MCU的定义和发展历史 MCU的工作原理和主要分类

一、MCU的定义和发展历史

MCU是Microcontroller Unit的缩写，即单片微型计算机，是以微处理器为核心，集成了存储器、定时器、I/O口、各种接口电路和特定功能电路于一体的芯片。它通常用于控制和驱动各种机械或电子设备。

与传统的通用微处理器（如电脑中的CPU）相比，MCU芯片更加简单和专用。它通常用于执行特定的任务，例如控制家电、自动化系统、智能设备、汽车电子、医疗设备等。由于其集成度高、功耗低、体积小等特点，MCU芯片广泛应用于各种物联网设备和嵌入式系统中。

在20世纪60年代，大量使用电子元件的计算设备开始出现，这时悬挂电线的转换器出现了，用于控制大规模集成电路板中的漏极管，从而可实现数码显示和控制。20世纪70年代，微型计算机开始普及，Intel公司推出了4位微型计算机8008，为MCU技术发展奠定了基础。随着MCU市场的增长，MCU技术与多种现代工业技术结合，MCU芯片不断推陈出新，市场规模逐渐扩大。

二、MCU的工作原理

MCU芯片由主控制器（或处理器）、存储器、输入输出接口、定时器和编码器等构成，其工作原理主要是利用主控制器控制各种芯片，从而控制设备运行。

1、主控制器：

主控制器按照设计好的程序，处理各种输入输出设备传来的信息或反馈数据，按照发送的指令进行计算处理，并控制外设进行操作。

2、存储器：

MCU芯片内部集成了程序和数据存储空间，主包括ROM、RAM和Flash等。ROM存储程序代码、常数和数据，RAM 存储变量和临时数据，Flash可以更新程序和数据等内容。

3、输入输出接口：

输入输出接口对接外设通过芯片的I/O引脚，包括通用输入输出（GPIO）、模拟输入输出（ADC/DAC）和定时器计数输出（PWM、WDT）等等。

4、定时器：

MCU芯片的定时器可以在主任务运行和处理其他事项的同时，计算一定时间内时钟信号经过的周期数，以达到延时、定时、计数等的目的。

5、编码器：

编码器的作用是将物理输入设备的转换信号转换成数字信号或逻辑信号，通过一定的编码译码算法，让输入设备与MCU芯片之间的接口实现有效连接。

三、MCU的主要分类

MCU系统主要推广以下几种类型。

1、基于存储器的MCU

基于存储器的MCU将程序和数据存储器器放在同一个芯片中，应用广泛。例如：AT89C51、ATMEGA 32等等。

2、基于FLASH的MCU

基于FLASH的MCU芯片内置一个FLASH存储器，从而可实现程序的实时更新，更加方便快捷。例如：AT91SAM7X、 TM4C123GH6PGE等等。

3、无操作系统的MCU

无操作系统的MCU是缺省情况下，程序没有操作系统，在裸机上运行，可以实现项目的简单实现，成本和开发时间都极低。例如：ATmega16、ATMEL 8051等等。

4、操作系统的MCU

操作系统的MCU原理与传统计算机完全相同，代码系统和操作系统被策略性的划分，可以较好地提高MCU资源利用率、实现数据等功能。例如：STx9系列、STM32F101C等等。

总之，MCU是集成了存储器、I/O端口、定时器、编码器等多种功能的芯片，可以用于控制和驱动各种机械或电子设备。随着MCU市场的增长，MCU技术不断推陈出新，市场规模逐渐扩大。