你知道MCU的技術(shù)原理嗎?8位MCU的成本和尺寸介紹

MCU，工業(yè)中常用器件。在本文中，MCU指的是微控制單元。在這篇文章中，為增進(jìn)大家對(duì)MCU的認(rèn)識(shí)，本文將基于兩點(diǎn)介紹MCU：1、MCU的技術(shù)原理介紹，2、8位MCU的成本與尺寸介紹。如果你對(duì)MCU或者本文內(nèi)容具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、MCU引言

微控制單元(Microcontroller Unit;MCU) ，又稱(chēng)單片微型計(jì)算機(jī)(Single Chip Microcomputer )或者單片機(jī)，是把中央處理器(Central Process Unit;CPU)的頻率與規(guī)格做適當(dāng)縮減，并將內(nèi)存(memory)、計(jì)數(shù)器(Timer)、USB、A/D轉(zhuǎn)換、UART、PLC、DMA等周邊接口，甚至LCD驅(qū)動(dòng)電路都整合在單一芯片上，形成芯片級(jí)的計(jì)算機(jī)，為不同的應(yīng)用場(chǎng)合做不同組合控制。諸如手機(jī)、PC外圍、遙控器，至汽車(chē)電子、工業(yè)上的步進(jìn)馬達(dá)、機(jī)器手臂的控制等，都可見(jiàn)到MCU的身影。

二、MCU技術(shù)原理

MCU同溫度傳感器之間通過(guò)I2C總線連接。I2C總線占用2條MCU輸入輸出口線，二者之間的通信完全依靠軟件完成。溫度傳感器的地址可以通過(guò)2根地址引腳設(shè)定，這使得一根I2C總線上可以同時(shí)連接8個(gè)這樣的傳感器。本方案中，傳感器的7位地址已經(jīng)設(shè)定為1001000。MCU需要訪問(wèn)傳感器時(shí)，先要發(fā)出一個(gè)8位的寄存器指針，然后再發(fā)出傳感器的地址(7位地址，低位是WR信號(hào))。傳感器中有3個(gè)寄存器可供MCU使用，8位寄存器指針就是用來(lái)確定MCU究竟要使用哪個(gè)寄存器的。本方案中，主程序會(huì)不斷更新傳感器的配置寄存器，這會(huì)使傳感器工作于單步模式，每更新一次就會(huì)測(cè)量一次溫度。

要讀取傳感器測(cè)量值寄存器的內(nèi)容，MCU必須首先發(fā)送傳感器地址和寄存器指針。MCU發(fā)出一個(gè)啟動(dòng)信號(hào)，接著發(fā)出傳感器地址，然后將RD/WR管腳設(shè)為高電平，就可以讀取測(cè)量值寄存器。

為了讀出傳感器測(cè)量值寄存器中的16位數(shù)據(jù)，MCU必須與傳感器進(jìn)行兩次8位數(shù)據(jù)通信。當(dāng)傳感器上電工作時(shí)，默認(rèn)的測(cè)量精度為9位，分辨力為0.5 C/LSB(量程為-128.5 C至128.5 C)。本方案采用默認(rèn)測(cè)量精度，根據(jù)需要，可以重新設(shè)置傳感器，將測(cè)量精度提高到12位。如果只要求作一般的溫度指示，比如自動(dòng)調(diào)溫器，那么分辨力達(dá)到1 C就可以滿(mǎn)足要求了。這種情況下，傳感器的低8位數(shù)據(jù)可以忽略，只用高8位數(shù)據(jù)就可以達(dá)到分辨力1 C的設(shè)計(jì)要求。由于讀取寄存器時(shí)是按先高8位后低8位的順序，所以低8位數(shù)據(jù)既可以讀，也可以不讀。只讀取高8位數(shù)據(jù)的好處有二，第一是可以縮短MCU和傳感器的工作時(shí)間，降低功耗;第二是不影響分辨力指標(biāo)。

MCU讀取傳感器的測(cè)量值后，接下來(lái)就要進(jìn)行換算并將結(jié)果顯示在LCD上。整個(gè)處理過(guò)程包括：判斷顯示結(jié)果的正負(fù)號(hào)，進(jìn)行二進(jìn)制碼到BCD碼的轉(zhuǎn)換，將數(shù)據(jù)傳到LCD的相關(guān)寄存器中。

數(shù)據(jù)處理完畢并顯示結(jié)果之后，MCU會(huì)向傳感器發(fā)出一個(gè)單步指令。單步指令會(huì)讓傳感器啟動(dòng)一次溫度測(cè)試，然后自動(dòng)進(jìn)入等待模式，直到模數(shù)轉(zhuǎn)換完畢。MCU發(fā)出單步指令后，就進(jìn)入LPM3模式，這時(shí)MCU系統(tǒng)時(shí)鐘繼續(xù)工作，產(chǎn)生定時(shí)中斷喚醒CPU。定時(shí)的長(zhǎng)短可以通過(guò)編程調(diào)整，以便適應(yīng)具體應(yīng)用的需要。

三、8位MCU成本與尺寸

首先，必須先從幾個(gè)層面檢查系統(tǒng)要求。在某些情況下，很明顯8位MCU就足夠了，特別是如果最終的程序只需容納不到8KB的內(nèi)存，并且預(yù)算要求很低，加上系統(tǒng)以及代碼和數(shù)據(jù)量都很小，而且還必須兼顧到成本、物理尺寸和功耗等因素的話，那么8位MCU可能就足夠了。

一般來(lái)說(shuō)，8位MCU的成本較低，且尺寸也小于32位MCU，但近年來(lái)，32位MCU的成本越來(lái)越有競(jìng)爭(zhēng)力，換句話說(shuō)，相同價(jià)格之下，采用32位MCU可以提供更多的應(yīng)用可能性。至于在整體功耗方面，處理效能較慢的8位MCU總是會(huì)勝過(guò)更快的32位MCU。

如果還是做不了決定的話，或許可以從這個(gè)角度來(lái)觀察?；旧?，在32位MCU價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力越來(lái)越強(qiáng)的情況下，其價(jià)格與8位MCU越來(lái)越接近，或者可以說(shuō)，8位MCU的價(jià)格就可以買(mǎi)到效能更優(yōu)異的32位MCU了。

盡管32位MCU可以透過(guò)4倍的處理速度來(lái)執(zhí)行更復(fù)雜的運(yùn)算，然而在獲取更高運(yùn)算效能的同時(shí)，卻也必須付出其他代價(jià)，也就是功耗同時(shí)將會(huì)提高。要知道在嵌入式系統(tǒng)(特別是類(lèi)似物聯(lián)網(wǎng)這種采用電池供電的裝置)中，每多一份意料之外的耗電量都會(huì)成為整體系統(tǒng)的龐大負(fù)擔(dān)。因此，如果所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)對(duì)于MCU的需求，是介于8位與32位之間的灰色地帶，但同時(shí)又對(duì)于功耗問(wèn)題特別在意的話，那么8位MCU的吸引力真的會(huì)令設(shè)計(jì)人員無(wú)法抗拒。

以上便是此次小編帶來(lái)的“MCU”相關(guān)內(nèi)容，通過(guò)本文，希望大家對(duì)MCU技術(shù)原理和8位MCU的成本與尺寸具備一定的了解。如果你喜歡本文，不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站哦，小編將于后期帶來(lái)更多精彩內(nèi)容。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!