什么是微控制器？共同组件的界定特征与体系结构

微控制器是小型，多功能，价格低廉的设备，不仅可以由经验丰富的电气工程师，还可以由业余爱好者，学生和其他学科的专业人员顺利实行和编程。微控制器应用程序列表很长，诸如低成本可穿着设备，医疗设备，高端消费电子产品，坚固耐用的工业设备，最先进设备的军事和航空航天系统，这些适应性强劲，价格合理，用户友好关系的组件是完全被应用于在所有电子产品上。本文我们将辩论微控制器的定义，并考虑到它在设计中的用途。

什么是微控制器？微控制器是用作掌控电子系统的其他部分的集成电路（IC）设备，一般来说通过微处理器单元（MPU），存储器和一些外围设备。这些器件针对嵌入式应用展开了优化，这些应用于既必须处置功能，又必须灵活性，号召性地与数字，仿真或机电组件交互。参照这类集成电路的最少见方式是“微控制器”，但简写“MCU”可互换用于，因为它代表“微控制器单元”。

您有可能有时候也不会看见“μC”（希腊字母mu代替“微”）。“微控制器”是一个精心挑选出的名称，因为它特别强调定义此产品类别的特征。

后缀“微”意味著小，这里的术语“控制器”意味著强化的继续执行掌控功能的能力。如上所述，此功能是将数字处理器和数字存储器与专门设计用作协助微控制器与其他组件交互的可选硬件结合的结果。微控制器与微处理器在提及微控制器时，人们有时不会用于术语“微处理器”或“MPU”，但这两个设备不一定完全相同。微处理器和微控制器都是小型，高度构建的计算机系统，但它们可以用作有所不同的目的。

术语“处理器”用作标识由中央处理单元和某些存储器构成的系统；微处理器是在单个集成电路中构建处理器所有功能的设备。相比之下，微控制器更为推崇容许设备控制系统而不是非常简单地继续执行指令和存储数据的可选硬件模块。总的来说，当我们非正式地说出或者我们企图防止一遍又一遍地说道同一个词时，用于“微处理器”和“微控制器”这两个术语并不是一个主要的问题。但是，在技术辩论的背景下，维持两个概念之间的区别十分最重要。

微控制器与数字信号处理器（DSP）数字信号处理器（或“DSP”）是一种微处理器，它针对拒绝严苛的计算出来任务展开了优化，例如数字滤波，动态信号的数学分析和数据压缩。高度简单的微控制器可以用于数字信号处理器的替代品，但如果其内部电路的相当大一部分用作掌控，监控和与周围系统通信，它依然被指出是微控制器。微控制器的元素微控制器由中央处理单元（CPU），非易失性存储器，不易失性存储器，外围设备和反对电路构成。

中央处理器CPU继续执行算术运算，管理数据流，并根据程序员创立的指令序列分解掌控信号。设计人员看到CPU功能所需的极为简单的电路。实质上，由于构建研发环境和C语言等高级语言，撰写微控制器代码一般来说是一项非常非常简单的任务。

记忆非易失性存储器用作存储微控制器的程序－即机器语言指令列表，它们告诉他CPU清楚的操作者。您一般来说不会看见“Flash”（指特定形式的非易失性数据存储）而不是“非易失性存储器”。

不易失性存储器（即RAM）用作临时数据存储。当微控制器断电时，该数据将遗失。

内部寄存器也获取临时数据存储，但我们不指出它们是一个分开的功能块，因为它们构建在CPU中。外设我们用于“外围设备”一词来叙述有助微控制器与外部系统交互的硬件模块。

以下要点确认了各种外围设备并获取了示例。数据转换器：模数转换器，数模转换器，参照电压发生器时钟产生：内部振荡器，晶体驱动电路，锁相环定点：标准化定时器，动态时钟，外部事件计数器，脉冲调制仿真信号处理：运算放大器，仿真较为器输出／输入：标准化数字输出和输入电路，分段存储器模块串行通信：UART，SPI，I2C，USB反对电路微控制器包括各种功能块，这些功能块无法归类为外设，因为它们的主要目的不是掌控，监控或与外部组件通信。尽管如此，它们十分最重要－它们反对设备的内部操作者，修改构建并改良研发过程。

调试电路容许设计人员在继续执行指令时细心监控微控制器。这是一种追踪错误和优化固件性能的最重要且有时不可或缺的方法。中断是微控制器功能的一个十分有价值的方面。中断由外部或内部基于硬件的事件分解，它们使处理器通过继续执行特定的指令组立刻号召这些事件。

用C撰写的微控制器程序被的组织成函数。中断造成程序执行“向量”到中断服务程序（ISR），并且在ISR已完成其任务之后，处理器回到到中断再次发生时正在继续执行的功能。

如果时钟分解模块用作产生将在芯片外部用于的信号，则可将其视作外设，但在许多情况下，微控制器内部振荡器的主要用途是为CPU和外设获取时钟信号。内部振荡器一般来说精度较低，但在需要忍受这种较低精度的应用于中，它们是修改设计和节省电路板空间的便利有效地方法。

微控制器可以包括各种类型的电源电路。构建稳压器容许片上分解所需的电源电压，电源管理模块可用作贞着减少器件在非活动状态下的电流消耗，并且监控模块可在电源电压不平稳时将处理器置放平稳的废黜状态充足低，以保证可信的操作者。

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