微控制器（Microcontroller Unit，簡(jiǎn)稱MCU），又稱為單片機(jī)，是一種集成在芯片上的微型計(jì)算機(jī)，用于控制嵌入式系統(tǒng)中的特定操作。典型的微控制器在單個(gè)芯片上包括處理器，存儲(chǔ)器和輸入/輸出（I/O）外圍設(shè)備。

目前，國外微控制器（MCU）包括恩智浦半導(dǎo)體、意法半導(dǎo)體、微芯，國內(nèi)微控制器包括華大、英銳恩。

可應(yīng)用于車輛、機(jī)器人、辦公機(jī)器、醫(yī)療設(shè)備、移動(dòng)無線電收發(fā)器，自動(dòng)售貨機(jī)和家用電器等許多種設(shè)備中。下面我們來了解微控制器（MCU）入門知識(shí)點(diǎn)。

一、微控制器功能

微控制器的處理器因應(yīng)用而異，選擇范圍從簡(jiǎn)單的4位，8位或16位處理器到更復(fù)雜的32位或64位處理器。在存儲(chǔ)器方面，微控制器可以使用隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM），閃存（flash），EPROM或EEPROM。通常，微控制器設(shè)計(jì)為在沒有額外計(jì)算組件的情況下易于使用，因?yàn)樗鼈冊(cè)O(shè)計(jì)有足夠的板載存儲(chǔ)器以及提供用于通用I/O操作的引腳，因此它們可以直接與傳感器和其他組件連接。

微控制器架構(gòu)可以基于哈佛架構(gòu)或馮諾依曼架構(gòu)，兩者都提供在處理器和存儲(chǔ)器之間交換數(shù)據(jù)的不同方法。采用哈佛架構(gòu)，數(shù)據(jù)總線和指令是分開的，允許同時(shí)傳輸。采用Von Neumann架構(gòu)，僅使用一條總線用于數(shù)據(jù)和指令。

微控制器處理器可以基于復(fù)雜指令集（CISC）或精簡(jiǎn)指令集（RISC）。CISC通常有大約80條指令，而RISC大約有30條，以及更多的尋址模式，12-24條與RISC的3-5條相比。雖然CISC可以更容易實(shí)現(xiàn)并且具有更高效的存儲(chǔ)器使用，但由于執(zhí)行指令所需的時(shí)鐘周期數(shù)更多，因此可能會(huì)降低性能。更加重視軟件的RISC通常提供比CISC處理器更好的性能，后者由于其簡(jiǎn)化的指令集而更加重視硬件，因此提高了設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單性，但由于它強(qiáng)調(diào)軟件，軟件可能更復(fù)雜。使用哪種ISC因應(yīng)用而異。

最初，微控制器僅使用匯編語言。而現(xiàn)在，使用C語言編程的比較多。

MCU具有輸入和輸出引腳，可實(shí)現(xiàn)外設(shè)功能。這些功能包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器，液晶顯示（LCD）控制器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC），同步/異步接收器發(fā)送器（USART），定時(shí)器，通用異步接收器發(fā)送器（UART）和通用串行總線（USB））連通性。此外，收集與濕度和溫度相關(guān)的數(shù)據(jù)的傳感器也經(jīng)常使用到微控制器。

二、微控制器的類型

常見的MCU包括IntelMCS-51，通常被稱為8051單片機(jī)，最初于1985年開發(fā)。Atmel于1996年開發(fā)的AVR微控制器；Microchip的可編程接口控制器（PIC）；其他還有各種基于ARM核心的單片機(jī)。

國外有許多公司制造和銷售微控制器，包括恩智浦半導(dǎo)體（NXP），微芯（Microchip）、愛特梅爾（Atmel）、新唐（Nuvoton）和德州儀器（TI）。國內(nèi)的公司包括華大半導(dǎo)體（HDSC）、英銳恩（enroo)、新唐、兆易和上海靈動(dòng)。

三、微控制器的應(yīng)用

微控制器（MCU）的行業(yè)應(yīng)用方案有很多種，包括家庭和企業(yè)、樓宇自動(dòng)化、制造、機(jī)器人、汽車、照明、智能能源、工業(yè)自動(dòng)化，通信和物聯(lián)網(wǎng)（IoT）部署。

最簡(jiǎn)單的使用微控制器的日常電器，例如烤箱、冰箱、烤面包機(jī)、移動(dòng)設(shè)備、咖啡機(jī)、游戲機(jī)，電視和草坪灌溉系統(tǒng)。它們?cè)谵k公室機(jī)器中也很常見，例如復(fù)印機(jī)、掃描儀、傳真機(jī)和打印機(jī)，以及智能電表，ATM和安全系統(tǒng)。

更復(fù)雜的微控制器在飛機(jī)、航天器、遠(yuǎn)洋船只、車輛、醫(yī)療和生命支持系統(tǒng)以及機(jī)器人中執(zhí)行關(guān)鍵功能。在醫(yī)療場(chǎng)景中，微控制器可以調(diào)節(jié)人造心臟，腎臟或其他器官的運(yùn)作。此外，它們還可以提高假肢等裝置的功能。

四、微控制器與微控制器的區(qū)別

微控制器和微處理器之間的區(qū)別已經(jīng)不那么明顯了，因?yàn)樾酒芏群蛷?fù)雜性已經(jīng)變得相對(duì)便宜，并且微控制器因此集成了更多“通用計(jì)算機(jī)”類型的功能。但總的來說，可以說微控制器可以獨(dú)立運(yùn)行，直接連接到傳感器和執(zhí)行器，微處理器的設(shè)計(jì)目的是最大化芯片上的計(jì)算能力，內(nèi)部總線連接支持RAM和串口等硬件。簡(jiǎn)而言之，咖啡機(jī)使用微控制器，臺(tái)式計(jì)算機(jī)使用微處理器。

微控制器比微處理器更便宜，耗電更少。微處理器沒有內(nèi)置RAM，只讀存儲(chǔ)器（ROM）或芯片上的其他外圍設(shè)備，而是通過它們的引腳連接到這些外圍設(shè)備。微處理器可以被認(rèn)為是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心，而微控制器可以被認(rèn)為是嵌入式系統(tǒng)的核心。

五、選擇合適的微控制器

在為項(xiàng)目選擇微控制器（MCU）時(shí)，需要記住許多技術(shù)和業(yè)務(wù)注意事項(xiàng)。除了成本之外，重要的是要考慮MCU的最大速度，RAM或ROM大小，I/O引腳的數(shù)量或類型，以及功耗和約束以及開發(fā)支持。