比较常用的单片机系列

MCS-51系列及与之兼容的80C51系列单片机

在我国使用最多的是Intel公司的MCS-51系列单片机。MCS-51系列单片机虽然是8位单片机，但它品种齐全、兼容性强、性价比高，且软硬件应用设计资料丰富，已为广大工程技术人员所熟悉，因此在我国得到了广泛的应用。

MCS是Intel公司的注册商标。凡Intel公司生产的以8051为核心单元的其他派生单片机都可以称为MCS-51系列，有时简称为51系列。MCS-51系列单片机包括8031、8051、87513个基本型和对应的低功耗型80C31、80C51、87C51。

MCS-51系列及80C51单片机有多种品种。它们的引脚及指令系统相互兼容，主要在内部结构上有所区别。最常用的51系列单片机是8051和AT89C51(如图1-2所示)等。

AT89C51具有片内E2PROM，是真正的单片机，由于不需要外接EPROM，所以应用非常普遍。8031、8051片内没有EPROM，但它价格很低，软硬件系统开发成熟，所以应用也非常广泛。目前51系列的产品大多是8031、8051和AT89C51等。

除了Intel公司，还有Atmel、Winbond、Philips、TEMIC、ISSI和LG等公司都生产兼容80C51的产品。

宏晶公司生产的STC89C5lRC单片机为低电压、高性能的CMOS 8 位单片机，片内含2Kbyte的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和128byte的随机存取数据存储器(RAM)，工作电压为2.7V～6V，还含有2个16位的定时器，6 个内部中断源，可编程的串口 UART，兼容标准 MCS-51 指令系统。片内置有通用 8 位中央处理器和Flash存储单元，封装只有40针，体积比较小，工作温度为-40℃～+85℃。

STC89C5lRC单片机可以利用STC-ISP软件方便地实现在线烧写程序。本书使用的实验开发板采用的就是STC89C5lRC单片机。

TI公司的超低功耗Flash型MSP430系列单片机

有业界最佳“绿色微控制器(Green MCUs)”称号的 TI 公司的 MSP430 Flash 系列单片机，是目前业界所有内部集成闪速存储器(Flash ROM)产品中功耗最低的，消耗功率仅为其他闪速微控制器(Flash MCUs)的 1/5。在 3V 工作电压下其耗电电流低于 350μA/MHz，待机模式仅为 1.5μA/MHz，具有 5 种节能模式。该系列产品的工作温度范围为-40℃～85℃，可满足工业应用要求。MSP430 微控制器可广泛地应用于煤气表、水表、电子电度表、医疗仪器、火警智能探头、通信产品、家庭自动化产品、便携式监视器及其他低耗能产品。由于MSP430微控制器的功耗极低，可设计出只需一块电池就可以使用长达10年的仪表应用产品，因此，MSP430 Flash系列是不可多得的高性价比单片机。

OKI低电压低功耗单片机

OKI公司的高性价比4位机MSM64K系列也是低功耗低电压的微控制器，其工作电压可低至1.25V，使用32kHz的工作频率，工作电流可低至3μA～5μA，HALT(关断)模式下小于1μA，而其功能却并不逊色。MSM64K系列单片机片内集成了LCD(液晶显示器)驱动器，可方便地与液晶显示器连接，且具有片内掩模(Mask)的程序存储器，有些型号还带有串口、RC振荡器、看门狗、模数转换器(ADC)、脉宽调制(PWM)等，几乎不需要外扩芯片即可满足应用，其工作温度范围可达-40℃～85℃，提供PGA封装和裸片。该系列微控制器应用广泛，适用于使用LCD显示、电池供电的设备，如掌上游戏机、便携式仪表(体温计、湿度计)、智能探头、定时器(时钟)等低成本、低功耗的产品。

ST公司的ST62系列单片机

美国ST微电子公司是一家独立的全球性公司，专门从事半导体集成电路的设计、生产、制造和销售，以及生产各种微电子应用中的分立器件。应用领域涉及电子通信系统、计算机系统、消费类产品、汽车应用、工业自动化和控制系统等。ST公司可提供满足各种需要的单片机或微控制器，其中ST62系列8位单片机以其简单、灵活、价低格等特点，特别适用于汽车、工业、消费领域的嵌入式微控制系统。ST62系列提供多种不同规格的单片机以满足各种需要，存储器从1KB到8KB，有ROM、OTP、EPROM、E2PROM、Flash E2PROM，I/O接口从9个到22 个，引脚从16 个到42个，还有 ADC、LCD 驱动、看门狗、定时器、串行口、电压监控等部件。ST62 单片机采用独特的制造工艺和技术，大大提高了抗干扰能力，能适应于各种恶劣环境。

AD公司的带A/D与D/A转换器的单片机

ADμC812是AD公司推出的全集成12位数据采集系统，片内集成了8路12位高性能的自校准ADC、2路12位DAC和与80C51指令兼容的8位MCU。AD公司最近又推出了16位和24位ADC的ADμC816和ADμC824，其他性能特性与ADμC812基本相同。

ADμC812 MCU 包括8KB的Flash程序存储器、640B 的Flash数据存储器、256B 的RAM和与80C51 兼容的内核。并且具有看门狗定时器、电源监视器及ADC DMA 功能，32 个可编程I/O接口、I2C/SPI兼容和标准UART串行通信接口。芯片具有正常、空闲和掉电三种工作模式，非常适合低功耗应用的电源管理方案，如智能传感器、电池供电系统(可移动PC、手持仪器、终端)、瞬时捕捉系统、DAS和通信系统等。

如果你对MCU一无所知，这篇绝佳的扫盲文奉上

2018年开始了，好文章从干货开始。火了好多年的物联网，真的已经来了吗？反正，各界芯片大佬都在全力推出MCU，响应物联网需求···

2018，MCU缺货涨价延续

诸多原因显示，MCU在2018年将继续缺货。

1、汽车电子及物联网大量导入MCU架构，需求爆发

2、ST、TI、瑞萨等IDM厂产能不足，导致交期拉长。据悉，不少MCU厂商产品交期都从4个月延长至6个月，日本MCU厂商更是拉长至9个月。

3、原材料的上涨。目前已经有晶圆厂宣布涨价，可能会对MCU造成涨价缺货。

什么是MCU?

MCU，中文简称单片机。即将CPU、存储器（RAM和ROM）、多种I/O接口等集成在一片芯片上，形成的芯片级计算机。

CPU：包括运算器、控制器和寄存器组。是MCU内部的核心部件，由运算部件和控制部件两大部分组成。

前者能完成数据的算术逻辑运算、位变量处理和数据传送操作，后者是按一定时序协调工作，是分析和执行指令的部件。

存储器：包括ROM和RAM。ROM程序存储器，MCU的工作是按事先编制好的程序一条条循序执行的，ROM程序存储器即用来存放已编的程序(系统程序由制造厂家编制和写入)。

存储数据掉电后不消失。ROM又分为片内存储器和片外(扩展)存储器两种。

RAM数据存储器，在程序运行过程中可以随时写入数据，又可以随时读出数据。存储数据在掉电后不能保持。RAM也分为片内数据存储器和片外(扩展)存储器两种。

I/O接口：与外部输入、输出(电路)设备相连接。PO/P1/P2/P3等数字I/O接口，内部电路含端口锁存器、输出驱动器和输入缓冲器等电路。

4位、8位、16位、32位、64位MCU的用途

物联网驱动

物联网行业兴起，是MCU发展的一大驱动力。比如医疗电子用品、个人健康监测产品等都需要低功耗、长时间使用、无线通信的产品，然而这些都必须倚赖MCU来实现。

MCU作为物联网的核心零组件，无论在市场规模，还是技术要求上都得到了进一步的发展。

32bit MCU成主流

早期MCU架构多是8位为主(例如Intel 8051系列、Atmel AT8/TS8系列、Labs EFM8系列等)，且整合开发环境(IDE)也是以8位为主。

随着物联网时代任务的复杂化，对计算能力越来越高促使MCU开始迈向16或32位来设计，与此同时相关的软件开发环境也提升到32位，甚至做到可以向下兼容，让开发环境不受限于硬件，以提供更具弹性的开发空间。

低功耗成核心竞争力

当前市面上各种移动电子产品最令人诟病的一点莫过于需要频繁充电，各家智能手机/手环厂商都在努力的降低功耗，提升续航能力。

功耗的限制使得产品设计时许多功能被牺牲。而对于物联网世界里数量更为庞大的无线传感节点，功耗和续航时间更是直接关系到产品的可行性。

比如在散布在桥梁或者隧道中用于检测位移形变的传感器节点，数量庞大且只能依靠电池供电，要求电池续航时间通常达十年以上，这对MCU的功耗提出了非常苛刻的要求。

而如何在低功耗的前提下又能实现较高的运算能力，成为摆在MCU厂商面前的一道难题。目前几乎所有的主流厂商都瞄准了这一市场需求，纷纷推出各自的超低功耗MCU。

高整合度 MCU+成趋势

物联网对于其中每个节点最理想的要求是智能化，即能够通过传感器感知外界信息，通过处理器进行数据运算，通过无线通讯模块发送/接收数据。

因此，集成传感器+MCU+无线模块的方案始终是各MCU厂商的追求。更有甚者，对于一些相对容易实现整合的传感器类型，如触摸屏控制器、加速度计、陀螺仪等，某些技术实力强大的厂商已经实现了与MCU整合的单芯片SOC/SIP。

当然由于传感器和无线通讯技术的多样性，以及工艺技术上的差异，一味的SIP或SOC整合可能并不一定是明智之举（如气体传感器、温湿度传感器整合方案就较为困难）,但厂商提供MCU+的整体解决方案已经成为毫无疑问的必然趋势。

市场现状

2015年开始，为争夺市场份额，布局强劲增长的物联网应用，MCU主要厂商之间发生了数起大规模并购。

根据市场调研机构IC Insights的统计，从收购完成合并后的销售数据看， NXP、Microchip和Cypress2016年MCU产品线销售额同比大幅增长，排名也相应上升。

未进行大规模收购的MCU厂商则表现平平，只有个位数的增长，比如ST和TI，有的出现了大幅下降，比如Samsung。

图：2016全球MCU 市场格局

从上图我们还看到，8大MCU厂商全球市场份额合计达到了88%，这也就是说除了几大MCU 外，小的MCU公司市场份额非常小。

IC Insights 研究报告说，MCU市场将于2020年达到高峰，销售额达到209亿美元，销售267亿颗芯片。

针对这样的市场形势，ST给自己定下目标是2020年销售额将到达40亿美元，从目前市场10%份额增长到20%分额。

图：2013-2020全球MCU市场预估

八大MCU厂商

1、NXP

NXP(恩智浦)公司传统的MCU是基于80C51内核的MCU，嵌入了掉电检测、模拟以及片内RC振荡器等功能，这使51LPC在高集成度、低成本、低功耗的应用设计中可以满足多方面的性能要求。在2015年，恩智浦75%的MCU营收是来自用在智能卡的8位和16位MCU。

收购飞思卡尔之后，NXP从2015年全球第六大MCU供应商来到了榜首的位置，市场份额也高达19%，营收额达到29亿美元。在收购了飞思卡尔之后，NXP的MCU转向32位MCU的的嵌入式控制应用，汽车电子领域更是其重点领域。NXP和飞思卡尔都开发了大量32位的ARM Cortex-M MCU。

2、Renesas

世界首屈一指的MCU供应商，名副其实的MCU之王。

2003年4月1日，日立与三菱电机之间进行业务重组，成立了瑞萨科技。2010年瑞萨科技又与NEC整合，成立了新的瑞萨电子。

新生的瑞萨电子以强大的研发实力，设计开发平台、多种制造技术为基础，积极推动和加强MCU、系统LSI、模拟及功率半导体器件三大产品领域的发展。

3、Microchip （收购Atmel）

全球领先的单片机和模拟半导体供应商。2006到2009年占据第一。2016年1月19日，Microchip从Dialog那里抢婚成功，宣布成功收购Atmel，总值达35.6亿美元。

成功收购Atmel的Microchip在短短不到两个月的时间内就又爬升至MCU市场第三的位置。

4、Samsung

三星2016年MCU市场份额12%，位居第四。三星有KS51和KS57系列4位MCU，KS86和KS88系列8位MCU，KS17系列16位MCU和KS32系列32位MCU。三星MCU为OTP型ISP在片编程功能。在4位机上采用NEC的技术，8位机上引进Zilog公司Z8的技术，在32位机上购买了ARM7内核，还有DEC的技术、东芝的技术等。其单片机裸片的价格相当有竞争力。

5、ST

1988年6月成立，是由意大利的SGS微电子公司和法国Thomson半导体公司合并而成。1998年5月，SGS-THOMSON Microelectronics将公司名称改为意法半导体有限公司。意法半导体是全球微电子应用领域内开发及提供半导体解决方案的领导者，STM32系列ARM Cortex-M*单片机，更是占据了行业半壁江山。

6、Infineon

为数不多的能全面涵盖汽车领域最重要应用的汽车半导体制造商之一。

1999年4月成立于德国慕尼黑，前身是西门子集团的半导体部门，于1999年独立，2000年上市。拥有广博的产品组合，包括微控制器、智能传感器、射频收发IC、雷达以及分立式和集成式功率半导体。MCU在汽车电子，工控、医疗领域非常知名。

7、TI

一家全球性半导体设计与制造公司， 业务覆盖超过 35 个国家，服务全球各地超过 10 万家客户，拥有 85 年的创新历史，超过 10 万种模拟集成电路、嵌入式处理器以及软件和工具，业界最大的销售和支持团队。

TI的MSP320曾经是风靡一时的数字集成电路，后来随着公司的转型，MCU开始下滑。如今，随着新产品的推出，TI的MCU又有卷土重来的势头。

8、Cypress+Spansion

Cypress1982年成立，公司生产高性能IC产品，用于数据传输、远程通讯、PC和军用系统，在纽约股票交易所上市。2015年3月12日，赛普拉斯半导体公司和飞索半导体(Spansion)公司宣布，两家公司价值50亿美元的全股票免税合并交易已告完成。此项合并诞生了营业额20亿美元的全球MCU及嵌入式系统专用存储器市场领导者，汽车用MCU及存储器排名第三。

以上列出的是2016年海外MCU厂商排名，不过目前大陆已经有非常多优秀的MCU厂商，如灵动微、航顺芯片、贝特莱等等。

大陆MCU厂商正在崛起，也不断开始有厂商能提供中高级32位MCU，而随着汽车电子和物联网大量导入MCU，需求可能呈爆发式增长，相信国产MCU品牌将进入发展黄金期。

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