MCU是Microcontroller Unit（微控制器单元）的缩写，它是一种集成了中央处理器（CPU）、存储器（ROM、RAM）、输入/输出端口（I/O）、定时器（Timer）、串行通信接口（UART、SPI、I2C等）和其他外围设备控制器的单个芯片。MCU通常用于嵌入式系统中，用于控制各种电子设备和系统。
由于其集成度高、体积小、功耗低以及成本相对较低等特点，MCU被广泛应用于各种嵌入式系统中，例如智能家居设备、医疗设备、汽车电子系统、工业自动化等。MCU的选择通常基于应用的需求，如处理性能、功耗、外设接口等因素。
导读：MCU目前出现两大阵营，一种是传统的通用型MCU，另一种是SoC型MCU，它们分别在新兴市场发挥各自优势。各大半导体巨头也迅速地进入MCU的异构集成领域，这会对嵌入式产业及产品以及技术发展带来哪些巨大影响？
业界声音
1、针对MCU新出现的趋势，工程师们这样选型
（嵌入式系统联谊会秘书长 何小庆）
现在的MCU主要分为两类：专用的SoC型MCU和通用型MCU。SoC型MCU在市场上的产品很多，这类芯片的出现，从厂家的研发到推广的力度，都比通用型MCU要大和强。像TI公司目前ARM类的MCU就是以SoC的MCU为主，并且针对IoT 领域。
①从技术的角度选择MCU：审视所要做的产品所涉及的无线协议的标准是否成熟。如果技术很成熟，又有许多成熟的产品在应用，无论是RF的硬件技术还是IP软件技术，我们选SoC型MCU的风险比较小，因为其把所有功能集成在一起，一旦出现问题，依靠厂家才能帮助解决。反之，如果工程师在做一款新的通信标准的产品，那么还是选择通用型MCU+外围无线通信模块的组合方式为好，这样当通信的硬件或软件不成熟时，我们可以更改外围电路部分，主控模块的软件部分则不用做修改。
②根据产品来选择MCU：当工程师要设计尺寸特别小的可穿戴设备时，比如智能手环或手表，肯定会首选SoC型的MCU，比如选择集成了蓝牙芯片的里边携带一颗ARM Cortex M3或M4的MCU，这样的好处是不仅节省了很多元器件，减小了整个PCB尺寸，而且功耗更低，给产品带来更大的竞争性。如果是工业类产品，对尺寸无特殊要求，那么可以任意选择MCU的类型。
③考虑已有的产品平台：工程师要考虑到，企业是否已有通用的MCU平台，企业往往不止开发一款或一个系列的IoT产品，而是有多条产品线，数十人或几百人的团队在做项目。如果公司已有通用型平台，那么就要选择一款通用型的MCU，像恩智浦的LPC系列。在企业已有大量已经开发好的软件的状态下，就不会特别赞成工程师们选择SoC型MCU。
④根据价格和供货角度选择MCU：通用型的MCU市场竞争激烈，MCU本身的价格会更便宜；做整体方案时，要考虑供应链的问题，在选择某个公司的某一款SoC型 MCU时，替代性比选择通用型MCU加外围通信模块的方案余地要小，若厂家的依赖度更大，当厂家的价格或供货周期出现问题，那么对产品正常的发货和影响会很大。通用MCU可替代性要好些，供货问题也是工程师朋友选择MCU的时候要注意的地方。
2、支持多种无线协议的SoC正在开启全新物联网时代
（Silicon Labs微控制器产品高级营销经理 Øivind Loe）
将各种功能集成到MCU中有许多益处，包括更低的解决方案成本、更小的占板面积和更高的功能集成度，进而可产生更高的性能和更低的功耗。为了满足物联网（IoT）市场的需求，市场上已经出现了一类全新的、高度集成的、支持多协议连接的无线MCU。我们认为，这类多协议无线MCU（也称多协议SoC）正是异构MCU的一种形式。
Silicon Labs的多协议Wireless Gecko SoC可以为物联网设备提供灵活的无线连接和价格/性能选择。Wireless Gecko产品系列集成了强大的ARM Cortex-M4内核、节能的Gecko技术、高达19.5dBm输出功率的2.4GHz无线收发器，以及先进的硬件加密技术。Wireless Gecko SoC提供用于网状网络的最佳Thread和ZigBee®协议栈、用于专有协议的直观的无线软件接口、用于点对点连接的Bluetooth Smart，以及用于简化无线开发、配置、调试和低功耗设计的Simplicity Studio工具，从而加速无线产品的设计。
3、提供全套软硬件系统解决方案，助力工程师研发项目
（Microchip 8位单片机产品部产品营销经理 Wayne Freeman）
归根结底，客户要寻找的是一个能满足其所有需求的全套系统解决方案。我们并不必费尽心思地将各种各样的功能物理集成到单颗MCU中；我们要做的是构建满足客户需求并能简化和缩短开发过程的解决方案。这些系统解决方案并非专注于独立元件，而是专注于一个融合软硬件的完整解决方案，它能辅助嵌入式设计人员更快地从阶段A进行到阶段B。这是我们从客户那里了解到的他们的期望，以及我们所看到的市场风向。
全套系统解决方案通过利用集成硅晶片、开发硬件和软件工具的生态系统，使得某一应用能在多个不同项目中重用。此外，在基于MCU的解决方案中，更高级别的集成允许工程师通过减少BOM和设计的总尺寸来满足设计的成本目标。例如，可将一款单片机与一台射频收发器集成到一个片上系统中，减小电路板尺寸，降低总功耗及设计复杂度，从而加快智能家居应用的开发过程。
这些技术改变降低了设计风险，同时赋予设计人员更大的灵活性，不仅使设计更快投放市场，而且还降低了系统成本。几乎所有行业（如消费电子、医疗、工业自动化及汽车等）均能从集成中获益。
4、异构集成推动嵌入式与IoT行业的整体进步
（恩智浦微控制器业务线高级工程师 宋岩）
嵌入式应用的众口难调与IoT应用的高速发展，是推动异构集成的原动力。通用CPU的通用性决定了它不能面面俱到，因此，加入专用的协处理器或可编程硬件加速引擎，顺理成章就成为取长补短的首选。比如高端的音频DSP和专用的安全处理单元，对于需要安全连接的智能语音识别和音频设计非常有好处；而图形图像专用硬件的集成，则打开了MCU平台进入高级HMI和视觉应用的大门。
恩智浦在异构集成领域拥有全方位的产品和解决方案。比如双核的LPC4300与LPC54100系列通用MCU，集成了ZigBee、BLE和传感器算法加速的多款无线MCU(如QN/JN/KW产品系列)，在新发布的i.MX RT上集成了可用于显示和摄像的像素处理加速管道，以及i.MX 7系列的A7+M4等配置。在今后的产品路线图中，恩智浦会在多种异构集成上持续创新，助力行业的整体进步。
编辑视角
目前的市场现状是，通用型MCU和SoC型MCU共同存在。最近一段时间，SoC型MCU的种类会更多一些，厂家也更多一些，这是因为IoT在无线通信领域的发展会随着标准不断地快速更新，比如华为推出的NB-IoT芯片，市场竞争更为激烈，需要更多的专用型芯片。通用型MCU用途比较广泛，当然也会在市场中继续存在。
从嵌入式硬件从业者的角度来讲，MCU的SoC集成化会使硬件工程师的比例加速减少，这也是嵌入式行业发展的大趋势，不可逆转，底层软件的工程师也比5年前要减少。想在未来存活，硬件工程师就要做到更专业。不过也不用为此悲观，比如SoC型的MCU是针对专业产品设计的，它越简单、越好用，面对的市场也会越窄，这样就需要更多对射频器件与MCU的接口设计、天线调试、数据的采集、滤波处理等技术有特别好理解的专业工程师来调试、修改、投产，做好做精。厂家不可能让元件器自动具备这些功能，嵌入式硬件工程师们还会有更广阔的舞台。MCU的发展时时刻刻在变化，一切都以市场化为导向，相信万物互联的时代会带给MCU更多的可能性。
来源： 嵌入式资讯精选
任何一款MCU，其基本原理和功能都是大同小异，所不同的只是其外围功能模块的配置及数量、指令系统等。对于指令系统，虽然形式上看似千差万别，但实际上只是符号的不同，其所代表的含义、所要完成的功能和寻址方式基本上是类似的。
因此，对于任何一款MCU，主要应从如下的几个方面来理解和掌握：
MCU的特点：
要了解一款MCU，首先需要知道就是其ROM空间、RAM空间、IO口数量、定时器数量和定时方式、所提供的外围功能模块（Peripheral Circuit）、中断源、工作电压及功耗等等。
* 了解这些MCU Features后，接下来第一步就是将所选MCU的功能与实际项目开发的要求的功能进行对比，明确那些资源是目前所需要的，那些是本项目所用不到的。对于项目中需要用到的而所选MCU不提供的功能，则需要认真理解MCU的相关资料，以求用间接的方法来实现，例如，所开发的项目需要与PC机COM口进行通讯，而所选的MCU不提供UART口，则可以考虑用外部中断的方式来实现；
* 对于项目开发需要用到的资源，则需要对其Manua*进行认真的理解和阅读，而对于不需要的功能模块则可以忽略或浏览即可。对于MCU学习来讲，应用才是关键，也是最主要的目的。
* 明确了MCU的相关功能后，接下来就可以开始编程了。对于初学者或初次使用此款MCU的设计者来说，可能会遇到很多对MCU的功能描述不明确的地方，对于此类问题，可以通过两种方法来解决，一种是编写特别的验证程序来理解资料所述的功能；另一种则可以暂时忽略，程序设计中则按照自己目前的理解来编写，留到调试时去修改和完善。前一种方法适用于时间较宽松的项目和初学者，而后一种方法则适合于具有一定MCU开发经验的人或项目进度较紧迫的情况；
* 指令系统千万不要特别花时间去理解。指令系统只是一种逻辑描述的符号，只有在编程时根据自己的逻辑和程序的逻辑要求来查看相关的指令即可，而且随着编程的进行，对指令系统也会越来越熟练，甚至可以不自觉地记忆下来；
MCU的基本功能：
对于绝大多数MCU，下列功能是最普遍也是最基本的，针对不同的MCU，其描述的方式可能会有区别，但本质上是基本相同的：
* mer（定时器）：mer的种类虽然比较多，但可归纳为两大类：一类是固定时间间隔的mer，即其定时的时间是由系统设定的，用户程序不可控制，系统只提供几种固定的时间间隔给用户程序进行选择，如32Hz，16Hz，8Hz等，此类mer在4位MCU中比较常见，因此可以用来实现时钟、计时等相关的功能；另一类则是Programmable Timer（可编程定时器），顾名思义，该类Timer的定时时间是可以由用户的程序来控制的，控制的方式包括：时钟源的选择、分频数（Prescale）选择及预制数的设定等，有的MCU三者都同时具备，而有的则可能是其中的一种或两种。此类Timer应用非常灵活，实际的使用也千变万化，其中最常见的一种应用就是用其实现PWM输出（具体的应用，后续会有特别的介绍）。由于时钟源可以自由选择，因此，此类Timer一般均与Event Counter（事件计数器）合在一起；
* IO口：任何MCU都具有一定数量的IO口，没有IO口，MCU就失去了与外部沟通的渠道。根据IO口的可配置情况，可以分为如下几种类型：
* 纯输入或纯输出口：此类IO口有MCU硬件设计决定，只能是输入或输出，不可用软件来进行实时的设定；
* 直接读写IO口：如MCS-51的IO口就属于此类IO口。当执行读IO口指令时，就是输入口；当执行写IO口指令则自动为输出口；
* 程序编程设定输入输出方向的：此类IO口的输入或输出由程序根据实际的需要来进行设定，应用比较灵活，可以实现一些总线级的应用，如I2C总线，各种LCD、LED Driver的控制总线等；
* 对于IO口的使用，重要的一点必须牢记的是：对于输入口，必须有明确的电平信号，确保不能浮空（可以通过增加上拉或下拉电阻来实现）；而对于输出口，其输出的状态电平必须考虑其外部的连接情况，应保证在Standby或静态状态下不存在拉电流或灌电流。
* 外部中断：外部中断也是绝大多数MCU所具有的基本功能，一般用于信号的实时触发，数据采样和状态的检测，中断的方式由上升沿、下降沿触发和电平触发几种。外部中断一般通过输入口来实现，若为IO口，则只有设为输入时其中断功能才会开启；若为输出口，则外部中断功能将自动关闭（ATMEL的ATiny系列存在一些例外，输出口时也能触发中断功能）。外部中断的应用如下：
* 外部触发信号的检测：一种是基于实时性的要求，比如可控硅的控制，突发性信号的检测等；而另一种情况则是省电的需要；
* 信号频率的测量；为了保证信号不被遗漏，外部中断是最理想的选择；
* 数据的解码：在遥控应用领域，为了降低设计的成本，经常需要采用软件的方式来对各种编码数据进行解码，如Manchester和PWM编码的解码；
* 按键的检测和系统的唤醒：对于进入Sleep 状态的MCU，一般需要通过外部中断来进行唤醒，最基本的形式则是按键，通过按键的动作来产生电平的变化；
* 通讯接口：MCU所提供的通讯接口一般包括SPI接口，UART，I2C接口等，其分别描述如下：
* SPI接口：此类接口是绝大多数MCU都提供的一种最基本通讯方式，其数据传输采用同步时钟来控制，信号包括：SDI（串行数据输入）、SDO（串行数据输出）、SCLK（串行时钟）及Ready信号；有些情况下则可能没有Ready信号；此类接口可以工作在Master方式或Slave方式下，通俗说法就是看谁提供时钟信号，提供时钟的一方为Master，相反的一方则为Slaver；
* UART（Universal Asynchronous Receive Transmit）：属于最基本的一种异步传输接口，其信号线只有Rx和Tx两条，基本的数据格式为：Start Bit + Data Bit（7-bits/8-bits） + Parity Bit（Even， Odd or None） + Stop Bit（1~2Bit）。一位数据所占的时间称为Baud Rate（波特率）。对于大多数的MCU来讲，数据为的长度、数据校
验方式（奇校验、偶校验或无校验）、停止位（Stop Bit）的长度及Baud Rate是可以通过程序编程进行灵活设定。此类接口最常用的方式就是与PC机的串口进行数据通讯。
* I2C接口：I2C是由Philips开发的一种数据传输协议，同样采用2根信号来实现：SDAT（串行数据输入输出）和SCLK（串行时钟）。其最大的好处是可以在此总线上挂接多个设备，通过地址来进行识别和访问；I2C总线的一个最大的好处就是非常方便
用软件通过IO口来实现，其传输的数据速率完全由SCLK来控制，可快可慢，不像UART接口，有严格的速率要求。
* Watchdog（看门狗定时器）：Watchdog也是绝大多数MCU的一种基本配置（一些4位MCU可能没有此功能），大多数的MCU的Watchdog只能允许程序对其进行复位而不能对其关闭（有的是在程序烧入时来设定的，如Microchip PIC系列MCU），而有的MCU则是通过特定的方式来决定其是否打开，如Samsung的KS57系列，只要程序访问了Watchdog寄存器，就自动开启且不能再被关闭。一般而言watchdog的复位时间是可以程序来设定的。Watchdog的最基本的应用是为MCU因为意外的故障而导致死机提供了一种自我恢复的能力。
MCU程序的编写：
MCU的程序的编写与PC下的程序的编写存在很大的区别，虽然现在基于C的MCU开发工具越来越流行，但对于一个高效的程序代码和喜欢使用汇编的设计者来讲，汇编语言仍然是最简洁、最有效的编程语言。对于MCU的程序编写，其基本的框架可以说是大体一致的，一般分为初始化部分（这是MCU程序设计与PC最大的不同），主程序循环体和中断处理程序三大部分（见图1 a 和b），其分别说明如下：
* 初始化：对于所有的MCU程序的设计来讲，出世化是最基本也是最重要的一步，一般包括如
* 屏蔽所有中断并初始化堆栈指针：初始化部分一般不希望有任何中断发生；
* 清除系统的RAM区域和显示Memory：虽然有时可能没有完全的必要，但从可靠性及一致性的角度出发，特别是对于防止意外的错误，还是建议养成良好的编程习惯；
* IO口的初始化：根据项目的应用的要求，设定相关IO口的输入输出方式，对与输入口，需要设定其上拉或下拉电阻；对于输出口，则必须设定其出世的电平输出，以防出现不必要的错误；
* 中断的设置：对于所有项目需要用到的中断源，应该给予开启并设定中断的触发条件，而对于不使用的多余的中断，则必须给予关闭；
* 其他功能模块的初始化：对于所有需要用到的MCU的外围功能模块，必须按项目的应用的要求进行相应的设置，如UART的通讯，需要设定Baud Rate，数据长度，校验方式和Stop Bit的长度等，而对于Programmer Timer，则必须设置其时钟源，分频数及Reload Data 等；
* 参数的出世化：完成了MCU的硬件和资源的出世化后，接下来就是对程序中使用到的一些变量和数据的初始化设置，这一部分的初始化需要根据具体的项目及程序的总体安排来设计。对于一些用EEPROM来保存项目预制数的应用来讲，建议在初始化时将相关的数据拷贝到MCU的RAM，以提高程序对数据的访问速度，同时降低系统的功耗（原则上，访问外部EEPROM都会增加电源的功耗）。
* 主程序循环体：大多数MCU是属于长时间不间断运行的，因此其主程序体基本上都是以循环的方式来设计，对于存在多种工作模式的应用来讲，则可能存在多个循环体，相互之间通过状态标志来进行转换。对于主程序体，一般情况下主要安排如下的模块：
* 计算程序：计算程序一般比较耗时，因此坚决反对放在任何中断中处理，特别是乘除法运算；
* 实时性要求不高或没有实时性要求的处理程序；
* 显示传输程序：主要针对存在外部LED、LCD Driver 的应用；
* 中断处理程序：中断程序主要用于处理实时性要求较高的任务和事件，如，外部突发性信号的检测，按键的检测和处理，定时计数，LED显示扫描等。一般情况下，中断程序应尽可能保证代码的简洁和短小，对于不需要实时去处理的功能，可以在中断中设置触发的标志，然后由主程序来执行具体的事务――这一点非常重要，特别是对于低功耗、低速的MCU来讲，必须保证所有中断的及时响应。
对于不同任务体的安排，不同的MCU其处理的方法也有所不同。例如，对于低速、低功耗的MCU（Fosc＝32768Hz）应用，考虑到此类项目均为手持式设备和采用普通的LCD显示，对按键的反应和显示的反应要求实时性较高，应此一般采用定时中断的方式来处理按键的动作和数据的显示；而对于高速的MCU，如Fosc》1MHz的应用，由于此时MCU有足够的时间来执行主程序循环体，因此可以只在相应的中断中设置各种触发标志，并将所有的任务放在主程序体中来执行；
在MCU的程序设计中，还需要特别注意的一点就是：要防止在中断和主程序体中同时访问或设置同一个变量或数据的情况。有效的预防方法是，将此类数据的处理安排在一个模块中，通过判断触发标志来决定是否执行该数据的相关操作；而在其他的程序体中（主要是中断），对需要进行该数据的处理的地方只设置触发的标志。――这可以保证数据的执行是可预知和唯一的。
总之，对于MCU开发来讲，必须记住一点：“条条大路通罗马”，没有做不到的事，关键是看方法是否正确！再就是多做多动手和多想。
来源： 电子元件技术
单片机执行指令过程详解
单片机执行程序的过程，实际上就是执行我们所编制程序的过程。即逐条指令的过程。计算机每执行一条指令都可分为三个阶段进行。即取指令-----分析指令-----执行指令。
取指令的任务是：根据程序计数器PC中的值从程序存储器读出现行指令，送到指令寄存器。
分析指令阶段的任务是：将指令寄存器中的指令操作码取出后进行译码，分析其指令性质。如指令要求操作数，则寻找操作数地址。
计算机执行程序的过程实际上就是逐条指令地重复上述操作过程，直至遇到停机指令可循环等待指令。
一般计算机进行工作时，首先要通过外部设备把程序和数据通过输入接口电路和数据总线送入到存储器，然后逐条取出执行。但单片机中的程序一般事先我们都已通过写入器固化在片内或片外程序存储器中。因而一开机即可执行指令。
下面我们将举个实例来说明指令的执行过程：
开机时，程序计算器PC变为0000H。然后单片机在时序电路作用下自动进入执行程序过程。执行过程实际上就是取出指令（取出存储器中事先存放的指令阶段）和执行指令（分析和执行指令）的循环过程。
例如执行指令：MOV A，#0E0H，其机器码为“74H E0H”，该指令的功能是把操作数E0H送入累加器，0000H单元中已存放74H，0001H单元中已存放E0H。当单片机开始运行时，首先是进入取指阶段，其次序是：
1 程序计数器的内容（这时是0000H）送到地址寄存器;
2 程序计数器的内容自动加1（变为0001H）;
3 地址寄存器的内容（0000H）通过内部地址总线送到存储器，以存储器中地址译码电跟，使地址为0000H的单元被选中;
4 CPU使读控制线有效;
5 在读命令控制下被选中存储器单元的内容（此时应为74H）送到内部数据总线上，因为是取指阶段，所以该内容通过数据总线被送到指令寄存器。
至此，取指阶段完成，进入译码分析和执行指令阶段。
由于本次进入指令寄存器中的内容是74H（操作码），以译码器译码后单片机就会知道该指令是要将一个数送到A累加器，而该数是在这个代码的下一个存储单元。所以，执行该指令还必须把数据（E0H）从存储器中取出送到CPU，即还要在存储器中取第二个字节。其过程与取指阶段很相似，只是此时PC已为0001H。指令译码器结合时序部件，产生74H操作码的微操作系列，使数字E0H从0001H单元取出。
因为指令是要求把取得的数送到A累加器，所以取出的数字经内部数据总线进入A累加器，而不是进入指令寄存器。至此，一条指令的执行完毕。单片机中PC=0002H，PC在CPU每次向存储器取指或取数时自动加1，单片机又进入下一取指阶段。这一过程一直重复下去，直至收到暂停指令或循环等待指令暂停。CPU就是这样一条一条地执行指令，完成所有规定的功能。
对于一款mcu来说，在性能描述的时候都会告诉sram，flash的容量大小，对于初学者来说，也不会去考虑和理会这些东西，拿到东西就只用。其实不然，这些量都是十分重要的，仔细想想，代码为什么可以运行，代码量是多少，定义的int、short等等类型的变量究竟是怎么分配和存储的，这些问题都和内寸有关系。
首先单片机的内存可以大小分为ram和rom，这里就不再解释ram和rom的区别了，我们可以将其等效为flash和sram，其中根据flash和sram的定义可得，flash里面的数据掉电可保存，sram中的并不可以，但是sram的执行速度要快于flash，可以将单片机的程序分为code（代码存储区）、RO-data（只读数据存储区）、RW-data（读写数据存储区）和ZI-data（零初始化数据区）。在MDK编译器下可以观察到在代码中这4个量的值，如下图1所示：
图1：
其中code和RO-data存储在flash中，所以两者之和为单片机中flash需要分配给它们的空间大小（并且等于代码所生成的.bin文件大小），另外RW-data和ZI-data存储在sram中，同样两者之和为单片机中sram需要分配给它们的空间大小。
另外，我们必然会想到栈区（stack）、堆区（heap）、全局区（静态区）（staTIc）、文字常量区和程序代码区和上面所介绍的code、RO-data等的关系。
1、栈区（stack）：由编译器自动分配释放 ，存放函数的参数值，局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。 这些值是可读写的，那么stack应该被包含在RW-data（读写数据存储区），也就是单片机的sram中。
2、堆区（heap）：一般由程序员分配释放， 若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收 。可以理解，这些也是被包含在单片机的sram中的。
3、全局区（静态区）（staTIc）：全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的全局变量和静态变量在一块区域， 未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域，程序结束后由系统释放。这些数据也是可读可写的，和stack、heap一样，被包含在sram中。
4、文字常量区：常量字符串就是放在这里的。这些数据是只读的，分配在RO-data（只读数据存储区），则被包含在flash中。
5、程序代码区：存放函数体的二进制代码，可以想象也是被包含在flash，因为对于MCU来说，当其重新上电，代码还会继续运行，并不会消失，所以存储在flash中。
综上所述，MCU的内存分配基本如此，其中并没有提到存储空间所对应的flash和sram地址，这些后面还会讲到！如有错误，请指正。
来源：电子发烧友
任何一款MCU，其基本原理和功能都是大同小异，所不同的只是其外围功能模块的配置及数量、指令系统等。对于指令系统，虽然形式上看似千差万别，但实际上只是符号的不同，其所代表的含义、所要完成的功能和寻址方式基本上是类似的。
因此，对于任何一款MCU，主要应从如下的几个方面来理解和掌握：
MCU的特点
要了解一款MCU，首先需要知道就是其ROM空间、RAM空间、IO口数量、定时器数量和定时方式、所提供的外围功能模块、中断源、工作电压及功耗等等。
了解这些MCU Features后，接下来第一步就是将所选MCU的功能与实际项目开发的要求的功能进行对比，明确哪些资源是目前所需要的，哪些是本项目所用不到的。
对于项目中需要用到的而所选MCU不能提供的功能，则需要认真理解MCU的相关资料，以求用间接的方法来实现。例如，所开发的项目需要五六个COM口进行通讯，而所选的MCU只提供4个UART口，则可以考虑用外部扩展的方式来实现。
对于项目开发需要用到的资源，则需要对其进行认真的理解和阅读，而对于不需要的功能模块则可以忽略或浏览即可。
对于MCU学习来讲，应用才是关键，也是最主要的目的。
MCU的功能
对于绝大多数MCU，下列功能是最普遍也是最基本的，针对不同的MCU，其描述的方式可能会有区别，但本质上是基本相同的：
● Timer（定时器）：Timer的种类虽然比较多，但可归纳为两大类：
一类是固定时间间隔的Timer，即其定时的时间是由系统设定的，用户程序不可控制，系统只提供几种固定的时间间隔给用户程序进行选择，如32Hz，16Hz等，此类可以用来实现时钟、计时等相关的功能；
另一类则是可编程定时器，顾名思义，该类Timer的定时时间是可以由用户的程序来控制的，控制的方式包括：时钟源的选择、分频数（Prescale）选择及预制数的设定等，有的MCU三者都同时具备，而有的则可能是其中的一种或两种。
此类Timer应用非常灵活，实际的使用也千变万化，其中最常见的一种应用就是用其实现PWM输出。由于时钟源可以自由选择，因此，此类Timer一般均与Event Counter（事件计数器）合在一起。
● IO口：任何MCU都具有一定数量的IO口，没有IO口，MCU就失去了与外部沟通的渠道。
根据IO口的可配置情况，可以分为如下几种类型：
纯输入或纯输出口：此类IO口有MCU硬件设计决定，只能是输入或输出，不可用软件来进行实时的设定。
直接读写IO口：如MCS-51的IO口就属于此类IO口。当执行读IO口指令时，就是输入口；当执行写IO口指令则自动为输出口。
程序编程设定输入输出方向的：此类IO口的输入或输出由程序根据实际的需要来进行设定，应用比较灵活，可以实现一些总线级的应用，如I2C总线，各种LED的控制总线等。
● 外部中断：
外部中断也是绝大多数MCU所具有的基本功能，一般用于信号的实时触发，数据采样和状态的检测，中断的方式由上升沿、下降沿触发和电平触发几种。
外部中断一般通过输入口来实现，若为IO口，则只有设为输入时其中断功能才会开启;若为输出口，则外部中断功能将自动关闭。
● SPI接口：
此类接口是绝大多数MCU都提供的一种最基本通讯方式，其数据传输采用同步时钟来控制，信号包括：SDI（串行数据输入）、SDO（串行数据输出）、SCLK（串行时钟）及片选信号；
此类接口可以工作在Master方式或Slave方式下，通俗说法就是看谁提供时钟信号，提供时钟的一方为Master，相反的一方则为Slaver。
● I2C接口：
I2C是由Philips开发的一种数据传输协议，采用2根信号来实现：SDA（串行数据输入输出）和SCLK（串行时钟）。其最大的好处是可以在此总线上挂接多个设备，通过地址来进行识别和访问；
I2C总线的一个最大的好处就是非常方便用软件通过IO口来实现，其传输的数据速率完全由SCLK来控制，可快可慢。
● UART：
属于最基本的一种异步传输接口，其信号线只有Rx和Tx两条，基本的数据格式为：Start Bit + Data Bit + Parity Bit+ Stop Bit。一位数据所占的时间称为Baud Rate（波特率）。
对于大多数的MCU来讲，数据为的长度、数据校验方式（奇校验、偶校验或无校验）、停止位的长度及波特率是可以通过程序编程进行灵活设定。
此类接口最常用的方式就是与PC机的串口进行数据通讯。
● Watchdog（看门狗定时器）：
Watchdog也是绝大多数MCU的一种基本配置，大多数的MCU的Watchdog只能允许程序对其进行复位而不能对其关闭，而有的MCU则是通过特定的方式来决定其是否打开。
一般而言watchdog的复位时间是可以程序来设定的。
Watchdog的最基本的应用是为MCU因为意外的故障而导致死机提供了一种自我恢复的能力。
转自： 周立功单片机
很多MCU开发者对MCU晶体两边要各接一个对地电容的做法表示不理解，因为这个电容有时可以去掉。笔者参考了很多书籍，却发现书中讲解的很少，提到最多的往往是：对地电容具稳定作用或相当于负载电容等，都没有很深入地去进行理论分析。
而另外一方面，很多爱好者都直接忽略了晶体旁边的这两个电容，他们认为按参考设计做就行了。
但事实上，这是MCU的振荡电路，又称“三点式电容振荡电路”，如图1所示。
其中，Y1是晶体，相当于三点式里面的电感;C1和C2是电容，而5404和R1则实现了一个NPN型三极管(大家可以对照高频书里的三点式电容振荡电路)。
接下来将为大家分析一下这个电路：首先，5404必需搭一个电阻，不然它将处于饱和截止区，而不是放大区，因为R1相当于三极管的偏置作用，能让5404处于放大区域并充当一个反相器，从而实现NPN三极管的作用，且NPN三极管在共发射极接法时也是一个反相器。
其次将用通俗的方法为大家讲解一下这个三点式振荡电路的工作原理。众所周知，一个正弦振荡电路的振荡条件为：系统放大倍数大于1，这个条件较容易实现;但另一方面，还需使相位满足360°。而问题就在于这个相位：由于5404是一个反相器，因此已实现了180°移相，那么就只需C1、C2和Y1再次实现180°移相就可以了。恰好，当C1、C2和Y1形成谐振时，就能实现180移相;最简单的实现方式就是以地作为参考，谐振的时候，由于C1、C2中通过 的电流相同，而地则在C1、C2之间，所以恰好电压相反，从而实现180移相。
再则，当C1增大时，C2端的振幅增强;当C2降低时，振幅也增强。有时即使不焊接C1、C2也能起振，但这种现象不是由不焊接C1、C2的做法造成的，而是由芯片引脚的分布电容引起，因为C1、C2的电容值本来就不需要很大，这一点很重要。
那么，这两个电容对振荡稳定性到底有什么影响呢?由于5404的电压反馈依靠C2，假设C2过大，反馈电压过低，这时振荡并不稳定;假设C2过小，反馈电压过高，储存能量过少，则容易受外界干扰，还会辐射影响外界。而C1的作用与C2的则恰好相反。在布板的时候，假设为双面板且比较厚，那么分布电容的影响则不是很大;但假设为高密度多层板时，就需要考虑分布电容，尤其是VCO之类的振荡电路，更应该考虑分布电容。
因此，那些用于工控的项目，笔者建议最好不要使用晶体振荡，而是直接接一个有源的晶振。很多时候大家会采用32.768K的时钟晶体来做时钟，而不是通过单片机 的晶体分频来做时钟，其中原因想必很多人也不明白，其实上这是和晶体的稳定度有关：频率越高的晶体，Q值一般难以做高，频率稳定度也比较差;而32.768K晶体在稳定度等各方面的性能表现都不错，还形成了一个工业标准，比较容易做高。另外值得一提的是，32.768K是16 bit数据的一半，预留最高1 bit进位标志，用作定时计数器内部数字计算处理也非常方便。
来源： 电子产品世界
Microcontroller（微控制器）又可简称MCU或μC，也有人称为单芯片微控制器（Single Chip Microcontroller），将ROM、RAM、CPU、I/O集合在同一个芯片中，为不同的应用场合做不同组合控制。微控制器在经过这几年不断地研究，发展，历经4位，8位，到现在的16位及32位，甚至64位。产品的成熟度，以及投入厂商之多，应用范围之广，真可谓之空前。
目前在国外大厂因开发较早，产品线广，所以技术领先，而本土厂商则以多功能为产品导向取胜。但不可讳言的，本土厂商的价格战是对外商造成威胁的关键因素。 由于制程的改进，8位MCU与4位MCU价差相去无几，8位已渐成为市场主流；针对4位MCU，大部份供货商采接单生产，目前4位MCU大部份应用在计算器、车表、车用防盗装置、呼叫器、无线电话、CD Player、LCD驱动控制器、LCD Game、儿童玩具、磅秤、充电器、胎压计、温湿度计、遥控器及傻瓜相机等；8位MCU大部份应用在电表、马达控制器、电动玩具机、变频式冷气机、呼叫器、传真机、来电辨识器（Caller ID）、电话录音机、CRT Display、键盘及USB等；16位MCU大部份应用在行动电话、数字相机及摄录放影机等；32位MCU大部份应用在Modem、GPS、PDA、HPC、STB、Hub、Bridge、 Router、工作站、ISDN电话、激光打印机与彩色传真机；64位MCU大部份应用在高阶工作站、多媒体互动系统、高级电视游乐器（如SEGA的Dreamcast及Nintendo的GameBoy）及高级终端机等。
而在MCU开发方面，以架构而言，可分为两大主流;RISC（如HOLTEK HT48XXX系列）与CISC（如华邦W78系列）。 RISC （Reduced InstrucTIon Set Computer） 代表MCU的所有指令都是利用一些简单的指令组成的，简单的指令代表 MCU 的线路可以尽量做到最佳化，而提高执行速率，相对的使得一个指令所需的时间减到最短。HOLTEK的HT46XX（A/D MCU系列） HT47XX（R to F MCU系列） HT48XX（一般I/O MCU系列） HT49XX（LCD MCU系列） 便是采用 RISC 结构来设计。不管是 RISC 或是 CISC（Complex InstrucTIon Set Computer），设计MCU的目的便是为人类服务的，对于 RISC 来说，因为指令集的精简，所以许多工作都必须组合简单的指令，而针对较复杂组合的工作便需要由『编译程序』（compiler） 来执行，而 CISC MCU因为硬件所提供的指令集较多，所以许多工作都能够以一个或是数个指令来代替，compiler 的工作因而减少许多。
以一个数值运算程序来说，使用 CISC 指令集的MCU运算对于一个积分表达式可能只需要十个机器指令，而 RISC MCU在执行相同的程序时，却因为CPU 本身不提供浮点数乘法的指令，所以可能需要执行上百个机器指令 （但每一个指令可能只需要 CISC 指令十分之一的时间），而由程序语言转换成机器指令的动作是由程序语言的 Compiler 来执行，所以在 RISC MCU的Compiler 便会较复杂 。因为同样一个高级语言 A=B*C 的运算，在 RISC MCU转换为机器指令可能有许多种组合，而每一种组合的『时间/空间』组合都不尽相同。 所以 RISC 与 CISC 的取舍之间，似乎也是MCU硬件架构与软件（Compiler） 的平衡之争，应该没有绝对优势的一方，只能说因应不同的需求而有不同的产品，例如工作单纯的打印机核心 MCU，便适合使用效能稳定，但单位指令效率较佳的 RISC MCU。
MCU的基本构架：
以架构而言，MCU可分为两大主流∶RISC与CISC。RISC （Reduced InstrucTIon Set Computer）代表MCU的所有指令都是利用一些简单的指令组成的，简单指令代表MCU的线路可以尽量做到最佳化，提高执行速率可使指令所需的时间减到最短。HOLTEK公司的HT46XX、HT47XX、HT48XX、HT49XX便是采用 RISC结构来设计。
不管是RISC或是CISC（Complex InstrucTIon Set Computer），设计MCU的目的都是为人类服务的，对於RISC来说，因为指令集的精简，所以许多工作都必须组合简单的指令，而针对较复杂组合的工作便需要由“编译程序 （compiler）”来执行，而CISC MCU因为硬体所提供的指令集较多，所以许多工作都能够以一个或是数个指令来代替，编译程序的工作因而减少许多。
一般来说，MCU基本架构包括有程式记忆体（Program ROM）、累积器（Accumulator）、寄存器（Register）、堆叠（Stack）及堆叠指标（Stack Pointer）、I/O口、定时/定时/计数器、中断（Interrupt）。MCU还可以加挂一些周边资源，以扩充和延伸MCU的功能，这也正是系统设计工程师实现“产品差异化”的关键。这些周边资源包括：
1、串行输出（Serial I/O）
MCU内含Serial I/O是为了提供对外部周边设备的通讯管道，各家种类不同，常见的有以下几种∶
（1） UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）∶英代尔（Intel）、爱特梅尔（Atmel）。
（2） USART（Universal Synchronous/Asynchronous Receiver Transmitter ）∶英飞 科技股份公司（Infineon）。
（3） 串列外设介面（SPI）∶飞思卡尔半导体公司（Freescale Semiconductor）。
（4） SCI（Sertal Communications Interface）∶这是UART的加强版。
（5） I2C汇流排∶恩智浦半导体（NXP Semiconductor）。
（6） Microwire/Plus∶美国国家半导体公司（National Semiconductor）。
2、液晶驱动装置（LCD Driver）
在显示介面上，LCD是常用的显示装置，例如在一些多功能电话、数位温度计、掌上游戏机上皆可以发现它的踪迹。因此内含LCD驱动线路的MCU运用相当广泛，有两种驱动方式可供选用∶Segment和Dot Matrix，例如之前流行的宠物蛋是使用Dot Matrix的LCD显示器；日系MCU厂商提供多样内含LCD驱动装置的MCU可供选用，另外HOLTEK HT49XX系列也提供LCD驱动装置的MCU。
3、萤光管驱动装置（VFT Driver）
LCD显示器在无光源或无背光的环境下，我们即无法读取显示器之内容，而VFT显示器可提供高亮度、且色彩多变化的视觉效果，常应用於高级的家电产品上，如碟影机、DSP量化器。要求炫丽输出效果的产品，在MCU的选择上VFT Driver是重要的资源之一。
OSD对於电视及监视器人性化介面是不可缺少的功能之一， OSD（On Screen Display）部分显示回路为接收水平同步信号（H-Sync）及垂直同步信号 （V-Sync），再将信号透过RGB及Blanking将萤幕资讯送出，其显示颜色至多可达8种。各MCU指令执行速率会造成OSD的显示行数及栏位的不同，显示行数由二行至数十行，栏位则由15~26个字元或更多，通常执行速率较快者可显示较多的行数、栏位，速率较慢者在显示上会有直接的受限。
4、模数介面（ADC）
由於MCU诸多应用上，需要侦测外部环境状况，作为处理资料上的参考，如在TV应用方面其调谐器（Tuner）之自动频率控制（AFC）讯号，即为电压讯号，其他如温度之侦测也多是转换为电压讯号，所以ADC的应用在工业及消费电子上都很广泛。
模拟之场合是如此频繁，所以各厂家提供AD之转换便成为一般之标准规格（如HOLTEK HT46XX系列），虽然如此，对於类比/数位之解析度各家差异很大，由3~10位皆有，视各不同需求而异。虽然提供的转换通道有很多，通常内部仅有一个电路处理，靠选择器切换，对於时间考虑不是特别强调之应用上，不致有太大之影响。
另外还有一种AD转换方式，就是R-F（Resistance to Freguency），一般运用在温度/湿度之侦测，利用电阻/电容式感测器的变化特性，转换成频率值，以此频率值来计算温度/湿度的相对性，此类的IC如HOLTEK HT47XX系列。
5、数模转换介面（DAC）
在控制类比元件，必须内建DAC来应对。MCU内部由DA转换暂存器及一阶电阻构成，D/A的解析度各为8位元。在一个8位元/参考电压为5V的MCU，假设一个数位值60转换成类比值的计算方式是（60/256x5V）=1.171875V，例如应用在锁相回路上，VCO（电压控制振荡器）即可用DAC进行控制。
另外，Voice IC也是利用原先将语音录制成数位资料，然後用DAC方式将数位资料音频转换还原类比语音讯号。脉宽调变（PWM）其目的也是以数位输出搭配周边回路，达到类比的效果，其组成有前置配器（Pre-divider）、计数器（Counter）、资料闩锁（Data Latches）、及比较电路（Compare Circuits）等。
6、DTMF产生器、接收器
电话由原来的Pulse演进为现在的Tone解码方式，不但提高了解码的速度，也增加了可靠性与抗杂讯能力，DTMF（Dual Tone Multiple Frequency）顾名思义就是混合两种频率的音频讯号，所以解码不易出差错。应用在电话产品的MCU时，DTMF这个资源常是选择的重要规格。
7、看门狗（Watchdog Timer）
MCU在产品中是不允许停机的，但受到杂讯干扰或操作不当时，需有防范措施确保MCU在停机的情况下能够自动重置，让 MCU能够继续运作。可以说看门狗是用来监看MCU是否为不正常停机，许多MCU都已把它列为标准配备。
看门狗计时器实际上就像一个自跑式的RC振荡器，它完全不必外加零件，意即不管是晶片 的频率振荡接脚的频率振荡有没有停止，它还是继续计数而不随之中断而停止，即便是晶片 进入省电的Halt状态（在Halt状态下，晶片之频率停止振荡也一定不曾停止Watchdog timer之计时，当计时逾时後将使本晶片自动重置，I/O脚输出保持不变，耗电相当的省），Watchdog timer要不要使能，在OTP版本必须在程式烧录时决定，以便决定要不要烧断其保险丝，在Mask版本由使用者选择是否使用这个功能。
8、双频率（Dual Clock）
MCU的供应频率愈高时，相对地耗电量也愈大。因此在一些使用电池供应的产品选用时，双频率常是必须考虑的功能，一般副频率是以32.768kHz运作，主要作为计时（RealTime Clock）之用。
转自： 电子发烧友网
PIC32MZ DA MCU借助MPLAB® Harmony工具和支持，简化了24位彩色大屏幕的图形设计
Microchip日前宣布推出32位PIC32MZ DA单片机（MCU）系列，这是业界首款具有集成2D图形处理单元（GPU）和高达32 MB集成DDR2存储器的MCU。
微芯科技公司是单片机、混合信号、模拟和闪存专利解决方案的领先提供商，提供的该系列产品使客户能够借助使用方便的单片机（MCU）资源和工具（包括MPLAB®集成开发环境（IDE）和MPLAB Harmony集成软件框架），提高其应用的颜色分辨率和显示尺寸（最大12英寸）。
对于希望继续使用熟悉的MCU设计环境的客户而言，PIC32MZ DA系列填补了MCU和微处理器单元（MPU）之间的图形性能差距。Microchip的PIC32与MPLAB IDE及Harmony软件框架实现了无缝集成，通过其编程模型，这些器件提供了类似MPU的图形功能。这些工具具有可视化图形设计环境、定制显示屏驱动程序创建、图形库和资产转换器等特性，可以针对所选择的显示尺寸对图形进行定制并优化。
这些新器件的特性包括：
• 能够驱动24位彩色超宽屏图形阵列（SXGA）显示的三层图形控制器
• 高性能2D图形处理单元（GPU）
• 32 MB集成SDRAM或者128 MB外部可寻址SDRAM，支持存储扩展
• 丰富的片上闪存、SRAM和连接选项
Microchip的MCU32业务部副总裁Rod Drake评论说：“这一新系列器件突破了MCU在图形方面众所周知的局限性。客户在其设计中对HMI功能的要求越来越高。现在，他们可以借助使用方便的MCU升级其应用，而不会增加电路板的复杂度，也不需要增加新的编程资源。”
在MCU中集成DDR2存储器，在业内属于首创。这不但将日益复杂的通信协议栈和算法的吞吐率提高了2倍，而且还增大了图形缓冲和/或存储空间。其结果是，帮助客户在竞争激励的通信控制市场中推出引人注目、易于使用的解决方案，而无需增加产品型号。
Drake说：“采用业界容量最大的集成存储器，这些MCU满足了设计人员对应用存储空间的需求，其存储速度是市场上其他任何存储器的两倍。PIC32MZ DA MCU和MPLAB Harmony相结合后，业界的图形设计比以前简单多了。”
如需了解PIC32MZ DA系列的详细信息，请访问： www.microchip.com/PIC32MZDA_Main681
开发支持
Microchip的MPLAB Harmony集成软件框架、MPLAB X集成开发环境（IDE）、用于PIC32的MPLAB XC32编译器、MPLAB ICD 3在线调试器和MPLAB REAL ICE™在线仿真系统为PIC32MZ DA系列提供支持。 其他一些工具包括：
• 具有堆叠DRAM（DA）入门工具包的PIC32MZ嵌入式图形工具（DM320010）
• 具有堆叠DRAM（DA）入门工具包（Crypto）的PIC32MZ嵌入式图形工具（DM320010-C）
• 具有外部DRAM（DA）入门工具包的PIC32MZ嵌入式图形工具（DM320008）
• 具有外部DRAM（DA）入门工具包（Crypto）的PIC32MZ嵌入式图形工具（DM320008-C）
供货
PIC32MZ DA系列器件提供各种封装选择，包括169球脚BGA、176引脚LQFP，以及用于外部DDR2应用的288球脚BGA。该系列中的器件现在已经投入量产。如需了解详细信息，请联系Microchip销售代表或者全球授权分销商。欲购买文中提及产品，可访问易于使用的microchipDIRECT在线商店或联系Microchip授权分销伙伴
