3 MCU（Microcontroller Unit,微控制器/單片機） 5
3.1 MCU的概念 5
3.2 MCU的概述 5
3.3 MCU的分類 6
3.4 MCU的架構:CISC架構和RISC架構 6
3.5 常見的MCU 6
3.6 MCU的典型代表:ARM 9
3 MCU（Microcontroller Unit,微控制器/單片機）
3.1 MCU的概念
MCU是將微型計算機的主要部分（包括CPU，存儲器，定時/計數器（Timer/Counter），各種I/O接口）集成在一個芯片上的單芯片微型計算機，實現嵌入式應用，故也稱單片機（Single Chip Microcomputer，單片微型計算機）。
隨后為了滿足控制領域的嵌入式應用，單片機中不斷擴展一些滿足控制要求的電路單元，目前單片機已廣泛稱為微控制器（MCU）。
也有由微處理器發展的微控制器，比如Intel的386EX就是很成功的80386微處理器的微控制器版本，它與嵌入式應用的微處理器一樣，也稱為嵌入式微處理器。
嵌入式處理器的高端產品有：Advanced RISC Machines公司的ARM、Silicon Graphics公司的MIPS、IBM和Motorola的Power PC 、Intel的X86和i960芯片、AMD的Am386EM、Hitachi的SH RISC芯片。
3.2 MCU的概述
絕大多數現在的單片機都是基于馮·諾伊曼結構的，這種結構清楚地定義了嵌入式系統所必需的四個基本部分：一個中央處理器核心，程序存儲器（只讀存儲器或者閃存）、數據存儲器（隨機存儲器）、一個或者更多的定時/計時器，還有用來與外圍設備以及擴展資源進行通信的輸入/輸出端口，所有這些都被集成在單個集成電路芯片上。
說單片機與通用型中央處理單元芯片不同，是因為前者一般很容易配合最小型的外部支持芯片制成工作計算機，這樣就可以很容易的把單片機系統植入裝置內部來控制裝置了。
近年來為了在指令和數據上使用不同的字寬，并提高處理器流水線速度，哈佛結構在微控制器（Microcontroller）和數字信號處理器（Digital Signal Processor, DSP）也逐漸得到了廣泛的應用。傳統的微處理器是不允許這么做的。
它要完成單片機的工作，就必須連接一些其他芯片。比如說，因為芯片上沒有數據存儲器，就必須要添加一些RAM的存儲芯片，雖然所添加存儲器的容量很靈活，但是至少還是要添加。另外還需要添加很多連線來傳遞芯片之間的數據。
與以上的情況相比，單片機的工作則相對獨立，一個典型的微控制器只需要一個時鐘發生器和很少的RAM和ROM（或者EPROM, E2PROM）就可以在軟件和晶振下工作了。
同時，微控制器具有豐富的輸入輸出設備，例如模擬數字轉換器（Analog-to-Digital Converter, ADC），定時器，串口，以及其他串行通訊接口，比如I2C，SPI（串行周邊接口），CAN（控制器局域網）等。
通常，這些集成在內部的設備可以通過特殊的指令來操作。單片機時鐘頻率通常較同時代的計算機芯片低，但它價格低廉，能夠提供充足的程序存儲器、豐富的片上接口。某些架構的單片機生產廠商眾多，例如8051系列、Z80系列。
一些現代的微控制器支持一些內建的高級編程語言，比如BASIC語言、C語言、C++等。
3.3 MCU的分類
根據數據總線寬度可分為8位、16位和32位機；
根據存儲器結構可分為哈佛（Harvard）結構和馮·諾伊曼（Von Neumann）結構；
根據內嵌程序存儲器的類別可分為OTP、掩膜、EPROM/EEPROM和Flash的MCU；根據指令結構又可分為CISC(Complex Instruction Set Computer，復雜指令集計算機)和RISC(Reduced Instruction Set Computer，精簡指令集計算機)微控制器。
3.4 MCU的架構:CISC架構和RISC架構
基于CISC架構的微控制器除了80C51外，還包括Motorola提供的68HC系列微控制器，這也是大量應用的微控制器系列。
基于RISC架構的微控制器則包括Microchip的PIC系列8位微控制器等。
在16位RISC架構的微控制器中，Maxim公司推出的MAXQ系列微控制器以其高性能、低功耗和卓越的代碼執行效率，成為許多需要高精度混合信號處理以及便攜式系統和電池供電系統的理想選擇。
MAXQ2000微控制器是Maxim/Dallas公司推出的一款基于RISC架構的16位微控制器，其指令讀取和執行操作在一個周期內完成，而沒有流水線操作，這是因為指令既包含了操作碼也包括了數據。
字母Q表示這款微控制器的一個重要特點便是“安靜”，MAXQ架構通過智能化的時鐘管理來降低噪聲．這意味著MAXQ只向那些需要使用時鐘的電路提供時鐘，這樣既降低了功耗，又為模擬電路的整合提供了一個最安靜的環境。它包含液晶顯示(LCD)接口，最多可以驅動100或132段(兩種版本)。
3.5 常見的MCU
微芯公司的PIC系列出貨量居于業界領導者地位；Atmel的51系列及AVR系列種類眾多，受支持面廣；德州儀器的MSP430系列以低功耗聞名，常用于醫療電子產品及儀器儀表中；瑞薩單片機在日本使用廣泛。
（1）ARM公司：ARM 系列MCU
（2）Atmel公司：AVR系列MCUAtmel AT91 series (ARM 處理器等)AT90 series – AVR (Atmel 的高性能RISC 8位單片機，老產品)ATmega series – AVR (Atmel 的高性能RISC 8 位單片機，新產品)ATXmega series – AVR (Atmel 的高性能RISC 32 位單片機，新產品)Atmel AT89 series (Intel 8051/MCS51 架構8位單片機)MARC4
（3）Cypress MicroSystems（賽普拉斯微系統公司） CY8C2xxxx (PSoC)
（4）Freescale Semiconductor（飛思卡爾半導體）8-bit：68HC05 (CPU05)，68HC08 (CPU08)，68HC11 (CPU11)。16-bit：68HC12 (CPU12)，68HC16 (CPU16)，Freescale DSP56800 (DSPcontroller)。32-bit Freescale 683XX (CPU32)MPC500MPC 860 (PowerQUICC)MPC 8240/8250 (PowerQUICC II)MPC 8540/8555/8560 (PowerQUICC III)
（5）Holtek（盛群半導體） HT48FXX Flash I/O typeHT48RXX I/O typeHT46RXX A/D typeHT49RXX LCD type
（6）Intel（英特爾）MCU8-bit：8XC42MCS48MCS51 : Intel 8051系列MCU歷史悠久，相容產品眾多，使用廣泛。8xC25116-bit：MCS96系列MXS29632-bit：i960
（7）Microchip（微芯公司）的PIC系列MCU 8-bit : PIC10，PIC12，PIC16，PIC18。16-bit : PIC24F，PIC24H，dsPIC30，dsPIC33。32bit : PIC32 （采用MIPS M4K 核心架構）
（8）National Semiconductor（美國國家半導體） COP8CR16
（9）NEC
78K
（10）NXP Semiconductors（恩智浦半導體，由飛利浦以 Philips Semiconductors 為班底新成立） LPC2000LPC900LPC700
（11）Parallax, Inc. BASIC Stamp
（12）Renesas 瑞薩科技系列單片機 Renesas 16-bits Renesas M16C SeriesRenesas M32C SeriesRenesas R8C SeriesRenesas M16C/Tiny SeriesRenesas R8C/Tiny SeriesRenesas H8/Tiny Series
（13）ST Microelectronics（意法半導體）STM32 series (ARM Cortex-M3 系列，32位)STM8 series (自主RISC指令集，8 位)
（14）SyncMOS 新茂國際科技全系列單片機 SM59RXXA2 8-bits 1T(RISC)SM59DXXG2 8-bits 6T(ISP)SM59XX 8-bits 12T(ISP)SM89XX 8-bits 12T(Traditional 8051)SM79XX 8-bits 12T(Customization)
（15）PADAUK應廣科技全系列單片機(多核心單片機) P201CS/CD 8-bitsP211CS/CD 8-bitsp232CS/CD 8-bitsP234CS/CD 8-bits
（16）ZiLOG Z8Z86E02
（17）STC 宏晶系列MCUSTC89C series 6T/12T增強性單片機 (Intel 8051架構，有外部總線)STC11F/11L series 2T 增強性單片機 (Intel 8051增強架構，無外部總線程序支持)STC12C/12LE series 2T 增強性單片機 (Intel 8051增強架構，無外部總線程序支持)STC15C/15LE series 2T 增強性單片機 (Intel 8051增強架構，無外部總線程序支持，正在開發中)
（18）Kernel-IC 華芯 LS系列MCULSx051 series 12T 雙核單片機(Intel 8051架構，無外部總線)LSx151 series 12T 三核單片機(Intel 8051架構，無外部總線)LS052A series 6T 三核單片機(Intel 8051架構，無外部總線)其他系列的單片機Msp430系列單片機8098、80196系列單片機AT8P5X系列單片機CZG8000系列單片機
3.6 MCU的典型代表:ARM
ARM（Advanced RISC Machines）是微處理器行業的一家知名企業，設計了大量高性能、廉價、耗能低的RISC處理器、相關技術及軟件。
ARM架構是面向低預算市場設計的第一款RISC微處理器，基本是32位單片機的行業標準，它提供一系列內核、體系擴展、微處理器和系統芯片方案，四個功能模塊可供生產廠商根據不同用戶的要求來配置生產。
由于所有產品均采用一個通用的軟件體系，所以相同的軟件可在所有產品中運行。目前ARM在手持設備 市場占有90%以上的份額，可以有效地縮短應用程序開發與測試的時間，也降低了研發費用。