什么是MCU
MCU即微操控单元 ，又称单片微型计算机（Single Chip Microcomputer ）或许单片机，是把中央处理器（Central Process Unit；CPU）的频率与标准做恰当减缩，并将内存（memory）、计数器（TImer）、USB、A/D转化、UART、PLC、DMA等周边接口，乃至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，构成芯片级的计算机，为不同的运用场合做不同组合操控。比方手机、PC外围、遥控器，至轿车电子、工业上的步进马达、机器手臂的操控等，都可见到MCU的身影。
MCU的首要分类
按用处分类：
专用型：其硬件及指令是依照某种特定用处而规划，例如录音机机芯操控器、打印机操控器、电机操控器等。
按其根本操作处理的数据位数分类：
依据总线或数据暂存器的宽度，单片机又分为1位、4位、8位、16位、32位乃至64位单片机。4位MCU大部份运用在计算器、车用外表、车用防盗设备、呼叫器、无线电话、CD播放器、LCD驱动操控器、LCD游戏机、儿童玩具、磅秤、充电器、胎压计、温湿度计、遥控器及傻瓜相机等；8位MCU大部份运用在电表、马达操控器、电动玩具机、变频式冷气机、呼叫器、传真机、来电辨识器（CallerID）、电话录音机、CRT显现器、键盘及USB等；8位、16位单片机首要用于一般的操控范畴，一般不运用操作体系， 16位MCU大部份运用在举动电话、数字相机及摄录放影机等；32位MCU大部份运用在Modem、GPS、PDA、HPC、STB、Hub、Bridge、Router、作业站、ISDN电话、激光打印机与五颜六色传真机； 32位用于网络操作、多媒体处理等杂乱处理的场合，一般要运用嵌入式操作体系。64位MCU大部份运用在高阶作业站、多媒体互动体系、高档电视游乐器（如SEGA的Dreamcast及Nintendo的GameBoy）及高档终端机等。
8位MCU作业频率在16~50MHz之间，着重简略效能、低本钱运用，在现在MCU商场总值仍有必定位置，而不少MCU业者也继续为8bit MCU开发频率调理的节能规划，以因应绿色年代的产品开发需求。
16位MCU，则以16位运算、16/24位寻址才能及频率在24~100MHz为干流标准，部分16bit MCU额定供给32位加/减/乘/除的特别指令。因为32bit MCU呈现并继续降价及8bit MCU简略经用又廉价的贱价优势下，夹在中心的16bit MCU商场不断被揉捏，成为出货比例中最低的产品。
32位MCU可说是MCU商场干流，单颗报价在1.5~4美元之间，作业频率大多在100~350MHz之间，履行效能更佳，运用类型也适当多元。但32位MCU会因为操作数与内存长度的添加，相同功用的程序代码长度较8/16bit MCU添加30~40%，这导致内嵌OTP/FlashROM内存容量不能太小，而芯片对外脚位数量暴增，进一步限制32bit MCU的本钱减缩才能。
按存储器结构分：
MCU依据其存储器结构可分为哈佛（Harvard）结构和冯？诺依曼（Von Neumann）结构。现在的单片机绝大大都都是依据冯·诺伊曼结构的，这种结构清楚地界说了嵌入式体系所必需的四个根本部分：一个中央处理器中心，程序存储器（只读存储器或许闪存）、数据存储器（随机存储器）、一个或许更多的守时/计时器，还有用来与外围设备以及扩展资源进行通讯的输入/输出端口，所有这些都被集成在单个集成电路芯片上。
按指令结构分：
MCU依据指令结构又可分为CISC（Complex InstrucTIon Set Computer，杂乱指令集计算机）和RISC（Reduced InstrucTIon Set Comuter，精简指令集计算机微操控器）
MCU技能原理
MCU同温度传感器之间经过I2C总线衔接。I2C总线占用2条MCU输入输出口线，二者之间的通讯彻底依托软件完结。温度传感器的地址可以经过2根地址引脚设定，这使得一根I2C总线上可以一起衔接8个这样的传感器。本方案中，传感器的7位地址现已设定为1001000。MCU需求拜访传感器时，先要宣布一个8位的寄存器指针，然后再宣布传感器的地址（7位地址，低位是WR信号）。传感器中有3个寄存器可供MCU运用，8位寄存器指针便是用来确认MCU终究要运用哪个寄存器的。本方案中，主程序会不断更新传感器的装备寄存器，这会使传感器作业于单步形式，每更新一次就会丈量一次温度。
要读取传感器丈量值寄存器的内容，MCU有必要首要发送传感器地址和寄存器指针。MCU宣布一个发动信号，接着宣布传感器地址，然后将RD/WR管脚设为高电平，就可以读取丈量值寄存器。
为了读出传感器丈量值寄存器中的16位数据，MCU有必要与传感器进行两次8位数据通讯。当传感器上电作业时，默许的丈量精度为9位，分辨力为0.5C/LSB（量程为-128.5C至128.5C）。本方案选用默许丈量精度，依据需求，可以从头设置传感器，将丈量精度提高到12位。假如只要求作一般的温度指示，比方主动调温器，那么分辨力抵达1C就可以满足要求了。这种情况下，传感器的低8位数据可以疏忽，只用高8位数据就可以抵达分辨力1C的规划要求。因为读取寄存器时是按先高8位后低8位的次序，所以低8位数据既可以读，也可以不读。只读取高8位数据的优点有二，第一是可以缩短MCU和传感器的作业时间，下降功耗；第二是不影响分辨力方针。
MCU读取传感器的丈量值后，接下来就要进行换算并将效果显现在LCD上。整个处理进程包含：判别显现效果的正负号，进行二进制码到BCD码的转化，将数据传到LCD的相关寄存器中。
数据处理完毕并显现效果之后，MCU会向传感器宣布一个单步指令。单步指令会让传感器发动一次温度测验，然后主动进入等候形式，直到模数转化完毕。MCU宣布单步指令后，就进入LPM3形式，这时MCU体系时钟继续作业，发生守时中止唤醒CPU。守时的长短可以经过编程调整，以便习惯详细运用的需求。
MCU商场现状剖析
2015年开端，为抢夺商场比例，布局微弱增加的物联网运用，MCU首要厂商之间发生了数起大规模并购。依据商场调研组织ICInsights的计算，从收买完结兼并后的出售数据看，NXP、Microchip和Cypress2016年MCU产品线出售额同比大幅增加，排名也相应上升。未进行大规模收买的MCU厂商则体现平平，只要个位数的增加，比方ST和TI，有的呈现了大幅下降，比方像Samsung，（见图1）。
图1 2016全球MCU商场格式
从图1咱们还看到，8大MCU厂商全球商场比例算计抵达了88%，这也便是说除了几大MCU外，小的MCU公司商场比例十分小。ICInsights2016年8月的研究报告说，MCU商场将于2020年抵达顶峰，出售额抵达209亿美元，出售267亿颗芯片，（见图2）。针对这样的商场局势，在刚刚完毕的2017年STM32峰会上，ST给自己定下方针是2020年出售额将抵达40亿美元，从现在商场10%比例增加到20%分额。
图2 2013-2020全球MCU商场预估
我国MCU开展机会
我国单片机30年
80年代初北京工业大学电子厂掀起了TP801开发热潮，同期，上海和江苏等地开发了MCS-51的单片机开发体系，这股单片机的热潮引发了全国的智能电子大变革的年代的开端。1986年10月，在上海复旦大学举行了第一次全国单片机学术交流会，这标志了我国单片机工作的开端，也由此阅历了我国单片机30年光辉开展前史进程。2016年11月，嵌入式体系联谊会举办了我国单片机30年纪念活动，老中轻三代单片机工作者齐聚北航回想这段进程，共议我国单片机开展的美好前景。
曩昔几年我国MCU商场一向继续增加，据isuppliResearch2015的研究报告（见图3），2011年我国MCU商场出售额大约30亿美元，到了2016年现已有40亿美元，其间32位MCU商场比例将继续增大，期内复合增加率现已挨近10%。前面咱们看到全球8大MCU企业没有的我国企业（包含台湾），有关研究报告还指出，
我国内地和台湾MCU企业在我国商场各有10%的比例。笔者从刚刚完毕的2017年STM32峰会了解到，2016年ST我国通用MCU商场营收在其全球商场中占比36%，从2007年开端就一向坚持27%的年复合增加率，以物联网，可穿戴、智能手机、智能楼宇和表计以及电动轿车和无人机等新式运用是拉动MCU快速增加重要引擎。
图32011-2017我国MCU商场预估
我国单片机30年，MCU厂商许多，但大都混迹8/16位低端商场，我国是全球第一大电子制作基地，有足够大的商场来养活这些小厂商。但规划才能低，短少战略开展规划和资金支撑的中小MCU厂商，难以改动我国企业在MCU商场的弱势位置。
国产32位MCU提速
近年我国MCU企业的增加提速，尤其是在32位MCU商场上涌现出像兆易立异、致象科技和灵动微电子这样的企业，他们依据ARMCortexM技能的MCU芯片受到了商场的欢迎，国产MCU产品的商场战略一般是更低的价格，更好的功用，本地周到的服务，最首要的是与国外产品pin-pin兼容，这些商场策略让国内企业十分受用，取得了丰盛的效果。
据财经媒体报道，2016年，兆易立异完成营收14.89亿，净利1.76亿，营收同比增加25%、赢利增加了12%；MCU芯片完成营收1.97亿元，同比增加55.2%，销量4578万颗，兆易立异最近以65亿收买北京矽成。矽成的主营业务是以易失性存储芯片为主，首要从事SRAM、中低密度DRAM、EEPROM等集成电路产品的规划与出售，产品运用于轿车、工业医疗、网络移动通讯、电子消费产品等范畴。这与兆易立异的非易失性存储芯片，包含NORFlash和NANDFlash及其衍生产品以及MCU微操控器产品的研制、技能支撑和出售的业务范围正好互补。收买矽成关于未来兆易立异GD32系列MCU开展都将起到积极作用，或将有助于兆易立异拓宽轿车电子商场的方案。
MCU首要开展趋势
1、低本钱、低功耗、高集成、高精度、高稳定性MCU占有更大商场比例。除了对传统范畴现有MCU系列产品进行更新、晋级外，未来新式运用范畴如低能耗电机操控、便携式医疗设备、高精度工业仪器操控、特别作业环境电子操控、精密动力操控等，对产品可靠性、鲁棒性、稳定性等都有较高的要求。物联网、节能环保、新能源动力电池、轨道交通等新式战略性工业也需求很多低本钱、低功耗、高集成、高精度、高稳定性MCU。
2、整合各种不同功用的MCU不断涌现。跟着智能设备、物联网等工业的快速开展，无线RF、传感器、电源办理等调配MCU成为一种新趋势。高度整合的MCU不只可以便利客户开发产品，而且可削减印刷电路板的占用空间，然后可以下降一部分本钱，将来十分具有商场潜力。
