MCU的架构详解

　　Microcontroller（微控制器）又可简称MCU或μC，也有人称为单芯片微控制器（Single Chip Microcontroller），将ROM、RAM、CPU、I/O集合在同一个芯片中，为不同的应用场合做不同组合控制。微控制器在经过这几年不断地研究，发展，历经4位，8位，到现在的16位及32位，甚至64位。产品的成熟度，以及投入厂商之多，应用范围之广，真可谓之空前。目前在国外大厂因

　　开发较早，产品线广，所以技术领先，而本土厂商则以多功能为产品导向取胜。但不可讳言的，本土厂商的价格战是对外商造成威胁的关键因素。 由于制程的改进，8位MCU与4位MCU价差相去无几，8位已渐成为市场主流；针对4位MCU，大部份供货商采接单生产，目前4位MCU大部份应用在计算器、车表、车用防盗装置、呼叫器、无线电话、CD Player、LCD驱动控制器、LCD Game、儿童玩具、磅秤、充电器、胎压计、温湿度计、遥控器及傻瓜相机等；8位MCU大部份应用在电表、马达控制器、电动玩具机、变频式冷气机、呼叫器、传真机、来电辨识器（Caller ID）、电话录音机、CRT Display、键盘及USB等；16位MCU大部份应用在行动电话、数字相机及摄录放影机等；32位MCU大部份应用在Modem、GPS、PDA、HPC、STB、Hub、Bridge、 Router、工作站、ISDN电话、激光打印机与彩色传真机；64位MCU大部份应用在高阶工作站、多媒体互动系统、高级电视游乐器（如SEGA的Dreamcast及Nintendo的GameBoy）及高级终端机等。

　　而在MCU开发方面，以架构而言，可分为两大主流;RISC（如HOLTEK HT48XXX系列）与CISC（如华邦W78系列）。 RISC （Reduced InstrucTIon Set Computer） 代表MCU的所有指令都是利用一些简单的指令组成的，简单的指令代表 MCU 的线路可以尽量做到最佳化，而提高执行速率，相对的使得一个指令所需的时间减到最短。HOLTEK的HT46XX（A/D MCU系列） HT47XX（R to F MCU系列） HT48XX（一般I/O MCU系列） HT49XX（LCD MCU系列） 便是采用 RISC 结构来设计。不管是 RISC 或是 CISC（Complex InstrucTIon Set Computer），设计MCU的目的便是为人类服务的，对于 RISC 来说，因为指令集的精简，所以许多工作都必须组合简单的指令，而针对较复杂组合的工作便需要由『编译程序』（compiler） 来执行，而 CISC MCU因为硬件所提供的指令集较多，所以许多工作都能够以一个或是数个指令来代替，compiler 的工作因而减少许多。

　　以一个数值运算程序来说，使用 CISC 指令集的MCU运算对于一个积分表达式可能只需要十个机器指令，而 RISC MCU在执行相同的程序时，却因为CPU 本身不提供浮点数乘法的指令，所以可能需要执行上百个机器指令 （但每一个指令可能只需要 CISC 指令十分之一的时间），而由程序语言转换成机器指令的动作是由程序语言的 Compiler 来执行，所以在 RISC MCU的Compiler 便会较复杂 。因为同样一个高级语言 A=B*C 的运算，在 RISC MCU转换为机器指令可能有许多种组合，而每一种组合的『时间/空间』组合都不尽相同。 所以 RISC 与 CISC 的取舍之间，似乎也是MCU硬件架构与软件（Compiler） 的平衡之争，应该没有绝对优势的一方，只能说因应不同的需求而有不同的产品，例如工作单纯的打印机核心 MCU，便适合使用效能稳定，但单位指令效率较佳的 RISC MCU。

　　MCU的基本构架：

　　以架构而言，MCU可分为两大主流∶RISC与CISC。RISC （Reduced InstrucTIon Set Computer）代表MCU的所有指令都是利用一些简单的指令组成的，简单指令代表MCU的线路可以尽量做到最佳化，提高执行速率可使指令所需的时间减到最短。HOLTEK公司的HT46XX、HT47XX、HT48XX、HT49XX便是采用 RISC结构来设计。

　　不管是RISC或是CISC（Complex InstrucTIon Set Computer），设计MCU的目的都是为人类服务的，对於RISC来说，因为指令集的精简，所以许多工作都必须组合简单的指令，而针对较复杂组合的工作便需要由"编译程序 （compiler）"来执行，而CISC MCU因为硬体所提供的指令集较多，所以许多工作都能够以一个或是数个指令来代替，编译程序的工作因而减少许多。

　　一般来说，MCU基本架构包括有程式记忆体（Program ROM）、累积器（Accumulator）、寄存器（Register）、堆叠（Stack）及堆叠指标（Stack Pointer）、I/O口、定时/定时/计数器、中断（Interrupt）。MCU还可以加挂一些周边资源，以扩充和延伸MCU的功能，这也正是系统设计工程师实现"产品差异化"的关键。这些周边资源包括：

　　1、串行输出（Serial I/O）

MCU内含Serial I/O是为了