微控制器的工作原理

如本指南引言所述，微控制器单元（MCU）本质上是一台完全嵌入至单个集成电路的非常小的计算机（即芯片）。

基于这一点，微控制器有点类似于片上系统(SoC)，即用于家用计算机的系统，基本采用英特尔或AMD产品。但微控制器的复杂性要比普通的SoC（SoC的众多核心组件通常包含一个或多个微控制器）小得多。

微控制器的运行方式与简单的SoC非常类似，它们可以通过多种不同的通信协议来检测外部刺激或状况，并对其做出反应。这些协议包括USB、触摸响应、环境传感器等。

当用户通过编程以对某些输入或信号检测做出反应时，可以使用MCU在多样的功能和应用程序阵列中执行响应行为。这些行为包括简单的输入输出（I/O）触发器和组件控制算法，还可以影响更为复杂的完全集成系统的其他组件。

本入门指南并不旨在对微控制器的确切工作方式进行全面细分，其更多的是概述MCU的用途。如果您想学习如何为特定任务编程和操作微控制器，可以在线查找有用指南。

如果您想要了解MCU的工作原理，尤其是MCU与类似组件（例如微处理器）之间的差异，那您有必要了解一下微控制器的物理构成。

由于微控制器实际上是嵌入在单个集成芯片上的简单微型计算机，所以它需要的基本组件与大型复杂"计算机"的组件相同，例如：

CPU（中央处理器）

本质上是微型计算机的"大脑"，是控制和监测MCU内部过程的微处理器

负责读取和执行所有正在执行的逻辑/数学功能

RAM（随机存取存储器）

仅在通电时使用的临时存储，用于运行和计算MCU通知执行的程序

使用中不断被覆盖

ROM（只读存储器）

预先编写的"永久"内存，未通电也可以保留

指导MCU如何在被询问时执行其程序

内部振荡器（MCU的主计时器）

该组件用作微控制器的核心时钟，并控制其内部过程的执行节奏

与其他计时器一样，它们会跟踪给定过程中流逝的时间，并帮助MCU以指定的时间间隔开始和结束特定功能

I/O（输入/输出）端口

一个或多个通信端口，通常为连接引脚形式

MCU可以通过这些端口链接到其他组件和电路，以实现输入/输出数据信号和电源的流动

外围控制器芯片（其他可选配件和组件）

根据MCU需要执行的任务而定

其他计时器和计数器、脉宽调制（PWM）节点、模数转换器、数模转换器、众多数据捕获模块、其他I/O选项等

但与个人计算机配置的同类SoC相比，所有这些微控制器组件的范围/容量都大大减小。MCU通常用于控制吹风机或计算器等基本行为，但对于更复杂的机器（如完整的计算机），它将无法胜任。

更多微控制器内容，请访问RS PRO。