什么是MCU，微控制器单元是如何工作的

对于漫威粉丝来说，MCU指的是漫画中的超级英雄们投入行动的电影宇宙。在《复仇者联盟4:终局之战》之后，我对漫威超级英雄的未来电影很感兴趣。我们可能只会在大银幕上看到x战警的角色突然出现在故事情节中。

现在，在电子世界中，MCU这个术语有一个非常不同的含义。它是微控制器单元的首字母缩写。在嵌入式系统中，单片机是构成电路的核心部件。有很多关于使用MCU的知识，但这里有一些简单的信息让你开始。

MCU是什么?

MCU是一种智能半导体集成电路，由处理器单元、内存模块、通信接口和外围设备组成。MCU广泛应用于洗衣机、机器人、无人机、无线电和游戏控制器等领域。

单片机的历史可以追溯到场效应晶体管技术．在早期，MCU是一个带有处理器单元和内存模块的原始半导体IC。一般来说，微处理器是基于哈佛架构的。

在过去的几十年里，英特尔、摩托罗拉、Microchip和Atmel等知名制造商进一步创新。这些制造商开发的大多数mcu都是具有专有架构的8位mcu。例外是基于ARM的MCU，其中ARM架构授权给制造商。ARM架构目前主导着32位mcu市场。

MCU是如何工作的?

虽然MCU有一个处理器单元，但它不仅仅是对二进制值执行算术运算。MCU的真正价值在于它能够通过内置通信和外设与物理世界进行交互。

从技术上讲，MCU通过执行存储在其非易失性存储器模块中的程序指令来实现功能。mcu过去是基于rom的，所以擦除程序数据是很困难的，如果不是不可能的话。当闪存技术使半导体技术发生革命性变化时，mcu开始将程序指令存储在内置闪存中。

大多数现代mcu使用精简指令集计算机(RISC)指令体系结构进行基本指令处理。与它的前身CISC相比，RISC提供了更短的指令执行周期。为了开发单片机的程序，嵌入式系统开发人员使用汇编程序或C语言编程。然后用编程工具将完成的程序加载到MCU中。

一个简单的应用程序与单片机。

当上电后，MCU将开始执行作为程序数据加载的指令。它充分利用RAM来存储程序所指示的运行时变量。如前所述，mcu设计用于与物理世界交互。在最简单的形式中，一个MCU将感知输入并根据它被编程的逻辑驱动输出。

例如，温度显示控制器将温度传感器和液晶显示器连接到单片机。单片机将采样温度值作为模拟输入，并将其转换为数字值。然后通过将正确的命令逻辑发送到LCD显示数字值。

为您的设计选择MCU

为您的设计选择MCU是非常重要的。选择错误的MCU会导致非常痛苦的设计体验。在选择MCU时，有许多因素需要权衡。

您需要考虑应用程序的复杂性。如果设计涉及一个简单的定时器激活输出，一个简单的带有1kB闪存和一个I/O端口的微控制器就足够了。然而，如果设计涉及复杂的逻辑，例如基于wifi的面部识别设备，则需要32位高端MCU。

复杂的设备通常需要更大的程序内存。除此之外，您还需要列出设备的外围设备和通信要求。内部功能，例如ADC，电源管理模块和引导加载程序可能也需要在某些应用程序。

32位MCU将更适合于人脸识别设备。

有时，MCU的选择还取决于开发工具。您将希望拥有用户友好的编程工具和ide(集成开发环境)。当然，使用具有预先创建的组件的MCU也是有帮助的PCB设计软件和工具你正在使用的。OrCAD PCB Designer配备了一个巨大的潜在组件库，以及维护一个强大而有效的布局软件，能够应对任何设计挑战。