每项新应用设计都需要一个单片机或微处理器。当在两者之间选择其一时，需要考虑一些因素。以下是微处理器、单片机的概述和对比。

考虑选择微处理器(MPU)或者单片机(MCU)时，应用类型通常是关键因素。

另一方面，最终选择取决于诸如操作系统和内存之类的因素。不过，有时可以将微处理器和单片机内核结合使用，这称作异构架构。

1、操作系统

对于一些基于Linux或安卓等操作系统的计算机密集型工业和消费类应用，需要大量高速连接或功能范围广泛的用户接口，微处理器就是最佳选择。

这是因为大多数单片机都没有操作系统，而只有裸机程序，借助于顺序处理循环和状态机，几乎无需任何人工干预即可运行程序。

然而，许多高性能单片机可以支持诸如FreeRTOS之类的实时操作系统(RTOS)，从而以确定性方式实时响应需要硬实时行为的应用程序。

作为具有许多免费软件、广泛硬件支持和不断发展的生态系统的通用操作系统，嵌入式Linux取得了巨大的成功。

它的另一个优点就是没有用户或授权许可费用。不过，与嵌入式Linux一起运行的应用程序至少需要300至400 DMIPS(ARM-Dhrystone MIPS)性能，因此较适合使用微处理器。单片机没有足够的计算能力和内存来应付此类应用。

如果是用于复杂或对实时性要求高的控制系统， RTOS则很有用，但至少要配合50 DMIPS的高性能单片机。这比嵌入式Linux所需的性能要求要少得多。传统的RTOS设计精简，因此可以在单片机上运行。

针对实时计算硬件时，这是合理的，例如用于车辆的防抱死系统，若响应时间过长会带来致命的后果。即使必须支持大量的功能、中断源和标准通信接口，也建议使用带有RTOS的单片机。

2、内存

微处理器与单片机之间的另一个主要区别是，微处理器依赖外部存储器来保存和执行程序，而单片机则依赖嵌入式闪存。

在微处理器中，程序通常存储在非易失性存储器中，例如eMMC或串行闪存。在启动过程中，将其加载到外部DRAM中并在此执行启动程序。DRAM和非易失性存储器都可以具有几百兆甚至几千兆字节容量，这意味着微处理器几乎从来不受存储容量限制。

但有一个潜在缺点：外部存储器或许会使得PCB布局的设计变得更加复杂。

即使是当前的高性能单片机，例如由意法半导体(STMicroelectronics)生产的STM32H7，最多也仅提供2 MB程序内存，对于许多需要操作系统的应用而言可能不足。由于程序位于片上内存中，因此其优点是执行启动和重置过程的速度明显更快。

3、计算能力

计算能力是典型的选择因素。不过，在这方面，微处理机与单片机之间的界线变得模糊了。例如，如果你将ARM体系结构视为单片机和微处理器市场中分布最广泛的体系结构之一，这就变得显而易见了。ARM提供了不同的处理器体系结构以满足各种要求：

Cortex-A提供了最高性能，并且已经针对综合操作系统进行了优化。它们主要部署在功能强大的设备中，比如智能手机或服务器。
Cortex-M较小，具有更多的片上外设，但是能耗较低，并且针对嵌入式应用进行了优化。

Dhrystone是比较不同处理器性能的测试基准。根据该基准，普通平价单片机具有30 DMIPS，而当前性能最高的单片机(包括嵌入式程序闪存)与这些平价单片机的差距高达1027 DMIPS。相比之下，微处理器的起步点约为1000 DMIPS。

4、能耗

单片机在能耗方面表现出色，要比微处理器低很多。尽管微处理器具有节能模式，但其能耗仍然比典型的单片机高得多。

而且，微处理器使用外部存储器，因此较难切换到节能模式。对于需要较长的电池运行时间，并且很少使用或没有用户接口的超低功耗应用，单片机是更好的选择，尤其是对于消费类电子产品或智能电表来说。

5、连接性

大多数单片机和微处理器都配备了所有常规外围设备接口。但是，如果用户需要的是超高速外围设备，在单片机里是找不到例如千兆以太网这种相关接口的。尽管这实际上已成为微处理器中的标准功能单片机。这是十分合理的，因为单片机几乎无法处理这些高速接口所产生的数据量。一个关键问题是：是否有足够的带宽和通道来处理爆发的数据量？

6、实时表现

当实时性能是最重要的考虑因素时，单片机绝对是首选。凭借处理器内核、嵌入式闪存和软件(RTOS或裸机OS)，单片机可以出色地完成实时任务。

因为Cortex-A微处理器使用高性能的流水线，用户可以看到在跳转和中断期间，随着流水线的深度不断增加，延迟时间也随之升高。由于OS与微处理器一起执行多任务，因此很难实现硬实时操作。

7、系统基础IC

由于电源已经集成在单片机中，因此它们仅需要一个单电平电源。另一方面，微处理器需要许多不同电压的电源来为内核和其它组件供电，所以通常需要一个特殊配置的电源管理IC（即所谓的系统基础芯片）来进行供电管理。

8、总结

很难说微处理器或单片机哪个才是更好的选择，但经验法则是，你应该始终权衡各种利弊条件。以下几点可以用作大致指导：

单片机非常适合以能耗为主要关注点，且价格较低的移动应用以及具有实时需求的应用。
微处理器则非常适合与操作系统一起运行并需要高速接口的密集计算应用。游戏和其他图形密集型应用使用特殊的微处理器进行联网处理。

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每项新应用设计都需要一个单片机或微处理器。当在两者之间选择其一时，需要考虑一些因素。以下是微处理器、单片机的概述和对比。

考虑选择微处理器(MPU)或者单片机(MCU)时，应用类型通常是关键因素。另一方面，最终选择取决于诸如操作系统和内存之类的因素。不过，有时可以将微处理器和单片机内核结合使用，这称作异构架构。

操作系统

对于一些基于Linux或安卓等操作系统的计算机密集型工业和消费类应用，需要大量高速连接或功能范围广泛的用户接口，微处理器就是最佳选择。这是因为大多数单片机都没有操作系统，而只有裸机程序，借助于顺序处理循环和状态机，几乎无需任何人工干预即可运行程序。然而，许多高性能单片机可以支持诸如FreeRTOS之类的实时操作系统(RTOS)，从而以确定性方式实时响应需要硬实时行为的应用程序。

作为具有许多免费软件、广泛硬件支持和不断发展的生态系统的通用操作系统，嵌入式Linux取得了巨大的成功。它的另一个优点就是没有用户或授权许可费用。不过，与嵌入式Linux一起运行的应用程序至少需要300至400 DMIPS(ARM-Dhrystone MIPS)性能，因此较适合使用微处理器。单片机没有足够的计算能力和内存来应付此类应用。

如果是用于复杂或对实时性要求高的控制系统， RTOS则很有用，但至少要配合50 DMIPS的高性能单片机。这比嵌入式Linux所需的性能要求要少得多。传统的RTOS设计精简，因此可以在单片机上运行。针对实时计算硬件时，这是合理的，例如用于车辆的防抱死系统，若响应时间过长会带来致命的后果。即使必须支持大量的功能、中断源和标准通信接口，也建议使用带有RTOS的单片机。

内 存

微处理器与单片机之间的另一个主要区别是，微处理器依赖外部存储器来保存和执行程序，而单片机则依赖嵌入式闪存。在微处理器中，程序通常存储在非易失性存储器中，例如eMMC或串行闪存。在启动过程中，将其加载到外部DRAM中并在此执行启动程序。DRAM和非易失性存储器都可以具有几百兆甚至几千兆字节容量，这意味着微处理器几乎从来不受存储容量限制。但有一个潜在缺点：外部存储器或许会使得PCB布局的设计变得更加复杂。

即使是当前的高性能单片机，例如由意法半导体(STMicroelectronics)生产的STM32H7，最多也仅提供2 MB程序内存，对于许多需要操作系统的应用而言可能不足。由于程序位于片上内存中，因此其优点是执行启动和重置过程的速度明显更快。

计算能力

计算能力是典型的选择因素。不过，在这方面，微处理机与单片机之间的界线变得模糊了。例如，如果你将ARM体系结构视为单片机和微处理器市场中分布最广泛的体系结构之一，这就变得显而易见了。ARM提供了不同的处理器体系结构以满足各种要求：

Cortex-A提供了最高性能，并且已经针对综合操作系统进行了优化。它们主要部署在功能强大的设备中，比如智能手机或服务器。

Cortex-M较小，具有更多的片上外设，但是能耗较低，并且针对嵌入式应用进行了优化。

Dhrystone是比较不同处理器性能的测试基准。根据该基准，普通平价单片机具有30 DMIPS，而当前性能最高的单片机(包括嵌入式程序闪存)与这些平价单片机的差距高达1027 DMIPS。相比之下，微处理器的起步点约为1000 DMIPS。

能 耗

单片机在能耗方面表现出色，要比微处理器低很多。尽管微处理器具有节能模式，但其能耗仍然比典型的单片机高得多。而且，微处理器使用外部存储器，因此较难切换到节能模式。对于需要较长的电池运行时间，并且很少使用或没有用户接口的超低功耗应用，单片机是更好的选择，尤其是对于消费类电子产品或智能电表来说。

连接性

大多数单片机和微处理器都配备了所有常规外围设备接口。但是，如果用户需要的是超高速外围设备，在单片机里是找不到例如千兆以太网这种相关接口的。尽管这实际上已成为微处理器中的标准功能单片机。这是十分合理的，因为单片机几乎无法处理这些高速接口所产生的数据量。一个关键问题是：是否有足够的带宽和通道来处理爆发的数据量？

实时表现

当实时性能是最重要的考虑因素时，单片机绝对是首选。凭借处理器内核、嵌入式闪存和软件(RTOS或裸机OS)，单片机可以出色地完成实时任务。因为Cortex-A微处理器使用高性能的流水线，用户可以看到在跳转和中断期间，随着流水线的深度不断增加，延迟时间也随之升高。由于OS与微处理器一起执行多任务，因此很难实现硬实时操作。

系统基础IC

由于电源已经集成在单片机中，因此它们仅需要一个单电平电源。另一方面，微处理器需要许多不同电压的电源来为内核和其它组件供电，所以通常需要一个特殊配置的电源管理IC（即所谓的系统基础芯片）来进行供电管理。

结 语

很难说微处理器或单片机哪个才是更好的选择，但经验法则是，你应该始终权衡各种利弊条件。以下几点可以用作大致指导：

单片机非常适合以能耗为主要关注点，且价格较低的移动应用以及具有实时需求的应用。

微处理器则非常适合与操作系统一起运行并需要高速接口的密集计算应用。游戏和其他图形密集型应用使用特殊的微处理器进行联网处理。

来源：网络转载

2020年2月28日 – 横跨多重电子应用领域的全球领先的半导体供应商意法半导体(STMicroelectronics,简称ST; 纽约证券交易所代码:STM) 为STM32MP1系统微处理器(MPU)产品增加了新的授权合作伙伴和软件功能，并显著提升了处理性能，将时钟速度提高到800MHz，软件引脚与650MHz产品兼容。

新STM32MP1 MPUs现在搭载800MHz Arm®Cortex®-A7双核应用处理器和209MHz Cortex-M4处理器，具有优异的语音和音频处理性能，解码质量达到高清视频级别，在神经网络和机器学习应用中，能够实现更强大的AI（人工智能）功能，还为Android系统带来更好的用户体验。新产品集成运算及3D图形加速器，兼备高能效实时控制和高集成度。

Qt公司高级副总裁Petteri Holländer表示：“我们的高人气的Qt HMI工具包及其基于QML的GUI应用软件都可以部署在STM32 MCU和STM32MP1平台上，在大幅降低开发成本的同时加快客户产品交付周期。ST和Qt的可扩展工具套件可以轻松利用STM32MP1的硬件资源，尤其是3D 硬件GPU加速器，为工业 / 物联网应用带来一个流畅的人机界面渲染解决方案。”

利用STM32MP1的灵活架构，新产品增强了客户代码安全保护功能，例如，身份验证安全启动、客户可用一次性可编程熔丝，以及安全操作系统(OP-TEE:可信执行环境)。密钥生成器签名工具、STM32CubeProgrammer和硬件安全模块(STM32HSM)等整套安全工具可将客户的加密数据安全地输入微处理器。

作为一个主线开源Linux操作系统，OpenSTLinux Distribution 具有在应用处理器内核上运行软件所需的全部基本组件，帮助客户加快开发周期，现在又新增了Android开发者软件包和云计算支持。意法半导体继续积极参与Linux社区开发，坚持主线内核战略。

Bootlin首席执行官Michael Opdenacker表示：“ ST积极参与Linux内核社区活动，这给我们留下深刻的印象。Linux和STM32MP1同步发布将使此次发布会得到更高的关注度。我们认为，ST知道客户的兴趣在哪里，主线版本支持开源项目，新版本免费升级，零成本安全更新，开发社区支持，以及保护长期投资。享有相同的开源DNA，Bootlin很荣幸能成为ST授权合作伙伴，在这个平台上向全球客户提供工程和培训服务。”

除了STM32CubeMX和STM32CubeProgrammer等强大软件工具外，现在STM32CubeIDE调试器也可以在Cortex M-4内核上使用。

授权合作伙伴数量的快速增长极大地扩大了客户的研发能力范围，并加快了STM32MP1系列MPU应用开发周期。除了嵌入式软件 和软件开发工具外，合作伙伴还在培训 和 工程服务方面贡献专业知识。意法半导体与Phytec等多家模块系统厂商合作，满足客户对本地技术支持和系统灵活性的需求。

Phytec产品经理Yves Astein表示：“持续丰富扩大的STM32MP1产品系列，以及大量的图形处理功能和丰富的通信接口，为Phytec的phyCORE-STM32MP1系统模块提供了工业级外设，使得该模块成为人机接口以及各种实时交互应用的最佳选择。这款PhyCore 系统级模块及长期维护服务可降低任何嵌入式设计的复杂性，同时与ST团队的良好关系使我们能够按时交付系统模块，保证客户设计安全。”

意法半导体还与系统级封装制造商Octavo Systems合作，满足空间受限应用的设计需求。

Octavo Systems战略副总裁Greg Sheridan表示：我们很快意识到，Octavo必须开发一个基于STM32MP1的系统级封装，利用ST的Cortex-M产品悠久的成功历史来简化微处理器的开发使用。我们的OSD32MP1 SiP在一个18mm x 18mm的微型封装内集成STM32MP1、STPMIC1、DDR3、振荡器和无源器件，使微处理器像微控制器一样容易上手，让设计人员没有任何生疏感。结合ST授权合作伙伴计划的支持，OSD32MP1 SiP让客户能够在一款功能强大的微处理器上快速开发产品。”

STM32MP1 MPU已通过工业标准认证，结温范围-40°C至125°C，10年成本归集期作业率为100％。800MHz Cortex-A7版STM32MP1现已投产。