（7）可以并行执行多个操作；

（8）支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。

目前有许多微处理器（MPU）逐渐演化为微控制器（MCU）比如arm，因此这些概念开始融合，所以处理器包括CPU，MCU，DSP。

ARM目前是嵌入式处理器的代名词：由CPU，少量的RAM，FLASH，和其它接口封装而组成的。

3 MCU（Microcontroller Unit,微控制器/单片机）

3.1 MCU的概念

MCU是将微型计算机的主要部分（包括CPU，存储器，定时/计数器（Timer/Counter），各种I/O接口）集成在一个芯片上的单芯片微型计算机，实现嵌入式应用，故也称单片机（Single Chip Microcomputer，单片微型计算机）。随后为了满足控制领域的嵌入式应用，单片机中不断扩展一些满足控制要求的电路单元，目前单片机已广泛称为微控制器（MCU）。

也有由微处理器发展的微控制器，比如Intel的386EX就是很成功的80386微处理器的微控制器版本，它与嵌入式应用的微处理器一样，也称为嵌入式微处理器。嵌入式处理器的高端产品有：Advanced RISC Machines公司的ARM、Silicon Graphics公司的MIPS、IBM和Motorola的Power PC 、Intel的X86和i960芯片、AMD的Am386EM、Hitachi的SH RISC芯片。

3.2 MCU的概述

绝大多数现在的单片机都是基于冯·诺伊曼结构的，这种结构清楚地定义了嵌入式系统所必需的四个基本部分：一个中央处理器核心，程序存储器（只读存储器或者闪存）、数据存储器（随机存储器）、一个或者更多的定时/计时器，还有用来与外围设备以及扩展资源进行通信的输入/输出端口，所有这些都被集成在单个集成电路芯片上。

说单片机与通用型中央处理单元芯片不同，是因为前者一般很容易配合最小型的外部支持芯片制成工作计算机，这样就可以很容易的把单片机系统植入装置内部来控制装置了。近年来为了在指令和数据上使用不同的字宽，并提高处理器流水线速度，哈佛结构在微控制器（Microcontroller）和数字信号处理器（Digital Signal Processor, DSP）也逐渐得到了广泛的应用。

传统的微处理器是不允许这么做的。它要完成单片机的工作，就必须连接一些其他芯片。比如说，因为芯片上没有数据存储器，就必须要添加一些RAM的存储芯片，虽然所添加存储器的容量很灵活，但是至少还是要添加。另外还需要添加很多连线来传递芯片之间的数据。与以上的情况相比，单片机的工作则相对独立，一个典型的微控制器只需要一个时钟发生器和很少的RAM和ROM（或者EPROM, E2PROM）就可以在软件和晶振下工作了。同时，微控制器具有丰富的输入输出设备，例如模拟数字转换器

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（Analog-to-Digital Converter, ADC），定时器，串口，以及其他串行通讯接口，比如I2C，SPI（串行周边接口），CAN（控制器局域网）等。通常，这些集成在内部的设备可以通过特殊的指令来操作。

单片机时钟频率通常较同时代的计算机芯片低，但它价格低廉，能够提供充足的程序存储器、丰富的片上接口。某些架构的单片机生产厂商众多，例如8051系列、Z80系列。一些现代的微控制器支持一些内建的高级编程语言，比如BASIC语言、C语言、C++等。

3.3 MCU的分类

根据数据总线宽度可分为8位、16位和32位机；

根据存储器结构可分为哈佛（Harvard）结构和冯·诺伊曼（Von Neumann）结构； 根据内嵌程序存储器的类别可分为OTP、掩膜、EPROM/EEPROM和Flash的MCU；

根据指令结构又可分为CISC(Complex Instruction Set Computer，复杂指令集计算机)和RISC(Reduced Instruction Set Computer，精简指令集计算机)微控制器。

3.4 MCU的架构:CISC架构和RISC架构

基于CISC架构的微控制器除了80C51外，还包括Motorola提供的68HC系列微控制器，这也是大量应用的微控制器系列。

基于RISC架构的微控制器则包括Microchip的PIC系列8位微控制器等。

在16位RISC架构的微控制器中，Maxim公司推出的MAXQ系列微控制器以其高性能、低功耗和卓越的代码执行效率，成为许多需要高精度混合信号处理以及便携式系统和电池供电系统的理想选择。MAXQ2000微控制器是Maxim/Dallas公司推出的一款基于RISC架构的16位微控制器，其指令读取和执行操作在一个周期内完成，而没有流水线操作，这是因为指令既包含了操作码也包括了数据。字母Q表示这款微控制器的一个重要特点便是“安静”，MAXQ架构通过智能化的时钟管理来降低噪声．这意味着MAXQ只向那些需要使用时钟的电路提供时钟，这样既降低了功耗，又为模拟电路的整合提供了一个最安静的环境。它包含液晶显示(LCD)接口，最多可以驱动100或132段(两种版本)。

3.5 常见的MCU

微芯公司的PIC系列出货量居于业界领导者地位；Atmel的51系列及AVR系列种类众多，受支持面广；德州仪器的MSP430系列以低功耗闻名，常用于医疗电子产品及仪器仪表中；瑞萨单片机在日本使用广泛。

（1）ARM公司：ARM 系列MCU （2）Atmel公司：AVR系列MCU Atmel AT91 series (ARM 处理器等)

AT90 series – AVR (Atmel 的高性能RISC 8位单片机，老产品)

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ATmega series – AVR (Atmel 的高性能RISC 8 位单片机，新产品) ATXmega series – AVR (Atmel 的高性能RISC 32 位单片机，新产品) Atmel AT89 series (Intel 8051/MCS51 架构8位单片机) MARC4

（3）Cypress MicroSystems（赛普拉斯微系统公司） CY8C2xxxx (PSoC)

（4）Freescale Semiconductor（飞思卡尔半导体）

8-bit：68HC05 (CPU05)，68HC08 (CPU08)，68HC11 (CPU11)。

16-bit：68HC12 (CPU12)，68HC16 (CPU16)，Freescale DSP56800 (DSPcontroller)。32-bit

Freescale 683XX (CPU32) MPC500

MPC 860 (PowerQUICC)

MPC 8240/8250 (PowerQUICC II) MPC 8540/8555/8560 (PowerQUICC III) （5）Holtek（盛群半导体） HT48FXX Flash I/O type HT48RXX I/O type HT46RXX A/D type HT49RXX LCD type （6）Intel（英特尔）MCU 8-bit： 8XC42 MCS48

MCS51 : Intel 8051系列MCU历史悠久，相容产品众多，使用广泛。 8xC251 16-bit： MCS96系列 MXS296 32-bit：

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i960

（7）Microchip（微芯公司）的PIC系列MCU 8-bit : PIC10，PIC12，PIC16，PIC18。 16-bit : PIC24F，PIC24H，dsPIC30，dsPIC33。 32bit : PIC32 （采用MIPS M4K 核心架构） （8）National Semiconductor（美国国家半导体） COP8 CR16 （9）NEC 78K

（10）NXP Semiconductors（恩智浦半导体，由飞利浦以 Philips Semiconductors 为班底新成立） LPC2000 LPC900 LPC700

（11）Parallax, Inc. BASIC Stamp

（12）Renesas 瑞萨科技系列单片机 Renesas 16-bits Renesas M16C Series Renesas M32C Series Renesas R8C Series Renesas M16C/Tiny Series Renesas R8C/Tiny Series Renesas H8/Tiny Series

（13）ST Microelectronics（意法半导体） STM32 series (ARM Cortex-M3 系列，32位) STM8 series (自主RISC指令集，8 位) （14）SyncMOS 新茂国际科技全系列单片机 SM59RXXA2 8-bits 1T(RISC) SM59DXXG2 8-bits 6T(ISP)

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