嵌入式系統
微控制器(Microcontroller, MCU)
微控制器是把一整台小電腦塞進單一晶片:處理器核心、一塊記憶體、再加上一把輸入/輸出腳位,全部烤在一起,因此它幾乎不需要外接任何東西就能獨立運作。如果說桌上型電腦像一座由 CPU、記憶體、顯示卡、儲存裝置各自獨立的大樓組成的校園,那麼 MCU 就是一間什麼都伸手可及的套房。正是這種自給自足的設計,讓一顆 0.5 美元的 MCU 能藏在電動牙刷、恆溫器或車門裡,安靜地把它那一件事做上好幾年。
與微處理器(你筆電裡那顆晶片)不同,MCU 把自己的程式記憶體(快閃記憶體)、工作記憶體(RAM)以及周邊(計時器、ADC、串列埠)全做在同一塊晶粒上,因此只要供電、頂多再加一顆石英振盪器就能甦醒。它的出貨量以十億計:一輛現代汽車裡可能就有 50 到 150 顆。常見的家族包括 8 位元的 AVR(經典 Arduino 用的)、32 位元的 ARM Cortex-M(STM32、NXP、Raspberry Pi Pico 的 RP2040),以及內建 Wi-Fi 的 ESP32。你用 C 或 C++ 撰寫程式,編譯後的碼存進快閃記憶體,晶片每次上電都會跑同一支程式。
微處理器與微控制器的差別是經典考題:微處理器(CPU)周圍需要外接 RAM、儲存與 I/O 晶片;微控制器則把這些全整合到晶片上,以較低的速度與容量,換取低成本、低功耗與極簡單的電路板設計。
又称
另见