微控制器是將微型計算機的主要部分集成在一個芯片上的單芯片微型計算機。微控制器誕生于20世紀70年代中期，經(jīng)過20多年的發(fā)展，其成本越來越低，而性能越來越強大，這使其應(yīng)用已經(jīng)無處不在，遍及各個領(lǐng)域。例如電機控制、條碼閱讀器/掃描器、消費類電子、游戲設(shè)備、電話、HVAC、樓宇安全與門禁控制、工業(yè)控制與自動化和白色家電(洗衣機、微波爐)等。

微控制器的特點

1.高度集成:微控制器將多種功能集成在一個芯片上，大大減少了外圍器件的數(shù)量，降低了系統(tǒng)成本，同時也減少了電路板的面積，提高了系統(tǒng)的可靠性。

2.低功耗: 微控制器通常工作在較低的電壓和頻率下，具有很低的功耗特性，適用于電池供電的便攜式設(shè)備。

3.實時性能:微控制器具有較強的實時處理能力，能夠滿足各種實時應(yīng)用場景的需求。

4.豐富的外設(shè)資源: 微控制器通常具備豐富的外設(shè)資源，如GPIO、UART、SPI、12C等通信接口PWM輸出、ADC輸入、定時器/計數(shù)器等模擬/數(shù)字功能，以及各種中斷、復(fù)位等功能

5.易于編程: 微控制器通常支持多種編程語言和開發(fā)環(huán)境，如C語言、匯編語言、Keil、IAR等，使得軟件開發(fā)變得更加簡單快捷。

Intel公司作為最早推出微處理器的公司，同樣也是最早推出微控制器的公司。繼1976年推出MCS-48后，又于1980年推出了MCS-51，為發(fā)展具有良好兼容性的新一代微控制器奠定了良好的基礎(chǔ)。在8051技術(shù)實現(xiàn)開放后，Philips、Atmel、Dallas和Siemens等公司紛紛推出了基于80C5l內(nèi)核(805l的CMC)S版本)的微控制器。這些各具特色的產(chǎn)品能夠滿足大量嵌入式應(yīng)用需求。基于80C51內(nèi)核的微控制器并沒有停止發(fā)展的腳步，例如現(xiàn)在Maxim/Dallas公司提供的DS89C430系列微控制器，其單周期指令速度已經(jīng)提高到了805l的12倍。

MCU(微控制器)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由多個部分組成的，每個部分都有其特定的功能和作用。以下是一個典型的MCU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成：

1. 中央處理器(CPU)：MCU的核心部分，負責(zé)執(zhí)行指令和控制其他組件。CPU通常包含一個或多個處理單元，用于執(zhí)行算術(shù)和邏輯操作。

2. 存儲器：存儲器是MCU中用于存儲數(shù)據(jù)的部件。它通常包括一個或多個存儲單元，用于存儲程序代碼、數(shù)據(jù)和配置信息。存儲器可以分為不同的類型，如隨機訪問存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)和電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)等。

3. 輸入/輸出(I/O)端口：I/O端口是MCU與外部設(shè)備進行通信的接口。它們可以用于接收輸入信號、輸出信號或模擬其他設(shè)備的功能。I/O端口可以是通用輸入/輸出(GPIO)端口、特殊功能輸入/輸出(SPI)端口、I2C端口等。

4. 時鐘和定時器：時鐘和定時器是MCU中用于控制時間和產(chǎn)生定時信號的部件。時鐘通常由一個或多個振蕩器組成，用于產(chǎn)生固定的頻率信號;定時器則是由計數(shù)器和比較器組成的，用于測量時間間隔或產(chǎn)生定時信號。

5. 中斷控制器：中斷控制器是MCU中用于處理異常事件和外部中斷的部件。當(dāng)異常事件或外部中斷發(fā)生時，中斷控制器會通知CPU暫停當(dāng)前任務(wù)，并跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的中斷處理程序進行處理。

6. 調(diào)試和編程接口：調(diào)試和編程接口是MCU中用于調(diào)試和編程的部件。它們通常包括JTAG接口、SWD接口等，用于連接開發(fā)工具和編程器，實現(xiàn)對MCU的調(diào)試和編程操作。

7. 電源管理單元(PMU)：PMU是MCU中用于電源管理的部件。它通常包括一個或多個電壓調(diào)節(jié)器、電源開關(guān)、復(fù)位電路等，用于為MCU提供穩(wěn)定的電源供應(yīng)和復(fù)位信號。

8. 其他特殊功能單元：根據(jù)不同的應(yīng)用需求，MCU中還可能包括其他特殊功能單元，如模擬轉(zhuǎn)換器(ADC)、數(shù)字信號控制器(DSC)、脈寬調(diào)制器(PWM)等。

這些組成部分共同協(xié)作，使MCU能夠?qū)崿F(xiàn)各種復(fù)雜的功能和應(yīng)用。每個部分都有其特定的作用和功能，并且相互之間需要進行協(xié)同工作才能使MCU正常工作。