MCUはMicrocontroller Unitの略称です。中国語ではマイクロコントローラと呼ばれ、一般的にはシングルチップマイクロコンピュータとして知られています。マイクロコントローラ（MCU）とは、CPUの周波数と仕様を適切に低減し、メモリ、カウンタ、USB、A/D変換、UART、PLC、DMA、さらにはLCDドライバ回路などの周辺インターフェースを1つのチップに統合してチップレベルのコンピュータを形成するものです。これにより、携帯電話、PC周辺機器、リモコン、車載エレクトロニクス、産業用ステッピングモーター、ロボットアーム制御など、さまざまなアプリケーションに対してさまざまな組み合わせの制御を実行できます。これらはすべてMCUの例です。


       

1

マイクロコントローラの開発に関する簡単な歴史          
 

マイクロコントローラの歴史は長くはないが、非常に急速に発展してきた。その生産と開発は、一般的にマイクロプロセッサ（CPU）の生産と開発と同期している。1971年にアメリカのインテル社が初めて4ビットマイクロプロセッサを発表して以来、その発展は大きく5つの段階に分けられる。以下では、インテル社によるマイクロコントローラの開発について紹介する。

  1971〜1976マイクロコントローラの開発初期段階。1971年11月、インテルは、RAM、ROM、シフトレジスタを搭載した、1チップあたり2,000個のトランジスタを集積した4ビットマイクロプロセッサであるIntel 4004を初めて設計し、最初のMCS-4マイクロプロセッサを形成した。その後、8ビットマイクロプロセッサであるIntel 8008を発表し、他の企業からも8ビットマイクロプロセッサが発売された。  
  1976〜1980Low-performance microcontroller stage. Represented by the MCS-48 series launched by Intel in 1976, it uses a monolithic structure that integrates an 8-bit CPU, 8-bit parallel I/O interface, 8-bit timer/counter, RAM and ROM on a semiconductor chip. Although its addressing range is limited (no more than 4 KB), there is no serial I/O, RAM and ROM capacity is small, and the interrupt system is relatively simple, but its functions can meet the needs of general industrial control and intelligent instruments and meters.  
  1980〜1983高性能マイクロコントローラ段階。この段階で登場する高性能8ビットマイクロコントローラは、一般的にシリアルポート、多段階割り込み処理システム、複数の16ビットタイマー／カウンタを備えています。オンチップRAMとROMの容量が増加し、アドレス範囲は最大64KBに達します。一部のチップにはA/D変換インターフェースも搭載されています。  
  1983年～1980年代後半16ビットマイクロコントローラの登場。1983年、インテルは高性能16ビットマイクロコントローラMCS-96シリーズを発表しました。最新の製造技術を採用したことで、チップ集積度は1チップあたり12万個のトランジスタという高水準を実現しています。  
  1990sマイクロコントローラは、集積度、機能性、速度、信頼性、応用分野など、あらゆる面でより高いレベルへと発展している。

2

シングルチップマイクロコンピュータの分類と応用

MCUは以下のように分類できます。オンチップROMタイプなし(NAIST) とWith on-chip ROM typeTwo kinds. For chips without on-chip ROM, an external EPROM must be connected before they can be used (typically 8031); chips with on-chip ROM are divided into on-chip EPROM type (typical chip is 87C51), MASK on-chip mask ROM type (typical chip is 8051), on-chip Flash type (typical chip is 89C51) and other types.  
に分けることができますユニバーサル(NAIST) と特殊タイプ;According to the width of the data bus and the length of data bytes that can be processed at one time, it can be divided into8、16、32ビットMCU。  
現在、国内で最も規模の大きいMCUアプリケーション市場は家電フィールド、続いてIndustrial field, and automotive electronics market家電製品には、家庭用電化製品、テレビ、ゲーム機、オーディオ・ビデオシステムなどが含まれます。産業分野には、スマートホーム、自動化、医療機器、新エネルギーの発電・配電などが含まれます。自動車分野には、自動車のパワートレインおよび安全制御システムが含まれます。

       

3

マイクロコントローラの基本機能

   

ほとんどのMCUにおいて、以下の機能は最も一般的で基本的なものです。MCUの種類によって説明の仕方は異なる場合がありますが、基本的には同じです。

  1. タイマー：Although there are many types of TImers, they can be summarized into two major categories:One type is TImer with fixed time intervals,つまり、タイミング時間はシステムによって設定され、ユーザープログラムで制御することはできません。システムは、32Hz、16Hz、8Hzなど、ユーザープログラムが選択できるいくつかの固定時間間隔のみを提供します。このタイプのタイマーは4ビットMCUで一般的であるため、クロック、タイミング、その他の関連機能の実装に使用できます。  
  The other type is Programmable Timer (programmable timer).その名の通り、このタイプのタイマーのタイミングはユーザープログラムで制御できます。制御方法としては、クロックソースの選択、周波数分割（プリスケール）の選択、プリセット値の設定などがあります。一部のMCUはこれら3つすべてを同時に備えていますが、他のMCUは1つまたは2つしか備えていない場合があります。このタイプのタイマーの用途は非常に柔軟で、実際の使用方法も常に変化しています。最も一般的な用途の1つは、PWM出力の実装に​​使用することです。  
クロックソースを自由に選択できるため、このタイプのタイマーは一般的にイベントカウンターと組み合わせて使用​​されます。  
  2. IOポート:どのMCUにも一定数のIOポートがあります。IOポートがないと、MCUは外部との通信チャネルを失います。IOポートの構成可能性に応じて、以下のタイプに分類できます。
  純粋な入力ポートまたは純粋な出力ポート：This type of IO port is determined by the MCU hardware design and can only be input or output. Software cannot be used for real-time settings.  
  IOポートを直接読み書きする：For example, the IO port of MCS-51 belongs to this type of IO port. When the read IO port instruction is executed, it is an input port; when the write IO port instruction is executed, it is automatically an output port.  
  Programming to set the input and output direction:このタイプのIOポートの入出力は、実際のニーズに応じてプログラムによって設定されます。アプリケーションは比較的柔軟性があり、I2Cバス、各種LCD、LEDドライバ制御バスなど、いくつかのバスレベルのアプリケーションを実現できます。  
IOポートを使用する際に留意すべき重要な点は次のとおりです。入力ポートについては、フローティング状態にならないように明確なレベル信号が必要です（これはプルアップ抵抗またはプルダウン抵抗を追加することで実現できます）。出力ポートについては、出力ステータスレベルは外部接続条件を考慮し、スタンバイ状態または静止状態ではプルアップ電流やシンク電流が発生しないようにする必要があります。  
  3. External interrupt:外部割り込みは、ほとんどのMCUの基本機能でもあります。これらは一般的に、信号のリアルタイムトリガー、データサンプリング、およびステータス検出に使用されます。割り込み方式には、立ち上がりエッジトリガー、立ち下がりエッジトリガー、およびレベルトリガーがあります。外部割り込みは通常、入力ポートを介して実装されます。IOポートの場合、その割り込み機能は入力に設定されている場合にのみオンになります。出力ポートの場合、外部割り込み機能は自動的にオフになります（ATMELのATinyシリーズには例外があり、出力ポートの場合でも割り込み機能をトリガーできます）。外部割り込みのアプリケーションは次のとおりです。
  外部トリガー信号の検出：一つはサイリスタ制御や突発的な信号検出など、リアルタイムの要求に基づくものであり、もう一つは省電力の必要性に基づくものである。  
  信号周波数の測定：信号の見落としを防ぐためには、外部割り込みが理想的な選択肢です。  
  データのデコード：リモートコントロールアプリケーションの分野では、設計コストを削減するために、マンチェスター符号化やPWM符号化などの様々な符号化データを復号化するためのソフトウェアを使用することがしばしば必要となる。  
  キー検出とシステム起動：スリープ状態に入ったMCUは、通常、外部割り込みによって起動させる必要があります。最も基本的な形式はボタンであり、レベルの変化はボタンの操作によって引き起こされます。  
  4. 通信インターフェース：The communication interfaces provided by MCU generally include SPI interface, UART, I2C interface, etc., which are described as follows:
  SPIインタフェース：This type of interface is the most basic communication method provided by most MCUs. Its data transmission is controlled by a synchronous clock. The signals include: SDI (serial data input), SDO (serial data output), SCLK (serial clock) and Ready signal; in some cases, there may be no Ready signal; this type of interface can work in master mode or Slave mode. The popular saying is that it depends on who provides the clock signal. The party providing the clock is the master, and the opposite party is the Slaver.  
  UART（ユニバーサル非同期受信送信）：It is the most basic asynchronous transmission interface, with only two signal lines: Rx and Tx. The basic data format is: Start Bit + Data Bit (7-bits/8-bits) + Parity Bit (Even, Odd or None) + Stop Bit (1~2Bit). The time occupied by one bit of data is called Baud Rate.  
ほとんどのMCUでは、データビット長、データチェックモード（奇数チェック、偶数チェック、またはチェックなし）、ストップビット長、およびボーレートをプログラムプログラミングによって柔軟に設定できます。このタイプのインターフェースで最も一般的に使用される方法は、PCのシリアルポートとの通信です。  
  I2Cインターフェース：I2Cは、フィリップス社が開発したデータ伝送プロトコルです。SDAT（シリアルデータ入出力）とSCLK（シリアルクロック）という2つの信号を使用して実装されます。最大の利点は、複数のデバイスをこのバスに接続し、アドレスを介して識別およびアクセスできることです。I2Cバスの大きな利点の1つは、IOポートを介してソフトウェアで実装するのが非常に簡単であることです。伝送データレートはSCLKによって完全に制御され、UARTインターフェースのように厳密なレート要件があるのではなく、高速または低速に設定できます。  
  5. ウォッチドッグ（ウォッチドッグタイマー）：ウォッチドッグは、ほとんどのMCUの基本構成です（一部の4ビットMCUにはこの機能がない場合があります）。ほとんどのMCUのウォッチドッグは、プログラムによるリセットは許可しますが、オフにはできません（Microchip PICシリーズMCUのように、プログラムの書き込み時に設定されるものもあります）。一方、SamsungのKS57シリーズのように、オンにするかどうかを決定する特定の方法を使用するMCUもあります。プログラムがウォッチドッグレジスタにアクセスすると、自動的にオンになり、再びオフにすることはできません。一般的に、ウォッチドッグのリセット時間はプログラムで設定できます。ウォッチドッグの最も基本的な用途は、予期せぬ障害によってクラッシュしたMCUに自己回復機能を提供することです。

4

世界的な主流マイクロコントローラメーカー

以下は、主要メーカーのマイクロコントローラの一覧です（一部漏れがある可能性があります）。順不同です。

ヨーロッパとアメリカ

  1. フリースケール＋NXP（フリースケール＋NXP）：オランダは主に16ビットおよび32ビットのMCUを提供しています。用途：車載エレクトロニクス、LEDおよび一般照明、ヘルスケア、マルチメディア融合、家電製品および電動工具、ビルディングオートメーション技術、モーター制御、電源および電力変換器、エネルギーおよびスマートグリッド、オートメーション、コンピュータおよび通信インフラ。  
  2. Microchip+Atmel（Microchip Technology + Atmel）：米国は主に16ビットおよび32ビットのMCUを提供しています。用途：車載エレクトロニクス、産業用途、モーター制御、自動車、ビルディングオートメーション、家電製品、ホームエンターテイメント、産業オートメーション、照明、IoT（モノのインターネット）、スマートエネルギー、モバイル電子機器、コンピュータ周辺機器。  
  3. Cypress+Spansion (Cypress+Spansion):The United States mainly provides 8-bit, 16-bit, and 32-bit MCUs. Applications: automotive electronics, home appliances, medical, consumer electronics, communications and telecommunications, industry, wireless.  
  4. ADI（アナログ・デバイセズ）：The United States mainly provides 8-bit, 16-bit, and 32-bit MCUs. Applications: Aerospace and defense, automotive applications, building technology, communications, consumer electronics, energy, healthcare, instrumentation and measurement, motors, industrial automation, security.  
  5. インフィニオン：ドイツは主に16ビットおよび32ビットのMCUを提供しています。用途は、車載エレクトロニクス、民生用電子機器、エンジニアリング、商用車および農業用車両、データ処理、電気輸送、産業用途、医療機器、モバイル機器、モーター制御および駆動、電源、オートバイ、電動自転車および小型電気自動車、スマートグリッド、照明、太陽光発電システムソリューション、風力発電システムソリューションなど多岐にわたります。  
  6. ST Microelectronics:Italy/France, mainly provides 32-bit MCU. Applications: LED and general lighting, transportation, healthcare, multimedia convergence, home appliances and power tools, building automation technology motor control, power supplies and power converters, energy and smart grids, automation, computer and communication infrastructure.  
  7. Qualcomm:The United States mainly provides 16-bit and 32-bit MCUs. Applications: Smartphones, tablets, wireless modems.  
  8. Texas Instruments:米国は主に16ビットおよび32ビットのMCUを提供している。用途範囲は、車載エレクトロニクス、民生用電子機器、医療機器、モバイル機器、通信機器などである。  
  9. Maxim:The United States mainly provides 32-bit MCUs. Application scope: automotive electronics, consumer electronics, industrial applications, security.  
  日本と韓国  
  1. ルネサス：Japan mainly provides 16-bit and 32-bit MCUs. Application scope: computers and peripherals, consumer electronics, health and medical electronics, automotive electronics, industry, and communications.  
  2.東芝：日本は主に16ビットおよび32ビットのMCUを提供しています。用途範囲は、車載エレクトロニクス、産業用途、モーター制御、無線通信、携帯電話、コンピュータおよび周辺機器、画像処理およびオーディオ・ビデオ機器、民生機器（家電製品）、LED照明、セキュリティ、電源管理、エンターテイメント機器などです。  
  3.富士通：日本は主に32ビットMCUを供給している。用途範囲は、自動車、医療機器、機械、家電製品など。  
  4. サムスン電子：韓国は主に16ビットおよび32ビットのMCUを提供しています。用途は、車載エレクトロニクス、産業用途、モーター制御、自動車、ビルディングオートメーション、家電製品、ホームエンターテイメント、産業オートメーション、照明、IoT（モノのインターネット）、スマートエネルギー、モバイル電子機器、コンピュータ周辺機器などです。  
  中国地域  
  ▍中国本土
 
  1. Sigma Microelectronics:Mainly provides 32-bit MCU, application scope: telecommunications, manufacturing, energy, transportation, electric power, etc.  
  2. Zhuhai Orbit:Mainly providing 32-bit MCU, application scope: aerospace: satellite station ships, aircraft; high-end industrial control: embedded computers; ship control, industrial control, power equipment, environmental monitoring.  
  3. ギガデバイスのイノベーション：主に32ビットMCUを提供しており、応用範囲は産業オートメーション、ヒューマンマシンインターフェース、モーター制御、セキュリティ監視、スマートホーム、IoT（モノのインターネット）などです。  
  4. Shengsi Microelectronics:Mainly providing 8-bit and 32-bit MCUs, application scope: small household appliances, consumer electronics, remote controls, mice, lithium batteries, digital products, automotive electronics, medical instruments and measurement, toys, industrial control, smart home and security and other fields.  
  5. チップシー・テクノロジー：主に16ビットおよび32ビットのMCUを提供しており、応用分野は計測機器、IoT（モノのインターネット）、民生用電子機器、家庭用電化製品、車載用電子機器などです。  
  6. 連華集積回路：Mainly providing 8-bit and 16-bit MCUs, application scope: consumer electronics, white goods, industrial control, communication equipment, automotive electronics, computers.  
  7.珠海建栄：Mainly provides 8-bit MCU, application scope: household appliances, mobile power supply.  
  8. Juxin Technology:Mainly providing 8-bit to 32-bit MCUs, application range: tablet computers, smart home, multimedia, Bluetooth, wifi audio.  
  9. Aisco Microelectronics:主に8ビットおよび16ビットのMCUを提供しており、用途範囲は民生用チップ、通信チップ、情報チップ、家電製品などです。  
  10. Huaxin Microelectronics:Mainly providing 8-bit and 4-bit MCUs, application scope: satellite receivers, mobile phone chargers, perpetual calendars, all-in-one remote controls.  
  11. Shanghai Belling (Huada Semiconductor Holdings):主に8ビット、16ビット、32ビットのMCUを提供しており、用途範囲はコンピュータ周辺機器、HDTV、電源管理、小型家電、デジタル家電などです。  
  12. ハイアール集積回路：It mainly provides 14-bit, 15-bit, and 16-bit MCUs. Application scope: consumer electronics, automotive electronics, industry, and smart instruments.  
  13.北京順正：主に32ビットMCUを提供しており、応用分野はウェアラブルデバイス、IoT（モノのインターネット）、スマート家電、自動車、民生用電子機器、タブレットコンピュータなどです。  
  14. 中国微電子：主に8ビットMCUを提供しており、応用範囲はスマート家電、車載エレクトロニクス、セキュリティ監視、LED照明および景観照明、スマート玩具、スマートホーム、民生用電子機器などです。  
  15. China Loongson Integrated Circuit:Mainly provides 32-bit MCU, application scope: power monitoring, smart grid, industrial digital control, Internet of Things, smart home, data monitoring.  
  16. 紫光微電子：主に8ビットおよび16ビットのMCUを提供しており、用途範囲はスマートホーム機器です。  
  17. Times Minxin:Mainly provides 32-bit MCU, application scope: car navigation, traffic monitoring, fishing vessel supervision, power telecommunications network.  
  18. China Resources Silicon Microelectronics (a subsidiary of China Resources Microelectronics):主に8ビットおよび16ビットのMCUを提供しており、用途範囲は民生用電子機器、産業制御、家庭用電化製品などです。  
  19. Guoxin Technology:Mainly provides 32-bit MCU, application scope: information security field, office automation field, communication network field, information security field.  
  20. Zhongtian Micro:Mainly providing 32-bit MCU, application range: smart phones, digital TVs, set-top boxes, automotive electronics, GPS, e-readers, printers.  
  21. China Resources Microelectronics:主に8ビットおよび16ビットのMCUを提供しており、用途範囲は家電製品、民生用電子機器、産業オートメーション制御の一般的な制御回路です。  
  22. Zhongying Electronics:主に4ビット、8ビット、16ビット、32ビットのMCUを提供しており、用途範囲は家電製品、モーターなどです。  
  23. Smart Microelectronics:主に32ビットを提供し、アプリケーション範囲は、モーター制御、Bluetooth制御、高精細ディスプレイ、ワイヤレス充電、ドローン、マイクロプリンター、スマートラベル、電子タバコ、LEDドットマトリクススクリーンなどです。  
  24. ヌヴォトン・テクノロジー：Mainly provides 32-bit MCU, application scope: lighting, Internet of Things, etc.  
  25. ニューソフトキャリア：主に8ビットおよび32ビットのMCUを提供しており、用途範囲は家電製品、スマートホーム、計測機器、LCDパネルコントローラ、産業制御などです。  
  26. Betley:Mainly provides 32-bit MCU, application scope: smart home, industrial control and consumer products.  
  27. Shengquan Technology:主に8ビットMCUを提供しており、用途範囲は自動車、教育、産業制御、医療などの小型・中型ディスプレイパネルです。  
  28. ハンシュンチップ：Mainly provides 8-bit and 32-bit MCUs, application scope: automotive, Internet of Things, etc.  
  29. 復旦マイクロエレクトロニクス：主に16ビットおよび32ビットのMCUを提供しており、応用範囲はスマートメーター、スマートドアロックなどです。  
  30. Huada Semiconductor:It mainly provides 8-bit, 16-bit, and 32-bit MCUs, with application ranges: industrial control, intelligent manufacturing, smart life, and the Internet of Things.  
  ▍台湾、中国  
  1. Hongjing Technology:主に8ビットMCUを提供しています。応用分野は、通信、産業制御、情報機器、音声などです。  
  2. ホルテック・セミコンダクター：Mainly provide 8-bit and 32-bit MCU. Application scope: consumer electronics, LED lighting, etc.  
  3. Lingyang Technology:主に8ビットおよび16ビットのMCUを提供しています。用途範囲：ホームオーディオおよびビデオ。  
  4. Zhongying Electronics:主に4ビットおよび8ビットのMCUを提供しています。用途範囲：充電器、モバイル電源、家電製品、産業用制御機器。  
  5. Songhan Technology:Mainly provide 8-bit and 32-bit MCU. Application scope: remote controls, smart chargers, large and small systems, electronic scales, ear thermometers, blood pressure monitors, tire pressure gauges, various measurement and health equipment.  
  6. Winbond Electronics:主に8ビットおよび16ビットのMCUを提供しています。適用範囲：車載エレクトロニクス、産業用エレクトロニクス、ネットワーク、コンピュータ、民生用電子機器、IoT（モノのインターネット）。  
  7. 10速テクノロジー：Mainly provide 4-bit, 8-bit, and 51-bit MCUs. Application scope: remote controls, small household appliances.  
  8. Youhua Microelectronics:Mainly provides 4-bit and 8-bit MCUs. Application scope: recording integrated circuit products, consumer electronics, household products.  
  9. Yingguang Technology MCU:主に4ビットおよび8ビットのMCUを提供しています。適用範囲：機械、自動化機器、家電製品、ロボット。  
  10. エラン・エレクトロニクス：Mainly provides 8-bit and 16-bit MCUs. Application scope: consumer electronics, computers, smartphones.

       

5

マイクロコントローラーを学ぶためのヒント

The basic principles and functions of any MCU are similar.唯一の違いは、周辺機能モジュール、コマンドシステムなどの構成と数量です。。  
As for the command system, although it seems to be very different in form,But in fact it’s just a difference in symbols,The meanings they represent, the functions to be completed, and the addressing methods are basically similar.  
MCUを理解するには、まずそのROM容量、RAM容量、IOポート数、タイマー数およびタイミング方式、提供される周辺機能モジュール（周辺回路）、割り込みソース、動作電圧および消費電力など。  
これらのMCUの機能を理解したら、次のステップは、選択したMCUの機能と実際のプロジェクト開発に必要な機能を比較し、このプロジェクトで現在必要なリソースと使用されていないリソースを明確にすることです。  
For functions that need to be used in the project but are not provided by the selected MCU, you need to carefully understand the relevant information of the MCU in order to use indirect methods to implement them. For example, if the project you are developing needs to communicate with the PC COM port, and the selected MCU does not provide a UART port, you can consider using external interrupts to implement it.  
プロジェクト開発に必要なリソースについては、マニュアル*を注意深く理解し、読み解く必要がありますが、不要な機能モジュールは無視したり、ざっと目を通したりしても構いません。MCU学習においては、応用こそが鍵であり、主な目的です。  
MCUの関連機能を明確にした後、プログラミングを開始できます。  
初心者やこのMCUを初めて使用する設計者は、MCUの機能に関する多くの不明瞭な説明に遭遇する可能性があります。このような問題には、2つの解決策があります。1つは、データに記載されている機能を理解するための特別な検証プログラムを作成することです。もう1つは、一時的にそれを無視し、現在の理解に基づいてMCUプログラムを作成し、デバッグ中に修正・改善していくことです。前者の方法は、時間に余裕のあるプロジェクトや初心者に適していますが、後者の方法は、マイクロコントローラ開発にある程度の経験を持つ人や、プロジェクトのスケジュールがタイトな場合に適しています。  
 

コマンドシステムを理解するために特別な時間を費やす必要はありません。命令システムは論理的な記述の記号にすぎません。プログラミング中は、自分の論理とプログラムの論理的な要件に基づいて、関連する命令を参照すればよいのです。プログラミングが進むにつれて、命令システムへの理解が深まり、無意識のうちに記憶できるようになるでしょう。

会社の電話番号：+86-0755-83044319
ファックス番号：+86-0755-83975897
Eメール：1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 李マネージャー

QQ: 332496225 邱マネージャー

住所：深圳市龍華新区民治大道1079号 占濤科技ビルC棟809室