MCU芯片的分類及特點

1、為什么要學習MCU？

MCU（Microcontroller Unit），即微控制器或單片機，是一種將CPU、存儲器、I/O接口和其他必要部件集成到單個芯片上的微型計算機。MCU具有體積小、功耗低、價格便宜等特點，廣泛應用于各種電子設備中。缺點是計算性能一般。學習MCU可以幫助我們：

理解計算機底層工作原理

掌握嵌入式系統開發技術

提高動手能力和解決問題的能力

為將來從事硬件開發、軟件開發等工作打下基礎

2、學習MCU對軟件和硬件開發有什么好處？

對于軟件開發人員來說，學習MCU可以幫助他們：

理解硬件平臺，更好地編寫與硬件相關的軟件

提高軟件效率和性能

降低軟件開發成本

對于硬件開發人員來說，學習MCU可以幫助他們：

理解軟件開發流程，更好地與軟件開發人員協作

提高硬件設計水平

降低硬件開發成本

3、MCU芯片分類

MCU可以根據以下幾種方式進行分類：

按位數分類：8位MCU、16位MCU、32位MCU。MCU的位數是指CPU的位數，它決定了MCU的運算能力和數據處理能力。8位MCU具有較低的運算能力和數據處理能力，但價格便宜，功耗低，適用于對性能要求不高的場合。16位MCU具有比8位MCU更高的運算能力和數據處理能力，適用于對性能要求一般的場合。32位MCU具有最高的運算能力和數據處理能力，適用于對性能要求較高的場合?，F在32位是市場的主流產品。

按架構分類：ARM架構MCU、RISCV架構MCU。ARM Cortex M系列占據主流地位。ARM Cortex包括A系列、R系列和M系列。A系列是高性能處理器的內核，通常用于高性能計算和通用操作系統的執行，處理器是包含操作系統（如Android、Linux等），應用是手機、pad、服務器等。A系列的特點是多級流水線、超標量執行、亂序執行等特性，可以快速高效處理多線程和多任務，功耗一般較高。R系列是用于嵌入式實時處理器的內核，主攻實時性能和可預測性，一般用于處理如汽車電子、工業控制、嵌入式系統等實時控制任務，R系列的特點是低延遲、高吞吐量和實時性能。M系列是用于微控制器（MCU）的處理器核，主攻低功耗、小巧尺寸、及時控制，一般用在玩具、電機、電源、物聯網終端等小型嵌入式系統，M系列的特點是單一周期執行、中斷處理、低功耗，通常不運行操作系統或只運行實時操作系統（RTOS）。

圖：來源NXP，MPU與MCU的區別對比

按應用領域分類：通用MCU、專用MCU。通用MCU具有較強的通用性。而專用MCU針對特定的應用領域進行設計。專用MCU包括電機MCU、安全MCU、觸控MCU、I/O控制器、電表MCU、計量MCU、紅外線MCU、其它專用MCU等。

4、MCU系統框圖

MCU一般包括接口模塊（UART、SPI、I2C、SDRAM、CAN、JTAG 等）、存儲模塊（Flash、SRAM等）、定時器模塊（通用TIMER、PWM、WDT、等）、模擬模塊（ADC、DAC、比較器、運放等）、算法模塊（AES、AES128、CRC、除法器、CORDIC）等。

圖片來源：ST 某款MCU的系統框圖