日用电器MPU.MCU.CPU速查速用
1.CPU、MPU、MCU简介
更新于2009-05-25 13:54:38

 

本书主要介绍MPU(微处理器,也就是功能强大的CPU)、MCU(微控制器,嵌入式MUC又称单片机)和CPU(中央处理器)是电器的核心部分(统称为处理器)。MPU、MCU、CPU在家用电器、智能仪表、实时工控、通信设备、导航系统等领域得到了广泛应地用。不管是哪一种产品,一旦用上了单片机,就能起到使产品升级换代的功效,生产厂家便会在产品名称前冠以“智能型“等字样。如智能洗衣机、豪华轿车安保系统,录像机、摄像机、影碟机、程控玩具、电子宠物、智能仪表、医疗器械等,特别是CPU,它在大多消费电子设备中是必用芯片。本书将以介绍微处理器和中央处理器为主,以介绍智能型消费电器常用的单片机为辅。
(1)CPU
CPU(全称为Central Process Unit,)是中央处理单元或中央处理器的缩写,有时也称为处理器(processor)。CPU一般由逻辑运算单元、控制单元和存储单元三部分组成。在逻辑运算和控制单元中包括一些寄存器,这些寄存器用于CPU在处理数据过程中数据的暂时保存。
CPU有通用CPU和嵌入式CPU,通用和嵌入式的分别,主要是根据应用模式的不同而划分的。通用CPU的功能一般比较强,但在电气电子领域应用较少,在电气电子领域大多采用嵌入式专用CPU。
电器CPU从雏形出现到发展壮大的今天,由于制造技术的越来越先进,其集成度越来越高,内部的晶体管数达到数万个。虽然从最初的CPU发展到现在其晶体管数增加了几十倍,但是CPU的内部结构仍然可分为逻辑运算单元、控制单元和存储单元三大部分。
CPU的作用是负责对电器信息和数据进行运算和处理,并实现其本身运行过程的自动化。
(2)MPU
MPU (全称为Micro Processor Unit),是微处理器的缩写。若将CPU集成在一片超大规模集成电路芯片上就构成了微处理器(MPU),包含中央处理器、运算器、控制器和寄存器。如图 1。其作用主要是在CPU的控制下进行数据运算和转接。
MPU结构图
(3)MCU
单片机诞生于20世纪70年代末,经历了SCM、MCU、SoC三个比较大的阶段。SCM(Single Chip Microcomputer)即单片微型计算机阶段,是最初级的阶段;MCU即微控制器(Micro Controller Unit)阶段,该阶段的单片机以控制对象系统为目标,要求具有各种外围电路与接口电路,突显其对象的智能化控制能力,所涉及的领域都与对象系统相关,广泛应用在电气、电子技术领域。所以MCU属于电气电子领域的单片机,属于本书所介绍的单片机,将作重点介绍。SoC(System on a Chip)系统级单片机,它是将不同的功能块一次直接集成于一颗硅片。主要应用在计算机上。本书不作介绍。
MCU(Micro Controller Unit),又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer),简称单片机,是指随着大规模集成电路的出现和发展,将计算机的CPU、RAM、ROM、定时数器和多种I/O接口集成在一片芯片上,形成芯片级的单片机计算机。
MCU按其存储器类型可分为MASK(掩模)ROM、OTP(一次性可编程)ROM、FLASH(闪存) ROM等类型。MASK ROM的MCU价格便宜,但程序在出厂时已经固化,适合程序固定不变的应用场合;FALSH ROM的MCU程序可以反复擦写,灵活性很强,但价格较高,适合对价格不敏感的应用场合或做开发用途;OTP ROM的MCU价格介于前两者之间,同时又拥有一次性可编程能力,适合既要求一定灵活性,又要求低成本的应用场合,尤其是功能不断翻新、需要迅速量产的电子产品。
MCU经过不断地研究和发展,历经4位、8位、16位、32位和64位发展阶段。在电气电子领域主要应用4位、8位、16位和32位的MCU。如车用仪表、车用防盗装置、无线电话、CD影碟机、LCD驱动器、儿童玩具、充电器、遥控器及傻瓜相机等大多应用4位MCU;电度表、电动机控制器、电动玩具、变频空调、传真机、电话机、显示器等大多应用8位MCU;手机、数码相机、摄录机、彩色电视机大多应用16位的MCU;GPS导航、打印机、传真机大多应用32位的MCU。
MCU按其通用性可分为专用MCU和通用MCU。如各个电视机厂家在电视机生产中大多采用多种专用MCU。通用MCU一般是普通单片机,它不针对某一产品,其存储器ROM是由开发使用MCU的客户自己烧写。
常见的MCU单片机主有51系列单片机、PIC单片机、TOSHIBA系列单片机、AVR单片机等、在电气电子领域以TOSHIBA系列单片机较为多见。

 

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