Мікропроцесор (MPU) або мікроконтролер (MCU)

У світі електроніки вибирати правильну обчислювальну одиницю для вашого проекту дуже корисно.Два популярні типи невеликих комп'ютерів - це мікроконтролерний блок (MCU) та мікропроцесорний блок (MPU).Хоча обидва використовуються на сучасних пристроях, вони мають різні роботи та мають особливі особливості.Розуміння відмінностей між MCUS та MPU може допомогти вам вибрати найкращий варіант для вашого конкретного проекту, будь то просте завдання управління або складний процес, що важкий.У цій статті буде розглянуто функції, використання та відмінності MCUS та MPU, що надає повний посібник, який допоможе вам зробити розумний вибір.

Каталог

Малюнок 1: Мікропроцесор (MPU) та мікроконтролер (MCU) на платі

Що таке MPU та MCU?

MPU (мікропроцесорний одиниця) та MCU (мікроконтролерний блок) - це обидва типи невеликих комп'ютерів, що використовуються в електронних пристроях, але вони працюють по -різному і мають унікальні функції.

Мікроконтролер (MCU)

Малюнок 2: Мікроконтролер (MCU)

MCU - це невеликий комп'ютерний чіп, зроблений для вирішення конкретних завдань у вбудованій системі.Він поєднує в собі центральну обробку (процесор), пам'ять та інші частини на одному мікросхемі.Процесор діє як мозок MCU, виконуючи інструкції з програмного забезпечення.Пам'ять у MCU зазвичай включає оперативну пам’ять (для тимчасового зберігання даних), так і флеш -пам'ять (для зберігання програмного коду, який працює MCU).Частини, вбудовані в MCU, можуть включати таймери, комунікаційні інтерфейси (наприклад, UART, I2C, SPI), аналого-цифрові перетворювачі (ADC), перетворювачі цифрового аналога (DAC) та інший вхід/вихід (вводу/вивода)функції.

MCUS призначений для виконання конкретних завдань управління в вбудованих системах, таких як управління датчиками, керування двигунами, обробка інтерфейсів користувачів або збирання даних.Вони зазвичай використовуються в додатках, де важливі розміри, використання електроенергії та вартість.Приклади включають домашні прилади, автомобільні системи, медичні пристрої та промислова автоматизація.

Мікропроцесорний одиниця (MPU)

Малюнок 3: Мікропроцесорна одиниця (MPU)

MPU - це більш потужний і гнучкий одиниця обробки порівняно з MCU.На відміну від MCU, MPU не має пам’яті та інших деталей, вбудованих в один і той же чіп.Натомість він покладається на зовнішні компоненти для пам’яті (наприклад, оперативної пам’яті та ПЗУ) та інших частин.Ця установка дозволяє MPU пропонувати більшу потужність та гнучкість обробки, що робить їх придатними для більш складних та вимогливих додатків.

Процесор у MPU, як правило, більш вдосконалений, здатний виконувати кілька завдань та запускати операційні системи, такі як Linux або Windows.Це робить MPU ідеальним для додатків, які потребують багато обчислювальної потужності, багатозадачних можливостей та широкої підтримки програмного забезпечення.Приклади включають персональні комп’ютери, смартфони, планшети та вбудовані системи високого класу.

Первинні відмінності

Означати	MCU	МПУ
Пам'ять	Флеш-пам'ять на мікросхемі	Зовнішній DRAM та NVM
Час запуску	Швидкий	Повільніше через зовнішню пам'ять
Живлення	Рейка з одноразовою напругою	Багаторазові рейки
Периферійні інтерфейси	Обмежена інтегрованою периферією	Широкі параметри зовнішнього підключення
Використання випадків	Вбудовані системи, програми в режимі реального часу	Складні програми на основі ОС, висока пропускна здатність даних

Перспектива застосування

Малюнок 4: Порівняння MPU (мікропроцесорна одиниця) та MCU (мікроконтролер)

Пам'ять та продуктивність

Дивлячись на пам'ять та продуктивність для мікроконтролерів (MCUS) та мікропроцесорних одиниць (MPUS), важливо зрозуміти відмінності в тому, що вони можуть зробити і де вони зазвичай використовуються.

MCU побудований з обмеженою пам’яттю, як правило, близько 2 мегабайт пам'яті програми на мікросхемі.Ця невелика кількість пам'яті обмежує складність програм, які вони можуть запустити.Обмежена пам'ять впливає на не тільки розмір програм, які можна виконати, але і на кількість даних, які можна обробити та зберігати.MCUS розроблені для завдань, які потребують мінімальної потужності пам'яті та обробки, що робить їх ідеальними для простих, повторюваних завдань, таких як управління датчиками, управління функціями апаратного забезпечення низького рівня та виконання систем управління в реальному часі.

З іншого боку, MPU має доступ до значно більшої кількості пам’яті, часто сотні мегабайт або навіть гігабайт DRAM та NAND.Ця велика ємність пам'яті дозволяє MPU обробляти більш складні та ресурсні додаткові програми.Додаткова пам'ять підтримує розширені функції, такі як запуск операційних систем, обробка великих наборів даних, виконання складних алгоритмів та одночасно виконання декількох завдань.Велика потужність пам'яті та обробка робить MPU придатними для таких додатків, як мультимедійна обробка, складні інтерфейси користувачів та високоефективні обчислювальні завдання.

Основна відмінність ємності пам'яті між MCUS та MPU безпосередньо впливає на їхню продуктивність та типи додатків, які вони підходять.MCUS, з обмеженою пам’яттю, чудово підходить для середовищ, де потрібна ефективність та простота, тоді як MPU краще для ситуацій, що вимагають високої обчислювальної потужності та значних ресурсів пам'яті.Ця відмінність визначає ролі, які відіграє в електронних системах, при цьому MCUS зосереджується на контролі та простої автоматизації, а також MPU, що займається складними завданнями обчислень та обробки.

Інтерфейс користувача (інтерфейс користувача)

Мікроконтролерні одиниці (MCUS) ідеально підходять для простих інтерфейсів користувача (UIS), які не потребують екранів високої роздільної здатності.Вони є рентабельними та ефективними для основних завдань.MCU, як правило, має обмежену потужність обробки та пам'ять, що робить її придатною для управління простими дисплеями та поводження з прямими операціями введення/виводу.Приклади додатків включають цифрові годинники, основні термостати та прості прилади, де графічна складність мінімальна.

Мікропроцесорні одиниці (MPU) необхідні для обробки складних та графічних інтерфейсів користувачів з високою роздільною здатністю.MPU забезпечують більше потужності та пам'яті обробки, ніж мікроконтроллерні одиниці (MCUS), які необхідні для управління детальною графікою, інтерфейсами TOT та більш досконалими взаємодіями користувачів.Їх часто використовують на пристроях, які включають вбудовані Тонплівкові транзистор (TFT) РК-контролери, необхідні для візуалізації високоякісних зображень та відео.Програми, які використовують MPUS, включають смартфони, планшети, вдосконалені медичні пристрої та автомобільні інформаційно -розважальні системи.

MCUS та MPU виконують різні цілі на основі складності користувальницького інтерфейсу та графічних вимог.MCU підходить для більш простих інтерфейсів з низькою роздільною здатністю, тоді як MPU потрібні для більш складних графічних інтерфейсів та високої роздільної здатності.

Зв'язок

Мікроконтролерні одиниці (MCUS), як правило, включають загальні периферійні інтерфейси, такі як GPIO (загальний призначений вхід/вихід), UART (універсальний асинхронний приймач/передавач), SPI (серійний периферійний інтерфейс) та I2C (міжінтегрований ланцюг).Ці інтерфейси є достатніми для багатьох основних завдань управління, але мають обмеження при обробці швидкісної комунікації даних.Притаманна конструкція MCUS надає пріоритет простоті та економічній ефективності, що часто призводить до повільнішої швидкості обробки та обмеженої пам'яті.Отже, вони борються за ефективне управління завданнями, що потребують швидких швидкостей передачі даних.

На відміну від цього, мікропроцесорні одиниці (MPUS) розроблені для обробки більш складних та інтенсивних даних.MPU оснащені високошвидкісними периферійними пристроями зв'язку, такими як порти USB 2.0 та Ethernet.Ці периферійні пристрої дозволяють МПУ підтримувати більш швидку швидкість передачі даних, що робить їх добре підходить для додатків, які потребують надійних можливостей обробки даних.MPU часто мають більш високу потужність обробки та більш широкі ресурси пам'яті, що ще більше підвищує їх здатність ефективно керувати швидкісними даними.

Архітектура МПУ дозволяє краще виконувати такі завдання, як мультимедійна обробка, мережа та аналітика даних у режимі реального часу.Ця здатність особливо корисна в сценаріях, коли велика кількість даних потрібно швидко та надійно обробляти, наприклад, у вдосконалених системах автоматизації, складної споживчої електроніки та промислових систем управління.

Хоча MCUS відмінно підходить для простих, недорогих додатків з обмеженими потребами у передачі даних, MPU забезпечує необхідну продуктивність та підключення для більш вимогливих завдань.Ця відмінність робить MPU переважним вибором для швидкісних додаткових даних, що забезпечують ефективне та ефективне управління даними.

Режими живлення та продуктивність

Споживання електроенергії

Мікроконтролери (MCUS) зазвичай використовують меншу потужність, ніж мікропроцесори (MPUS).Це пояснюється тим, що MCU зроблено для ефективного роботи з невеликою енергією, часто маючи різні режими малої потужності, щоб акумулятор тривав довше.Ці режими низької потужності дозволяють MCU знижувати свою потужність багато використовувати, коли система не зайнята або виконує прості завдання.Через це MCU чудово підходить для акумуляторних пристроїв та ситуацій, коли економія енергії дуже важлива.

З іншого боку, мікропроцесори (MPU), як правило, мають більш високе споживання електроенергії завдяки більш складній архітектурі та необхідності більшої обчислювальної потужності.MPU часто вирішують більш вимогливі завдання та виконують складні операційні системи, які потребують більшої енергії.Тому вони включають вдосконалені методи управління живленням для оптимізації використання електроенергії без шкоди для продуктивності.MPU краще підходить для додатків, де продуктивність є основною проблемою, а споживання електроенергії менше обмеження, наприклад, у високоефективних обчисленнях, серверах та певних типах вбудованих систем.

Потужність обробки

MCUS призначений для завдань, які потребують послідовних та своєчасних відповідей.Вони переважають у таких середовищах, як в вбудованих системах для автомобільного контролю, промислової автоматизації та домашньої техніки.Ці підрозділи, як правило, працюють на голій метальній коді або операційній системі в режимі реального часу (RTOS), що дозволяє їм ефективно обробляти обробку в режимі реального часу.Детермінований характер MCU означає, що вони можуть передбачувано керувати завданнями протягом конкретних часових обмежень, що робить їх ідеальними для застосувань.

З іншого боку, MPU підходить для додатків, що вимагають більш високої обчислювальної потужності.Вони здатні запускати повноцінні операційні системи, такі як Linux або Android, забезпечуючи більш широкий спектр функціональних можливостей порівняно з MCUS.MPU знаходяться в більш складних системах, таких як смартфони, планшети та вдосконалені вбудовані системи.Вони пропонують обробку, необхідну для обробки великих наборів даних, одночасно запускають декілька додатків та проведення інтенсивних обчислень.

Вибір між MCU та MPU залежить від того, що потребує ваша програма.Для завдань, що потребують швидких та передбачуваних відповідей, MCU - це правильний вибір.Для додатків, які потребують великої кількості обробки та можуть запускати повні операційні системи, MPU є більш підходящими.

Вибір між MCU та MPU

Вирішуючи між мікроконтролерним блоком (MCU) та мікропроцесорним одиницею (MPU) для вашої програми, потрібно врахувати кілька факторів, щоб забезпечити правильне вибір.

• Складність програми

Для більш простих завдань, які в основному орієнтовані на контроль, такі як діючі датчики, керування двигунами або управління простими входами користувачів, MCU, як правило, достатній.MCU призначені для конкретних завдань з низькою складовою та ефективною для роботи з їх інтегрованими периферійними пристроями та пам’яттю.

З іншого боку, якщо ваша програма є складною та інтенсивною даними, наприклад, запуску розширених алгоритмів, обробка великих наборів даних або обробка високошвидкісних потоків даних, МПУ є більш підходящою.MPU мають більш високу потужність обробки і може керувати складними завданнями та важкими обчислювальними навантаженнями ефективніше, ніж MCUS.

• Вимоги до інтерфейсу користувача

Вибір між MCU та MPU також може залежати від вимог інтерфейсу користувача вашої програми.Для додатків з основними дисплеями, такими як простий текст або базовий графічний вихід, MCU може ефективно керувати цими завданнями.MCUS може обробляти екрани з низькою роздільною здатністю та простими графічними інтерфейсами без особливих напружень щодо їх можливостей обробки.

Однак якщо ваша програма вимагає розширених графічних інтерфейсів, таких як екрани високої роздільної здатності, складні анімації або інтерактивні сенсорні екрани, МПУ-кращий вибір.MPU призначені для обробки більш складної графічної обробки та можуть підтримувати дисплеї високої роздільної здатності та багаті інтерфейси користувача.

• Споживання електроенергії

Споживання електроенергії - ще один великий фактор вибору між MCU та MPU.Для застосувань, де малого електроенергії, таких як пристрої, що працюють на батареї, або енергозберігаючі системи, MCU є ідеальними.MCU змушені використовувати меншу потужність, що робить їх придатними для додатків, де потрібна економія енергії.

Якщо продуктивність має перевагу над споживанням електроенергії у вашій програмі, МПУ є відповідним вибором.MPU, як правило, споживає більше потужності завдяки своїм більш високим можливостям обробки та підтримці складних завдань, але вони пропонують продуктивність, необхідні для вимогливих додатків.

• потреби підключення

Нарешті, розглянемо вимоги до підключення вашої програми.Якщо ваша програма включає швидкісну комунікацію, кілька периферійних інтерфейсів або широкі можливості мережі, МПУ краще оснащений для вирішення цих потреб.MPUS підтримує різні протоколи швидкісного зв'язку та може одночасно керувати декількома периферійними пристроями, що робить їх придатними для додатків, що вимагають надійного зв’язку.

Приклади: Arduino vs. Raspberry Pi

Малюнок 5: Arduino Uno та Raspberry Pi

Arduino та Raspberry Pi - це дві популярні платформи для проектів електроніки, кожен з яких має свої унікальні сильні сторони та додатки.Розуміння їх відмінностей допомагає визначити, який з них краще підходить для конкретного проекту.

Arduino побудований навколо мікроконтролера.Мікроконтролер - це компактна інтегрована схема, призначена для управління конкретною операцією в вбудованій системі.Це робить Arduino ідеальним для простих завдань управління.Він досконалий у завданнях, які потребують точних термінів та роботи в режимі реального часу, таких як дані про читання, керуючи двигунами та управління світлодіодними дисплеями.Платформа Arduino відома своєю простотою використання, з прямим середовищем програмування, яке дозволяє швидко прототипувати та розгорнути.Його простота робить його улюбленим для початківців та навчальних цілей, а також для проектів, де низьке споживання електроенергії є пріоритетним.

З іншого боку, Raspberry Pi заснований на мікропроцесорі, що є більш складним і потужним інтегрованим ланцюгом, здатним одночасно виконувати кілька завдань.Це робить Raspberry Pi придатним для більш складних завдань, що вимагають більш високої потужності обробки.Він запускає повну операційну систему, як правило, версію Linux, що дозволяє виконувати завдання, подібні до настільного комп'ютера.Raspberry Pi може обробляти веб -перегляд, передачу відео та навіть запускати програмне забезпечення, наприклад, текстові процесори та електронні таблиці.Його здатність взаємодіяти з різними периферійними пристроями та підтримка декількох мов програмування робить його універсальним для широкого спектру додатків, від домашньої автоматизації та робототехніки до медіа -центрів та мережевих серверів.

Arduino, зі своїм мікроконтролером, найкраще підходить для простих завдань управління в режимі реального часу, тоді як Raspberry Pi з його мікропроцесором підходить для більш складних додатків, які потребують великої кількості обробки.Знання цих основних відмінностей допомагає вибрати правильну платформу для потреб вашого проекту.

Висновок

Вибір між мікропроцесорним одиницею (MPU) та мікроконтролерним блоком (MCU) залежить від того, що потребує ваш проект.MCU ідеально підходить для простих завдань, які потребують низької потужності і дешеві.Вони чудово підходять для робочих місць, де економити енергію та зберігати речі простими питаннями, як у домашніх приладах, системах автомобілів та основних контрольних користувачів.На руці MPU надає вам більше потужності та гнучкості обробки, що робить їх корисними для складних та важких даних.Вони можуть обробляти високоякісну графіку, вдосконалені розрахунки та багатозадачність, які корисні для таких пристроїв, як смартфони, планшети та систем високого класу.Знання цих відмінностей допомагає вибрати потрібну частину для свого проекту, переконавшись, що він працює добре та ефективно.

Часті запитання [FAQ]

1. Чи може мікроконтролер замінити мікропроцесор?

Ні, мікроконтролер не може замінити мікропроцесор у завданнях, що вимагають високої обчислювальної потужності та складних операційних систем.Мікроконтролери розроблені для конкретних, простих завдань управління з інтегрованими периферійними пристроями, тоді як мікропроцесори обробляють більш вимогливі програми із зовнішніми компонентами.

2. Чи є Raspberry Pi мікроконтролер чи мікропроцесор?

Raspberry Pi - мікропроцесор.Він використовує мікропроцесорний одиницю (MPU) і запускає повну операційну систему, що робить його придатним для складних завдань, які потребують високої потужності та багатозадачності.

3. Яка різниця між MCU та MPU?

MCU (мікроконтролер) інтегрує процесор, пам'ять та периферійні пристрої на один мікросхему, призначений для конкретних завдань управління.МПУ (мікропроцесорний одиниця) покладається на зовнішні компоненти для пам'яті та периферійних пристроїв, пропонуючи більшу потужність обробки та гнучкість для складних додатків.

4. Що швидше, мікропроцесор або мікроконтролер?

Мікропроцесор, як правило, швидший, ніж мікроконтролер.Мікропроцесори розроблені для високошвидкісної обробки даних і можуть виконувати більш складні завдання, тоді як мікроконтролерів оптимізовані для конкретних завдань управління з меншими потребами в обробці.

5. Чи є мікроконтролер процесором?

Мікроконтролер включає процесор разом із пам'яттю та периферійними пристроями на одному мікросхемі.Хоча він має процесор як частина своєї архітектури, це не просто процесор;Це повна обчислювальна система, призначена для конкретних завдань.