傻瓜相機等;8位MCU大部份應(yīng)用在電表、馬達(dá)控制器、電動玩具機、變頻式冷氣機、呼叫器、傳真機、來電辨識器(CallerID)、電話錄音機、CRT顯示器、鍵盤及USB等;8位、16位單片機主要用于一般的控制領(lǐng)域，一般不使用操作系統(tǒng)， 16位MCU大部份應(yīng)用在行動電話、數(shù)字相機及攝錄放影機等;32位MCU大部份應(yīng)用在Modem、GPS、PDA、HPC、STB、Hub、Bridge、Router、工作站、ISDN電話、激光打印機與彩色傳真機; 32位用于網(wǎng)絡(luò)操作、多媒體處理等復(fù)雜處理的場合，一般要使用嵌入式操作系統(tǒng)。64位MCU大部份應(yīng)用在高階工作站、多媒體互動系統(tǒng)、高級電視游樂器(如SEGA的Dreamcast及Nintendo的GameBoy)及高級終端機等。

存儲器結(jié)構(gòu)

MCU根據(jù)其存儲器結(jié)構(gòu)可分為哈佛(Harvard)結(jié)構(gòu)和馮?諾依曼(Von Neumann)結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在的單片機絕大多數(shù)都是基于馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)的，這種結(jié)構(gòu)清楚地定義了嵌入式系統(tǒng)所必需的四個基本部分：一個中央處理器核心，程序存儲器(只讀存儲器或者閃存)、數(shù)據(jù)存儲器(隨機存儲器)、一個或者更多的定時/計時器，還有用來與外圍設(shè)備以及擴(kuò)展資源進(jìn)行通信的輸入/輸出端口，所有這些都被集成在單個集成電路芯片上。

指令結(jié)構(gòu)

MCU根據(jù)指令結(jié)構(gòu)又可分為CISC(Complex Instruction Set Computer,復(fù)雜指令集計算機)和RISC(Reduced Instruction Set Comuter,精簡指令集計算機微控制器)

技術(shù)原理

MCU同溫度傳感器之間通過I2C總線連接。I2C總線占用2條MCU輸入輸出口線，二者之間的通信完全依靠軟件完成。溫度傳感器的地址可以通過2根地址引腳設(shè)定，這使得一根I2C總線上可以同時連接8個這樣的傳感器。本方案中，傳感器的7位地址已經(jīng)設(shè)定為1001000。MCU需要訪問傳感器時，先要發(fā)出一個8位的寄存器指針，然后再發(fā)出傳感器的地址(7位地址，低位是WR信號)。傳感器中有3個寄存器可供MCU使用，8位寄存器指針就是用來確定MCU究竟要使用哪個寄存器的。

MCU常見的應(yīng)用領(lǐng)域

一、MCU在工控中的應(yīng)用

工業(yè)控制應(yīng)用中采用MCU時，系統(tǒng)性能改善和更加節(jié)能是兩個主要好處。傳統(tǒng)意義上，建立空調(diào)系統(tǒng)采用簡單的開/關(guān)方法來控制壓縮機。當(dāng)我們啟動壓縮機的時候，不管溫度是多少，它都全速運行，開和關(guān)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)變結(jié)果是快速啟動或停止壓縮機。這樣做非常浪費能源，而且操作時噪音較大。

采用具有馬達(dá)控制功能的MCU可以實現(xiàn)具有以下特點的空調(diào)解決方案：

1、能量效率能夠總是保持最佳速度與扭矩;

2、更好的系統(tǒng)性能——低噪聲與低振動，運行平穩(wěn)，啟動和停止時也很平穩(wěn)。

使馬達(dá)具有最佳速度與扭矩，并減少開關(guān)次數(shù)，通過降低開關(guān)損耗將可以使電設(shè)備節(jié)能25~30%。這是非常有意義的，因為在電力消耗中，40%的電力用在了馬達(dá)控制應(yīng)用。隨著迅速的工業(yè)化進(jìn)程，能源需求在以較快的速度增長，具有能源效率的馬達(dá)控制應(yīng)用將在中國節(jié)省大量能源。

二、MCU在家電中的應(yīng)用

MCU廣泛應(yīng)用在洗衣機、空調(diào)、微波爐、吸塵器、電冰箱等多種家用電器中。MCU可主要用于電機控制、模擬傳感器測量、前面板鍵盤控制以及在LED/LCD上顯示結(jié)果等。本文將重點討論通過采用可編程片上系統(tǒng)(PSoC)器件，從而提供集成方法來實現(xiàn)上述系統(tǒng)功能的家電設(shè)計。

面向電機控制和TRIAC/ LED/ LCD驅(qū)動應(yīng)用，家用電器行業(yè)采用了8/16/32位微控制器電路。微控制器可控制和管理電器的全部功能和特性。當(dāng)用戶按下“開始”按鍵時，輸入信號從前面板鍵盤傳到微控制器，接著MPU啟動三相無刷直流(BLDC)電機或永磁同步電機(PMSM)。電機速度將根據(jù)前面板鍵盤中的用戶輸入實現(xiàn)變化和控制。微控制器采用內(nèi)部或外部串行EEProm(基于I2C/spi)存儲舊數(shù)據(jù)，并使用RTC顯示準(zhǔn)確的時間信息。溫度測量則可采用基于板上RTD、熱敏電阻或熱電偶的溫度感應(yīng)器件來實現(xiàn)。

三、MCU在手機和電腦上的應(yīng)用

MCU在當(dāng)前手機與平板電腦應(yīng)用中主要用作諸如電容式觸摸感應(yīng)接口、觸摸屏接口、攝像頭接口、不同模擬傳感器輸入檢測、USB接口以及電池充電與監(jiān)控等眾多功能的協(xié)處理器。

此外，負(fù)責(zé)互連上述功能的所有邏輯和接口都可以采用像用于模擬輸入的ADC、用于蜂鳴器應(yīng)用的PWM、段式LCD、字符型LCD、圖形化LCD、用于音量控制的DAC、USB接口以及電容式觸摸屏接口等各種可用組件模塊設(shè)計而成。

總結(jié)：

中國的單片機應(yīng)用和嵌入式系統(tǒng)開發(fā)走過了二十余年的歷程，隨著嵌入式系統(tǒng)逐漸深入社會生活各個方面，單片機課程的教學(xué)也有從傳統(tǒng)的8位處理器平臺向32位高級RISC處理器平臺轉(zhuǎn)變的趨勢，但8位機依然難以被取代。國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、軍事及家用電器等各個領(lǐng)域，尤其是手機、汽車自動導(dǎo)航設(shè)備、PDA、智能玩具、智能家電、醫(yī)療設(shè)備等行業(yè)都是國內(nèi)急需單片機人才的行業(yè)。以上就是MCU的一些基礎(chǔ)知識，希望能給大家?guī)椭?