現在擺在你面前一個問題“如果讓你選擇一門電子工程師專精的技能，你會選擇哪個？”要是我，那無疑會選擇精通通用MCU的電路設計。

在科技變革的今天，微控制器可算是扮演了一個重要的角色影響著現代人的生活，想想看，家中的各種家用電器，無一不內置著一枚看不到摸不著又十分重要的控制核心。微控制器作為一種小巧、靈活多功能、而且并不昂貴的器件，可以靈活的應用到現在的嵌入式應用中，這種大規模的廣泛應用得以實現不僅歸功于眾多有經驗的電子工程師，甚至說還包括電子愛好者、學生以及其它領域的專業人員。

微控制器的應用如此之多，以至于我都不知道是否有必要舉例來說明。像低功耗的可穿戴設備、醫療設備、高端的消費電子、粗糙的工業設備、甚至說最尖端的軍事設施和航空航天設備等，這些靈活的，可提供的友好的部門都可以作為僅僅是電子產品的一種補充。

此文將探討微控制器的定義以及微控制器在一個產品設計中的主要用途。

你所不了解的微控制器

微控制器簡單地說就是一個集成電路芯片，通常通過一個微處理單元、內存以及一些外設控制電子系統中的各個功能部分。微控制器為那些既需要處理功能又需要靈活的數字、模擬交互、電機等應用做了特別的優化。

我們通常稱這類集成電路叫做微控制器，但是MCU的真正算起來是microcontroller unit的縮寫，并且有時候你也可能偶爾看到μC這種縮寫。

“微控制器”可以說是一個非常有精髓的名字，說精挑細選也不為過，它強調定義此產品類別的特征。前綴“微”意味著小，這里的術語“控制器”意味著增強的執行控制功能的能力。如上所述，此功能是將數字處理器和數字存儲器與專門設計用于幫助微控制器與其他組件交互的附加硬件相結合的結果。

微控制器與微處理器

在提到微控制器時，人們有時會使用術語“微處理器”或“MPU”，但這兩個器件不一定相同。微處理器和微控制器都是小型、高度集成的計算機系統，但它們可以用于不同的目的。

術語“處理器”用于標識由中央處理單元和某些存儲器組成的系統; 微處理器是在單個集成電路中實現處理器所有功能的設備。相比之下，微控制器更加重視允許設備控制系統而不是簡單地執行指令和存儲數據的附加硬件模塊。

下圖說明了這個概念。

總的來說，當我們非正式地說話或者我們試圖避免一遍又一遍地說同一個詞時，使用“微處理器”和“微控制器”這兩個術語并不是非常重要的問題。但是，在技術討論的背景下，保持兩個概念之間的區別非常重要。

微控制器與數字信號處理器（DSP）

數字信號處理器（或“DSP”）是一種微處理器，它針對要求苛刻的計算任務進行了優化，例如數字濾波，實時信號的數學分析和數據壓縮。高度復雜的微控制器可以用作數字信號處理器的替代品，但如果其內部電路的很大一部分用于控制，監視和與周圍系統通信，它仍然被認為是微控制器。

微控制器的組成部分

微控制器由中央處理單元（CPU），非易失性存儲器，易失性存儲器，外圍設備和支持電路組成。

1、中央處理單元

CPU執行算術運算，管理數據流，并根據程序員創建的指令序列生成控制信號。設計人員看不到CPU功能所需的極其復雜的電路。實際上，由于集成開發環境和C語言等高級語言，編寫微控制器代碼通常是一項相當簡單的任務。

2、存儲

非易失性存儲器用于存儲微控制器的程序 - 即（通常很長的）機器語言指令列表，它們告訴CPU確切的操作。您通常會看到“Flash”（指特定形式的非易失性數據存儲）而不是“非易失性存儲器”。

易失性存儲器（即RAM）用于臨時數據存儲。當微控制器斷電時，該數據將丟失。內部寄存器也提供臨時數據存儲，但我們不認為它們是一個單獨的功能塊，因為它們集成在CPU中。

3、外設

我們使用“外圍設備”一詞來描述有助于微控制器與外部系統交互的硬件模塊。以下要點確定了各種外圍設備并提供了示例。

數據轉換器：模數轉換器，數模轉換器，參考電壓發生器

時鐘產生：內部振蕩器，晶體驅動電路，鎖相環

定時：通用定時器，實時時鐘，外部事件計數器，脈沖調制

模擬信號處理：運算放大器，模擬比較器

輸入/輸出：通用數字輸入和輸出電路，并行存儲器接口

串行通信：UART，SPI，I2C，USB

4、支持電路

微控制器包含各種功能塊，這些功能塊不能簡單歸類為外設，因為它們的主要目的不是控制、監視或與外部組件通信。盡管如此，但它們非常重要 - 它們支持設備的內部操作，簡化實現并改進開發過程。

調試電路允許設計人員在執行指令時仔細監控微控制器，這是一種跟蹤錯誤和優化固件性能的重要且有時不可或缺的方法。

中斷是微控制器非常重要的一個功能，中斷由外部或內部基于硬件的事件生成，它們使處理器通過執行特定的指令組立即響應這些事件。

如果時鐘生成模塊旨在產生將在芯片外部使用的信號，則可將其視為外設，但在許多情況下，微控制器內部振蕩器的主要目的是為CPU和外設提供時鐘信號。內部振蕩器通常精度較低，但在能夠承受這種低精度的應用中，它們是簡化設計和節省電路板空間的一種非常便捷有效的方法。

微控制器可以包含各種類型的電源電路。集成穩壓器允許片上生成所需的電源電壓，電源管理模塊可用于顯著降低器件在非活動狀態下的電流消耗，并且監控模塊可在電源電壓不穩定時將處理器置于穩定的復位狀態足夠高，以確保可靠的操作。

希望你對微控制有個全新的認識！