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微控制器(MCU)的基本架構介紹

2023-04-28 來源: 作者:深圳市中電網絡技術有限公司
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Microcontroller(微控制器)又可簡稱MCU或μC,也有人稱為單芯片微控制器(Single Chip Microcontroller),將ROM、RAM、CPU、I/O集合在同一個芯片中,為不同的應用場合做不同組合控制。微控制器在經過這幾年不斷地研究,發展,歷經4位,8位,到現在的16位及32位,甚至64位。產品的成熟度,以及投入廠商之多,應用范圍之廣,真可謂之空前。目前在國外大廠因開發較早,產品線廣,所以技術領先,而本土廠商則以多功能為產品導向取勝。但不可諱言的,本土廠商的價格戰是對外商造成威脅的關鍵因素。  

 

由于制程的改進,8位MCU4MCU價差相去無幾,8位已漸成為市場主流;針對4MCU,大部份供貨商采接單生產,目前4MCU大部份應用在計算器、車表、車用防盜裝置、呼叫器、無線電話、CD Player、LCD驅動控制器、LCD Game、兒童玩具、磅秤、充電器、胎壓計、溫濕度計、遙控器及傻瓜相機等;8MCU大部份應用在電表、馬達控制器、電動玩具機、變頻式冷氣機、呼叫器、傳真機、來電辨識器(Caller ID)、電話錄音機、CRT Display、鍵盤及USB等;16MCU大部份應用在行動電話、數字相機及攝錄放影機等;32MCU大部份應用在Modem、GPS、PDA、HPCSTB、Hub、Bridge、Router、工作站、ISDN電話、激光打印機與彩色傳真機;64MCU大部份應用在高階工作站、多媒體互動系統、高級電視游樂器(如SEGADreamcastNintendoGameBoy)及高級終端機等。     

 

微控制器(MCU)的基本架構介紹

 

而在MCU開發方面,以架構而言,可分為兩大主流;RISC(如HOLTEK HT48XXX系列)CISC(如華邦W78系列)。 RISC (Reduced Instruction Set Computer) 代表MCU的所有指令都是利用一些簡單的指令組成的,簡單的指令代表 MCU 的線路可以盡量做到最佳化,而提高執行速率,相對的使得一個指令所需的時間減到最短。HOLTEKHT46XX(A/D MCU系列) HT47XX(R to F MCU系列) HT48XX(一般I/O MCU系列) HT49XX(LCD MCU系列) 便是采用 RISC 結構來設計。不管是 RISC 或是 CISC(Complex Instruction Set Computer),設計MCU的目的便是為人類服務的,對于 RISC 來說,因為指令集的精簡,所以許多工作都必須組合簡單的指令,而針對較復雜組合的工作便需要由『編譯程序』(compiler) 來執行,而 CISC MCU因為硬件所提供的指令集較多,所以許多工作都能夠以一個或是數個指令來代替,compiler 的工作因而減少許多。  

 

以一個數值運算程序來說,使用 CISC 指令集的MCU運算對于一個積分表達式可能只需要十個機器指令,而 RISC MCU在執行相同的程序時,卻因為CPU 本身不提供浮點數乘法的指令,所以可能需要執行上百個機器指令 (但每一個指令可能只需要 CISC 指令十分之一的時間),而由程序語言轉換成機器指令的動作是由程序語言的 Compiler 來執行,所以在 RISC MCUCompiler 便會較復雜 。因為同樣一個高級語言 A=B*C 的運算,在 RISC MCU轉換為機器指令可能有許多種組合,而每一種組合的『時間/空間』組合都不盡相同。所以 RISC CISC 的取舍之間,似乎也是MCU硬件架構與軟件(Compiler) 的平衡之爭,應該沒有絕對優勢的一方,只能說因應不同的需求而有不同的產品,例如工作單純的打印機核心 MCU,便適合使用效能穩定,但單位指令效率較佳的 RISC MCU。     

 

方案介紹

 

基于新唐ML51開發的電池管理系統(BMS)—超低功耗MCU+AFE方案

 

微控制器(MCU)的基本架構介紹 

 

方案簡介  

 

1:基于ML51開發的電池管理系統(BMS)方案,是電池與用戶之間的紐帶,主要就是為了提高電池的利用率,防止電池出現過度充電和過度放電。  

 

2:系統特性  

 

?ML51是性能增強型 1T 8051微控制器,內嵌Flash,運行速度可達24 MHz  

 

?5至14節高精度電池電壓測量功能  

 

?充放電電流測量功能  

 

?短路保護功能  

 

?內置電池平衡開關  

 

?外部充放電FET控制               

 

?雙通道溫度檢測  

 

?過壓保護功能

 

性能參數

 

行業分類 : 電源電池  

 

開發平臺 : Nuvoton 新唐  

 

交付形式 : PCBA  

 

性能參數 : 運行速度 : 24 MHz  

 

應用場景 : BMS 電池保護板

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基于MCU差分升級FOTA方案

 

微控制器(MCU)的基本架構介紹 

 

運行在各種設備的程序,由于功能的迭代或自身bug的修復,難免需要升級功能,通常升級的程序都是以完整升級包(new app)的方式進行,存在包體積大、耗時長的缺點;      

 

包文件分析顯示一般程序在版本迭代時A、B版本之間的差異部分在10%以內; 顧名思義,差分升級就是提取A、B版本之間的差異,減小包體積、降低升級時間;

 

該差分算法庫與平臺無關,可移植到各大常用芯片平臺,移植非常簡單,并有文檔介紹操作。  

 

算法為自研算法,目前已有產品在市面上運行。

 

性能參數

 

行業分類 : 智能家居  

 

開發平臺 : Atmel 愛特梅爾  

 

交付形式 : 軟件  

 

性能參數 : ,RAM : 1k,flash : 5k  

 

應用場景 : 低速無線,OTA,差分升級,低功耗無線升級

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我愛方案網是一個電子方案開發供應鏈平臺,提供從找方案到研發采購的全鏈條服務。找方案,上我愛方案網!在方案超市找到合適的方案就可以直接買,沒有找到就到快包定制開發。我愛方案網積累了一大批方案商和企業開發資源,能提供標準的模塊和核心板以及定制開發服務,按要求交付PCBA、整機產品、軟件或IoT系統。

 

技術服務靳工:15529315703



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