选微处理器MPU，还是单片机MCU？两者区别详解

创作者：王灏

儒卓力数据产品运营

每个新运用设计方案都必须一个单片机或微处理器。当在彼此之间挑选其一时，必须考虑到一些要素。下列是微处理器、单片机的简述和比照。

考虑到挑选微处理器(MPU)或是单片机(MCU)时，运用种类通常是主要因素。另一方面，最后挑选在于例如操作系统和运行内存这类的要素。但是，有时候可以将微处理器和单片机核心融合应用，这称之为异构体构架。

操作系统

针对一些根据Linux或安卓系统等操作系统的电子计算机密集式工业生产和消费性运用，必须很多快速联接或作用范畴普遍的客户插口，微处理器便是最好的选择。这是由于大部分单片机也没有操作系统，而仅有原装机程序流程，凭借次序解决循环系统和状态机，几乎不用一切人工控制就可以运作程序流程。殊不知，很多高性能单片机可以适用例如FreeRTOS这类的即时操作系统(RTOS)，进而以可预测性方法即时回应必须硬即时个人行为的应用软件。

做为具备很多专业软件、普遍硬件配置适用和飞速发展的生态体系的通用性操作系统，嵌入式Linux获得了很大的取得成功。它的另一个优势便是沒有客户或受权批准花费。但是，与嵌入式Linux一起工作的应用软件最少必须300至400 DMIPS(ARM-Dhrystone MIPS)性能，因而较合适应用微处理器。单片机沒有充分的计算水平和运行内存来应付该类运用。

如果是用以繁杂或对实用性规定高的自动控制系统， RTOS则很有效，但最少要相互配合50 DMIPS的高性能单片机。这比嵌入式Linux需要的性能规定要少得多。传统式的RTOS设计方案精减，因而可以在单片机上运作。对于即时测算硬件配置时，这也是有效的，例如用以车子的防抱死，若反应时间太长会产生严重的不良影响。即使务必适用很多的作用、终断源和规范串行通讯接口，也提议应用含有RTOS的单片机。

内 存

微处理器与单片机中间的另一个关键差别是，微处理器依靠外界存储器来储存和程序执行，而单片机则依靠嵌入式闪存芯片。在微处理器中，程序流程通常存放在非易失性存储器中，例如eMMC或串行通信闪存芯片。在运行全过程中，将其载入到外界DRAM中并在这里实行运行程序流程。DRAM和非易失性存储器都能够具备好几百兆乃至好几千兆字节容积，这代表着微处理器几乎从不受存储量限定。但有一个潜在性缺陷：外界存储器也许会促使PCB合理布局的设计方案越来越更为繁杂。

即使是当今的高性能单片机，例如由意法半导体(STMicroelectronics)生产制造的STM32H7，较多也仅给予2 MB程序流程运行内存，针对很多必须操作系统的运用来讲很有可能不够。因为程序流程坐落于上面运行内存中，因而其特点是实行运行和重设全过程的效率显然更快。

计算水平

计算能力是非常典型的选用要素。但是，在这方面，微处理器与单片机中间的界限越来越模糊不清了。例如，假如你将ARM系统架构视作单片机和微处理器销售市场中遍布最普遍的系统架构之一，这就越来越不言而喻了。ARM给予了不一样的CPU系统架构以达到所有规定：

Cortex-A给予了最大性能，而且早已对于综合性操作系统开展了提升。 他们关键布署在功能齐全的机器设备中，例如智能机或网络服务器。 Cortex-M较小，具备大量的上面外接设备，可是耗能较低，而且对于嵌入式运用实现了提升。

Dhrystone是较为不一样CPU性能的检测标准。依据该标准，一般低价位单片机具备30 DMIPS，而当今性能最大的单片机(包含嵌入式程序流程闪存芯片)与这种低价位单片机的差别达到1027 DMIPS。比较之下，微处理器的发展点约为1000 DMIPS。

能 耗

单片机在耗能层面发挥出色，要比微处理器低许多。虽然微处理器具备环保节能方式，但其耗能依然比典型性的单片机高得多。并且，微处理器应用外界存储器，因而较难转换到环保节能方式。针对必须较长的充电电池运作時间，而且非常少应用或沒有客户插口的超功耗低运用，单片机是更快的挑选，尤其是针对消费性电子设备或智能电表而言。

连通性

大部分单片机和微处理器都配置了全部基本外部设备插口。可是，假如客户必须的是快速外部设备，在单片机里是找不着例如千兆以太网这类有关模块的。虽然这垃圾已变成微处理器中的规范作用单片机。这也是十分有效的，由于单片机几乎没法解决这种高速接口所形成的信息量。一个重要环节是：是不是有充足的网络带宽和安全通道来解决暴发的信息量？

即时主要表现

当即时性能是最重要的考量要素时，单片机肯定是优选。凭着CPU核心、嵌入式闪存芯片和APP(RTOS或原装机OS)，单片机可以优异地进行即时每日任务。由于Cortex-A微处理器应用高性能的生产流水线，客户能够看见在自动跳转和终断期内，伴随着生产流水线的深层持续提升，时间延迟也随着上升。因为OS与微处理器一起实行多个任务，因而难以完成硬即时实际操作。

系统软件基本IC

因为开关电源早已集成化在单片机中，因而他们仅必须一个单脉冲信号开关电源。另一方面，微处理器必须很多不一样工作电压的开关电源来为核心和其他部件配电，因此通常是需要一个独特配备的电池管理IC（即所说的设备基本集成ic）来开展单独管理方法。

结 语

不好说微处理器或单片机哪一个才算是更强的挑选，但工作经验规律是，你应该自始至终衡量各种各样利与弊标准。以下几个方面可以作为大概具体指导：

单片机特别适合以耗能为关键侧重点，且价钱较低的移动智能终端及其具备即时要求的运用。 微处理器则特别适合与操作系统一起运作并必须高速接口的聚集测算运用。 手机游戏和别的图像密集式运用应用独特的微处理器开展连接网络解决。

*选自《电子产品世界》杂志期刊2020年10月期《微处理器、单片机以及外接设备，解决或是操纵？》