选微处理器MPU，还是单片机MCU？两者区别详解

创作者：王浩

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每个新的设计方案都必须是单片机或微处理器。当选择彼此之间的第一个时，必须考虑一些元素。以下是微处理器和单片机的简要描述和比较。

考虑选择微处理器(MPU)或是单片机(MCU)当时，应用类型通常是主要因素。另一方面，最终的选择是操作系统和行内存等元素。然而，有时微处理器和单片机的核心集成应用被称为异构框架。

操作系统

针对一些根据Linux或者安卓系统等操作系统的电子计算机密集型工业生产和消费应用，必须快速连接或广泛的客户插座，微处理器是最佳选择。这是因为大多数单片机没有操作系统，只有原始的机器程序流程，解决循环系统和状态机器，几乎所有的手动控制都可以操作程序流程。众所周知，许多高性能单片机可以应用FreeRTOS这种即时操作系统(RTOS)，然后，应用软件可以可预测的方法即时响应，即时个人行为必须硬。

作为一操作系统操作系统，具有许多专业的软件、一般的硬件配置和快速发展的生态系统Linux取得了巨大的成功。它的另一个优点是没有客户或授权批准费用。但是，嵌入式Linux一起工作的应用软件必须至少300到400 DMIPS(ARM-Dhrystone MIPS)性能更适合微处理器。单片机没有足够的计算水平和运行内存来应对这种应用。

若用于复杂或实用性高的自动控制系统， RTOS非常有效，但至少要配合50 DMIPS高性能单片机。这比嵌入式Linux性能规定要少得多。传统式的RTOS设计方案精减，可在单片机上运行。对于即时计算硬件配置，这也是有效的，例如，如果反应时间过长，会产生严重的不良影响。即使必须适用许多功能、终断源和规范串行通信接口，也建议应用程序包含RTOS的单片机。

内 存

微处理器和单片机之间的另一个关键区别是，微处理器依赖于外部存储器来存储和程序，而单片机依赖于嵌入式闪存芯片。在微处理器中，程序非易失性存储器中，如微处理器eMMC或串行通信闪存芯片。在整个运行过程中，将其载入外界DRAM并在此实施运行程序流程。DRAM而且非易失性存储器有几百兆甚至几千兆字节容积，这意味着微处理器几乎从不受存储容量的限制。但有一个潜在的缺陷：外部存储器可能会促进PCB设计方案的合理布局越来越复杂。

即使是今天的高性能单片机，如意法半导体(STMicroelectronics)生产制造的STM32H多也只给2 MB对于许多必要的操作系统来说，程序流程运行内存可能是不够的。由于程序流程位于上述运行内存中，其特点是整个过程的运行和重置效率明显更快。

计算水平

计算水平是一个非常典型的选择要素。然而，在这方面，微处理器和单片机之间的界限越来越模糊。例如，如果你会ARM系统架构被视为单片机和微处理器销售市场上最常见的系统架构之一，这是不言而喻的。ARM给予不同CPU系统架构以满足所有规定：

Cortex-A性能最大化，综合操作系统得到了改进。 在智能机或网络服务器等功能齐全的设施中，它们的关键部署。 Cortex-M小，上面有大量的外接设备，但能耗低，对嵌入式应用进行了改进。

Dhrystone不一样CPU性能测试标准。根据该标准，低价单片机一般有30台 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。相比之下，微处理器的发展点约为1万 DMIPS。

能 耗

单片机在能耗方面表现出色，远低于微处理器。虽然微处理器具有环保节能的方法，但其能耗仍远高于典型的单片机。而且微处理器采用外部存储器，很难转化为环保节能。单片机是一种更快的选择，特别是对于消费电子设备或智能电表，它必须有较长的充电电池运行时间，很少使用或没有客户插座。

连通性

大多数单片机和微处理器都配备了所有基本的外部设备插座。然而，如果客户需要快速的外部设备，则在单片机中找不到千兆以太网等相关模块。虽然这种垃圾已经成为微处理器中的标准单片机。这也非常有效，因为单片机几乎无法解决这种高速接口造成的信息量。一个重要环节是：是否有足够的网络带宽和安全通道来解决信息的爆发？

即时主要表现

当即时性能是最重要的考虑因素时，单片机必须是首选。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微处理器采用高性能生产线，客户可以看到，在自动跳转和终断期间，随着生产线的深度不断提高，时间延迟也在上升。因为OS与微处理器一起执行多个任务，难以完成硬即时实际操作。

基本的系统软件IC

由于开关电源已经集成在单片机中，它们只需要一个单脉冲信号开关电源。另一方面，微处理器必须为核心和其他部件配电许多不同工作电压的开关电源，因此通常需要独特的电池管理IC(即设备基本集成ic）开展单独的管理方法。

结 语

很难说哪个微处理器或单片机是更强的选择，但工作经验规则是，你应该从头到尾衡量各种优缺点。以下方面可作为一般的具体指导：

单片机特别适用于以能耗为重点、价格低廉的移动智能终端及其即时要求。 微处理器特别适用于与操作系统一起运行，必须高速接口的聚集计算。 手机游戏等图像密集型应用独特的微处理器进行连接网络解决。

*选自2020年10月《电子产品世界》杂志期刊《微处理器、单片机及外部设备解决或操作》

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