MCU組成部分及分類有哪些？

MCU 主要由三部分組成:

1) CPU（中央處理單元）：包括運算器、控制器和寄存器組，由運算部件和控制部件兩 大部分組成。其中，運算部件能完成數(shù)據(jù)的算術邏輯運算、位變量處理和數(shù)據(jù)傳送 操作；而控制部件是按一定時序協(xié)調工作，用于分析和執(zhí)行指令。

2) 存儲器：包括 ROM 和 RAM 兩種。其中，ROM 是程序存儲器，即用來存放已編的 程序，存儲數(shù)據(jù)掉電后不消失；RAM 是數(shù)據(jù)存儲器，也被稱為主存，可在程序運行 過程中隨時寫入或讀出數(shù)據(jù)，存儲數(shù)據(jù)在掉電后不能保持。ROM 和 RAM 都可分為 片內存儲器和片外（擴展）存儲器兩種。 3) 外圍功能電路：主要包括 PO/P1/P2/P3 等數(shù)字 I/O 接口，內部電路含端口鎖存器、輸 出驅動器和輸入緩沖器等電路。其中 PO 為三態(tài)雙向接口，P1/P2/P3 數(shù)字 I/O 端口， 內部驅動器為“開路集電極”輸出電路，應用時內部或外部電路接有上拉電阻。每 個端口均可作為數(shù)字信號輸入或輸出口，并具有復用功能。除數(shù)字 I/O 端口外，還 有 ADC 模擬量輸入、輸出端口，輸入信號經內部 A/D 轉換電路，變換為數(shù)字信號， 再進行處理；對輸出模擬量信號，則先經 D/A 轉換后，再輸出至外部電路。

電路系統(tǒng)中樞，國產替代價值較高。MCU 具有高性能、低功耗和易擴展的特點，可以高 效提升系統(tǒng)的可靠性，為不同場景提供控制功能，同時得益于其優(yōu)異的性價比，應用領 域十分廣泛，遍及消費電子、工業(yè)控制、通信、醫(yī)療和汽車等市場。一個完整信號鏈的 工作原理為：傳感器輸入信號——輸入處理器放大處理——ADC 模數(shù)轉換至數(shù)字信號— —MCU 運算處理——DAC 數(shù)模轉換至模擬信號——功率驅動應用場景中的各項元件。 MCU 位于中樞位置，其性能參數(shù)對整個系統(tǒng)具有決定性作用，搭建電路通常需要以其為 核心選擇元器件，這使得 MCU 往往具有更高的使用粘性和國產替代價值。

MCU 分類方式眾多，較常見的有以下四種： 按存儲器結構：哈佛結構和馮諾依曼結構。馮諾伊曼結構：又稱為普林斯頓體系結構， 最大的特點是將程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器合并在一起，使用同一個存儲器，經由同一個 總線傳輸。由于取指令和存取數(shù)據(jù)要從同一個存儲空間存取，并經同一總線傳輸，無法 重疊執(zhí)行，因此影響了數(shù)據(jù)處理速度的提高。哈佛結構：與馮諾依曼結構的區(qū)別是其將 程序指令存儲和數(shù)據(jù)存儲分開，數(shù)據(jù)和指令的儲存可以同時進行，可以使指令和數(shù)據(jù)有 不同的數(shù)據(jù)寬度，并且各自有自己的總線，適合于數(shù)字信號處理。

按用途：將可開發(fā)資源全部提供給用戶的通用型 MCU、按照某種特定用途而設計的專 用型 MCU、超低功耗 MCU、電機控制 MCU 等，根據(jù)芯知匯數(shù)據(jù)，2020 年國內市場上， 通用型 MCU 占比或達到 73%（本節(jié)中市占率口徑均為銷售額）。 按指令結構：CISC（復雜指令集）類和 RISC（精簡指令集）類，目前 RISC 指令架構 占據(jù)主流市場，根據(jù)芯知匯數(shù)據(jù)，2020年國內市場上采用RISC架構的MCU占比或76%。

按總線或數(shù)據(jù)處理位數(shù)：可被分為 4 位、8 位、16 位、32 位甚至 64 位 MCU。MCU 的 位數(shù)是指每次 CPU 處理的二進制數(shù)的位數(shù)，位數(shù)越多，數(shù)據(jù)有效數(shù)越多，精確度越高， 運算誤差越小，在 CPU 運算速度一樣的情況下，位數(shù)越多，處理速度越快，所以是衡量 MCU 性能的一個重要指標。MCU 的性能隨著位數(shù)的增加而提高，適用場景也更加豐富， 其中 8 位和 16 位 MCU 主要用于一般的控制領域，使用場景不涉及操作系統(tǒng)，而 32 位 MCU 多用于多媒體處理、網(wǎng)絡操作等復雜場景，一般需要使用嵌入式操作系統(tǒng)。