Part.1

1971年，英特爾推出了世界上第一款微處理器

主頻 108 Khz 的 Intel 4004，這是一顆4位機(jī)

圖片來源：wengeixn.com

這顆芯片被定義為 MPU（micro processor unit）微處理器，并沒有叫做微控制器，也就是我們常說的 MCU（micro control unit），原因就是這顆芯片只是一顆純處理單元，ROM、RAM甚至接口這些都是外接芯片，所以這顆芯片是intel 4000系列家族中的一員。

其他三個(gè)成員，也就是配套的

4001，2048 bit的ROM；

4002，20x4 的RAM；

4003，串入并出的擴(kuò)展芯片

整個(gè)4000系列的芯片全部搭配起來，才算是一個(gè)完整的控制器。

但是這樣靠多顆芯片組成的系統(tǒng)，體積、功耗，甚至價(jià)格也會(huì)直線上升，并且無法在一些廉價(jià)和體積受限的設(shè)備上使用。

Part.2

到了1974年，TI 公司推出了 TMS1000，這顆 4 bit 的 MCU內(nèi)置了 1 KB的ROM，64 x 4的 RAM,主頻為 300K左右，雖然沒有我們熟悉的定時(shí)器，通信接口這些功能，但是也是第一顆集成存儲(chǔ)的帶運(yùn)算能力的芯片。

TMS1000 是世界上公認(rèn)的第一顆商用 MCU，從此 MCU 就成了有別于 MPU 的，一個(gè)新的芯片類型就誕生了。

Part.3

這次不聊 MCU 的技術(shù)問題，只想跟大家分享下關(guān)于 MCU 選擇的問題。

MCU 跟 MPU 最大的差別就是在純運(yùn)算處理器的區(qū)別上，加入了各式各樣的外設(shè)，組成了一個(gè)可以獨(dú)立完成某些任務(wù)的片上系統(tǒng)，也就是 SOC。

現(xiàn)在的 MCU 跟 MPU 的區(qū)分已經(jīng)沒有這么明顯，經(jīng)過了快50年的發(fā)展，MCU 的處理性能和外設(shè)性能已經(jīng)有了翻天覆地的變化，而 MPU 也加入了各種各式各樣的外設(shè)。

目前通常是把是否集成存儲(chǔ)器作為區(qū)分 MCU 還是 MPU，或者把能否運(yùn)行大型操作系統(tǒng)作為標(biāo)準(zhǔn)。

例如Linux 能處理復(fù)雜應(yīng)用的處理器所需的 RAM 和 ROM 都是很大的，所以 MCU 一般無法集成，主流的大容量MCU 內(nèi)置程序存儲(chǔ)空間也就大概是在 1-2 M 字節(jié)左右。

MCU 這類芯片，目前細(xì)化成了兩個(gè)類型

【 通用 MCU 】和【 專用 MCU 】

Part.4

通用 MCU 其實(shí)就是一個(gè)大而全的 MCU，什么都能做，能夠覆蓋大部分的應(yīng)用場景。

例如上百 MHZ 的主頻、幾百 K、上 M 的存儲(chǔ)、十幾個(gè)通信接口、幾十個(gè)定時(shí)器、上百個(gè) IO，這樣的大資源的 MCU，就可以覆蓋到足夠多的 MCU 應(yīng)用。

但是這樣的通用 MCU 最大的問題就是————大部分應(yīng)用場景都會(huì)出現(xiàn)用不上的資源，從而造成浪費(fèi)，而用戶也要為這部分用不上的資源買單。

所以現(xiàn)在的通用 MCU，只會(huì)設(shè)定某一些應(yīng)用場景，要知道一顆 MCU 適用的應(yīng)用場景，就必須對應(yīng)用場景的控制器需求很熟悉，才可以知道這顆 MCU 是否適合。

例如出現(xiàn) CAN 接口的 MCU，一般就只有工業(yè)和汽車上用到 CAN，出現(xiàn) ∑-△ ADC 就知道這個(gè)是用于低速的高精度采集應(yīng)用。

例如儀器儀、電子秤等等、高分辨率定時(shí)器，就會(huì)跟電機(jī)、電源這些產(chǎn)品有聯(lián)系。

MCU 廠家會(huì)根據(jù)目標(biāo)應(yīng)用來區(qū)分賣點(diǎn)，這就形成了各式各樣的系列。

例如常見的 STM32，會(huì)分 F0、F4、L0、L4 這些系列，對應(yīng)的不同的處理能力和不同的外設(shè)以及功耗。

Part.5

所以做 MCU 選型的時(shí)候，而并不是看 MCU 適合哪些市場，而是根據(jù)你的需求來選擇 MCU，并不是說這個(gè)型號的 MCU 只能做某個(gè)應(yīng)用。

舉個(gè)例子，你要一顆耐高溫到 125度的 MCU 來做工業(yè)數(shù)據(jù)采集，如果你在工業(yè)級的器件去找，可能很難找到合適的，當(dāng)然 125 度的工業(yè)級也不是沒有，例如 TI 的新出的 MSPM0 系列??(?TI低調(diào)發(fā)布M0+ MCU MSPM0，不止內(nèi)核升級 )?就有耐高溫 125 度的小資源 MCU。

但是選擇還是相對會(huì)非常少，這個(gè)時(shí)候如果你去找汽車級的，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)汽車級 MCU 在 125 度耐溫這個(gè)級別上的選擇就非常的多。

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Part.6

在 ST、NXP 這些 MCU 巨頭已經(jīng)占據(jù)了大部分通用 MCU 主要市場的情況下，新的 MCU 廠家如何加入戰(zhàn)局？

除了提供更具有性價(jià)比的通用 MCU 之外，有一些廠家還會(huì)選擇專用 MCU 來入局。

【專用 MCU 】顧名思義就是一個(gè)專門應(yīng)用在某個(gè)產(chǎn)品上 MCU，其外設(shè)數(shù)量和存儲(chǔ)大小都是針對這個(gè)產(chǎn)品做最優(yōu)的配置，基本很少出現(xiàn)資源浪費(fèi)。

雖然說專用 MCU 是對項(xiàng)目的 MCU 成本的最優(yōu)解，新玩家用這個(gè)入局會(huì)有很大的成本優(yōu)勢，但是畢竟這個(gè)是專用 MCU，如果目標(biāo)應(yīng)用做了升級換代或者市場需求衰減，專用 MCU 就容易砸手里賣不出去，當(dāng)然也會(huì)有一些老樹發(fā)新芽的可能。

在 2016 年左右的時(shí)候一個(gè)戶外LED點(diǎn)陣的市場要求 MCU 的需要同時(shí)有 USB host 和讀 SD 卡功能。熟悉 MCU 的工程師會(huì)知道，一般便宜的 MCU 并不帶 USB host。最后這個(gè)應(yīng)用的最優(yōu)解，是當(dāng)時(shí)已經(jīng)被逐漸淘汰的用在車載音樂播放器上的一顆專用 MCU，剛好車載 MP3 這個(gè)應(yīng)用就有讀 U 盤和 SD 卡的數(shù)據(jù)的需求，當(dāng)時(shí)這顆芯片只要人民幣 4 塊錢左右，而其他的通用 MCU 至少要 7 塊錢。

專用 MCU 見得最多的就是在一些低端玩具、音箱以及小家電上，這些產(chǎn)品的特點(diǎn)就是功能比較統(tǒng)一，應(yīng)用上玩不出太多的花樣。

專用的 MCU 則會(huì)在外設(shè)上做優(yōu)化，例如 IO 口的驅(qū)動(dòng)能力更強(qiáng)可以去點(diǎn)亮 LED，還有加入觸摸按鍵功能可以去做觸摸應(yīng)用，還有串口增加紅外編碼的解碼能力，或者像剛才說的低端 MCU 上使用 USB host 和 SDIO，這些都算是初級的專用 MCU，只是在通用的 MCU 上做了的優(yōu)化配置，跟通用MCU差距還不是特別大，而高級的專用 MCU，會(huì)進(jìn)一步加入一些不常見的外設(shè)以幫助客戶節(jié)省外圍的 BOM。

例如電機(jī) SOC，就會(huì)集成高壓 LDO 和 MOS 驅(qū)動(dòng)器，比如國產(chǎn)的中微半導(dǎo)體的 CMS32M5526。

煙感的 SOC 則匯集煙霧探頭專用的模擬前端和無線SOC，就會(huì)在 MCU 上集成射頻前端。

這樣的專用 MCU，尚且是可以做做其他的應(yīng)用，因?yàn)檫@個(gè)時(shí)候的程序還是可以改的，比如在去年通用 MCU 價(jià)格飛上天的時(shí)候，就有不少人把 Wi-Fi 和藍(lán)牙的專用 MCU 當(dāng)普通 MCU 用，之前我們就拆解過正點(diǎn)原子的電烙鐵用的是一顆藍(lán)牙 SOC 做非藍(lán)牙應(yīng)用。

如果產(chǎn)品可以使用固定的時(shí)序和控制算法來完成，最終的專用 MCU 就會(huì)走到 ASIC，也就是【專用芯片】。

專用芯片里面的程序都是固化好的，一般是 OTP 或者 MTP 的存儲(chǔ)介質(zhì)，又或者壓根就沒有程序，而是專門的數(shù)字邏輯電路，這樣的話就可以達(dá)到控制成本最優(yōu)化。

例如帶算法的無刷風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)芯片，充電寶的協(xié)議芯片、無線充芯片、電子煙芯片等等，很多都是專用芯片，這些專用芯片能把周邊能集成的電路都集成進(jìn)去了，用戶使用起來也相當(dāng)?shù)暮唵?，調(diào)試也非常的方便。

然而這些使用專用芯片的應(yīng)用也是經(jīng)歷了一開始的【通用 MCU 】——【專用 MCU 】，最后才走到的【專用芯片】。

WenGeXin

如果為了成本考慮，或許通用 MCU 的盡頭就是專用芯片，不過集成度越高產(chǎn)品更改升級換代的代價(jià)就越大。

通常只會(huì)在成熟的產(chǎn)品上才會(huì)考慮專用芯片，一般專用芯片只會(huì)在某些單一任務(wù)的應(yīng)用存在，畢竟靈活度不高。

說到底，通用 MCU 是最容易被用戶接受的產(chǎn)品，同時(shí)廠家定義起來也相對的簡單，競爭也最激烈。

專用 MCU 則不會(huì)有這么多廠家入局，畢竟風(fēng)險(xiǎn)大，容易砸手里，如果到專用芯片這一步，可選的廠家就更少了。

大家潛意識里似乎都有一個(gè)觀點(diǎn)，那就是——

“集成度越高就越能證明這個(gè)廠家在這個(gè)領(lǐng)域做得深”

畢竟所有的坑都被踩過了，才會(huì)有最佳的產(chǎn)品。

編輯：黃飛