中国工程师最喜欢的10大国产MCU芯片

为了方便电子工程师和采购管理人员筛选和对比国产MCU厂商及其相应的芯片产品，ASPENCORE旗下《电子工程专辑》分析师团队根据所积累的MCU厂商数据、市场分析以及厂商第一手调研采访，精心挑选出10颗国产MCU芯片。请通过微信投票评选出“中国工程师最喜欢的10大国产MCU芯片”。

一、华大半导体电机控制MCU HC32M140

HC32M140系列产品是华大半导体开发的32位基于ARM-Cortex M0+ 的MCU，与传统的CPU内核相比，其效率更高，功耗更低。更宽的工作电压范围可同时支持3V、5V系统。集成TIMER4、异步串口、SPI、I²C、12位高速ADC、运算放大器、电压比较器等丰富的外设资源。该系列产品是华大半导体在M0+平台上的第一颗5V电压产品。

其典型应用包括：

电机控制：无人机电机调速器、电动自行车、变频风扇、油烟机、空气净化器、电动工具;

压缩机控制：冰箱压缩机控制、车载空调压缩机等。

二、兆易创新MCU GD32E230

GD32E230系列产品是基于ARM Cortex-M23内核的MCU，适合工业控制、电机传动、家用电器、消费电子、智能硬件等嵌入式应用场合。该系列MCU可取代及提升传统的8位和16位产品解决方案，并跨越Cortex-M0/M0+门槛，直接进入32位Cortex-M23内核的开发。

主要特性包括：

Cortex-M23内核频率高达72 MHz

存储器：内置16KB到64KB闪存;内置8KB SRAM;高达3KB的ISP加载器ROM

低功耗管理：多种省电模式，适合低功耗应用

高级模拟外设：1个12位, 1μs ADC (高达10通道);1个轨到轨比较器

集成外设接口：高达2个USART，并支持Irda / LIN / ISO7816;高达2个SPI(最高18MHz时钟频率), 2个I²S多路复用；最高2个I²C(最高1MHz时钟频率)

三、国民技术通用安全MCU N32G455系列

N32G455系列MCU产品基于32位ARM Cortex-M内核，CPU性能高达180DMIPS，内置嵌入式加密高速Flash，Coremark跑分高达486.26分。该系列芯片是国内首个同时集成国密/国际密码算法硬件加速引擎及安全单元的通用安全MCU产品系列，密码算法性能提升数十倍以上，系统资源使用减少5倍，有效提高存储资源使用率。该系列产品具有极高集成度，片内集成4个运算放大器和7个模拟比较器，集成USB、SDIO、QSPI等高速通信接口，以及常规UART、SPI、I²C接口。

四、中颖电子8051单片机SH79F0819

SH79F0819是一种高速、高效率8051可兼容单片机。在同样振荡频率下，较之传统的8051芯片有着运行更快速的优点。SH79F0819保留了标准8051芯片的大部分特性，包括内置256字节RAM、1个UART和外置中断INT2和INT3。此外，SH79F0819还集成了外部256字节RAM，4个16位定时器/计数器(Timer2 - Timer5)。该单片机还包括适合程序和数据的8K字节Flash块。

SH79F0819不仅集成如EUART等标准通讯模块，还集成LCD驱动器，具有内建比较功能的ADC，PWM定时器等模块。为了达到高可靠性和低功耗，SH79F0819内建看门狗定时器，低电压复位功能及系统时钟监控功能。此外，SH79F0819还提供2种低功耗省电模式。

五、复旦微电子智能电表MCU FM33A0xx系列

上海复旦微电子的智能电表MCU包括基于32位Cortex-M0内核的FM33A0xx、FM33A0xxB系列芯片，以及16位增强型8xC251内核FM33xx系列芯片。最大支持512KB Flash程序存储器和64KB RAM，并集成LCD驱动、带温补的RTC、ADC、AES以及UART、I²C、SPI、7816等通用外设接口。

其应用包括：IR46规范智能电能表、国网698.45规范智能电能表、国网单/三相智能电能表、南网单/三相智能电能表、海外单/三相智能电能表。

FM33A0xx系列特性如下：

最大64KB RAM空间

最大支持90个GPIO，最多24个外部引脚中断，8个异步唤醒引脚

所有引脚在休眠模式下保持状态

丰富的模拟外设

高可靠、可配置BOR电路(支持4级可编程下电复位阈值)

超低功耗PDR电路(支持4级可编程下电复位阈值)

可编程低压电源报警(SVD)

2*低功耗模拟比较器

11-bit低功耗∑-△ADC，最大支持8个外部通道

高精度温度传感器，精度优于1.5℃

8MHz全温区变化小于+/-2%

低功耗32768Hz晶体振荡器，带有停振检测电路

低功耗低速RC振荡器，32kHz

集成PLL

六、芯旺32位车规级MCU KF32A156

芯旺微电子(ChipON) 基于其KungFu内核的32位车规级MCU KF32A156特性参数如下：

自主内核：KungFu32内核、3级流水线、120MHz主频、60μA/MHz动态功耗;

存储器：512KB ECC Flash、64KB ECC RAM、4KB双端口ECC RAM、支持程序CACHE;

通讯接口：2*CAN-FD(兼容CAN2.0)、1*CAN2.0、4*USART(LIN)、4*SPI(I²S)、4*I²C;

丰富数模混合资源：增强型ECCP、高精度EPWM可实现74ps的精度控制、3路独立ADC、12bit DAC、3路CMP、ECFGL可编程逻辑门控制单元;

功能安全机制：ECC Flash/RAM、PM电源管理单元、3个看门狗模块、多ADC总线、CRC32/16的数据校验、AES128硬件加解密单元;

汽车级标准：符合16949质量标准的晶元和封测产线、符合AEC-Q100 Grade 1级可靠性测试标准。

其应用包括：车身控制器BCM、车灯控制系统、空调/智能座舱控制系统、仪表控制系统、车门座椅控制系统等。

七、极海半导体工业级MCU APM32系列

工业级扩展型APM32F072xB系列MCU基于ARM Cortex-M0+内核，工作主频 48MHz，Flash 128KB，SRAM 16KB。APM32F072xB系列产品强化连接控制，能实现高性价比的音视频智能终端高级控制。具备完整的USB IF认证，可有效保障终端产品出口无忧。

应用范围：电脑/游戏外设、电池BMS、电容触摸家电、工业控制、汽车电子等产品领域。

APM32F072xB系列MCU特性如下：

电压范围2.0V ~3.6V，内置上电复位、掉电复位以及可编程电压检测器PVD

多达37/51/87个I/Os ，所有I/Os可映射到外部中断向量，容忍5V信号输入

内置7通道DMA控制器和CRC计算单元

新器件采用最新的制造工艺，实现了业内领先的超低运行功耗(比主要竞品低50%)和更快的Flash擦写速度(比主要竞品高一倍以上)

支持96位唯一ID，可满足客户定制区域性产品销售策略

封装：QFN48/LQFP48/LQFP64/LQFP100

八、中微半导体电机控制MCU CMS32M5710

CMS32M57xx系列MCU是中微半导体电机控制产品线主力产品，被广泛应用于正弦波吸尘器、电动两轮车、变频空调、变频洗衣机、高压高速吹风筒等典型电机控制领域。

该系列产品集成了ARM Cortex-M0内核、内建嵌套向量中断控制器。主要有并行I/O口(支持普通输入、上下拉输入、 推挽输出、开漏输出、并可配置边沿或者电平触发中断)、定时器(6位窗口看门狗定时器、32位看门狗定时器、4路可编程定时器)、SPI、I²C、UART、EPWM、CCP、ADC、ACMP、OP、PGA等部件。

主要特点如下：

具有最大64KB Flash存储空间，最大8KB SRAM空间，1KB Flash数据区。

支持BOOT功能及程序空间分区保护、支持硬件CRC校验Flash空间代码、寄存器保护操作、用户可配置ID，安全性更高。

正常模式、睡眠模式、深度睡眠模式、停止模式4种工作模式供选择，使用更方便，功耗更低。

具有32位硬件除法器、32位单周期硬件乘法器，运算速度更快。

灵活可KS的IO口，支持多种数字与模拟复用功能，使用更方便。

具有带死区编程、周期占空比间隔更新、独立/互补/同步/主控输出的增强型PWM、多种故降保护功能以及支持软/硬件恢复功能，EPWM功能更丰富。

具有12位最快1.2Msps的ADC、支持迟滞选择功能的模似比较器、增益可选的可编程增益放大器、运算放大器等模拟IP，模似功能更强大。

九、晟矽微无线连接MCU MC8015

MC8015是一款高性能2.4G产品，广泛用于童车、遥控玩具车、无线LED无极调光、防丢器等领域。

主要特性包括：

片上集成发射机，接收机，频率综合器，GFSK调制解调器

片上集成32位Cortex-M0结构MCU

工作电压：2.0~3.6V

封装形式：QFN48、QFN32

十、灵动微电机控制MCU MM32SPIN0280

灵动微MM32SPIN0280系列32位MCU产品是专门用于针对电机与电源领域所设计的基于ARM Cortex-M0内核的高性能微控制器，内核主频96MHz，PWM主频192MHz。QFN20以及TSSOP20极小封装可以实现三相永磁无刷电机(BLDC/PMSM)的FOC驱动；LQFP64的多管脚封装可以实现双电机驱动，内置了两个独立的3MSPS的12位高速高精度ADC，以及四路轨对轨高速运算放大器(OPA)，可以极少的外围器件实现三相永磁无刷电机(BLDC/PMSM)FOC驱动算法中的双电阻采样或者单电阻采样的超静音高效方案，特别适用于家用空调室外机、吸尘器、高速吹风筒、伺服驱动器、无人搬运车、净化器风机、洗衣机、电动车以及其他高效率电机驱动设备。

其产品特性如下：

工作电压范围2~5.5V

128K字节Flash，8K字节SRAM

芯片工作温度范围-40~105°C

2组独立3MSPS的12位ADC，16通道

5组具有滤波功能的比较器，11通道

3组UART，2组多地址设计的I²C，SPI

2组带有死区功能的高级定时器，支持双电机驱动

注：这些单片机虽然是国产的，但9家公司使用的内核都是ARM公司的Cortex M*，还有1家公司使用Intel的8051。

STC单片机由宏晶科技公司（https://www.stcmcudata.com）生产，其存储器用户可以用电的方式瞬间擦除、改写。而且STC系列单片机支持串口程序烧写。显而易见，这种单片机对开发设备的要求很低，开发时间也大大缩短。写入单片机内的程序还可以进行加密。

STC单片机的典型产品是图1所示的STC12C5A60S2系列单片机，它是单时钟/机器周期（1T）的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机。指令代码完全兼容传统8051，但速度快8~12倍。内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换（250K/S），针对电机控制，强干扰场合。

点击下载STC12C5A60S2单片机的数据手册。

图1  STC12C5A60S2系列单片机

如果想低成本实现串口及T2的硬件仿真功能，还可采用图2所示的高性能“芯片仿真器”——IAP15W4K58S4单片机，除了仿真功能之外，其本身的硬件性能与资源也非常优越和丰富。

IAP15W4K58S4单片机有LQFP44或PDIP-40等封装，即使是PDIP-40封装，它与通用51单片机的引脚定义也不一样。使用IAP15W4K58S4单片机时，要制作一个转接板，将IAP15W4K58S4单片机转换成通用的PDIP-40封装，可将其安装在用户目标板。当然，如果硬件系统采用的就是IAP15W4K58S4单片机，则不用再制作转接板。

点击下载IAP15W4K58S4单片机的数据手册。

图2  IAP15W4K58S4系列单片机

STC12C5A60S2单片机简介

1.增强型8051 CPU，1T，单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统8051;

2.工作电压：STC12C5A60S2系列工作电压：5.5V~3.3V(5V单片机)STC12LE5A60S2系列工作电压：3.6V~2.2V(3V单片机);

3.工作频率范围：0~35MHz，相当于普通8051的0~420MHz;

4.用户应用程序空间8K/16K/20K/32K/40K/48K/52K/60K/62K字节;

5.片上集成1280字节RAM;

6.通用I/O口(36/40/44个)，复位后为：准双向口/弱上拉(普通8051传统I/O口)，可设置成四种模式：准双向口/弱上拉，推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏，每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不要超过20mA;

7. ISP(在系统可编程)/IAP(在应用可编程)，无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口(P3.0/P3.1)直接下载用户程序，数秒即可完成一片;

8.有EEPROM功能(STC12C5A62S2/AD/PWM无内部EEPROM);

9.内部集成MAX810专用复位电路(外部晶体12MHz以下时，复位脚可直接1k电阻到地);

10.外部掉电检测电路:在P4.6口有一个低压门槛比较器，5V单片机为1.32V，误差为±5%,3.3V单片机为1.30V，误差为±3%;

11.时钟源：外部高精度晶体/时钟，内部R/C振荡器(温漂为±5%到±10%以内) 1用户在下载用户程序时，可选择是使用内部R/C振荡器还是外部晶体/时钟，常温下内部R/C振荡器频率为：5.0V单片机为：11MHz~15.5MHz，3.3V单片机为：8MHz~12MHz，精度要求不高时，可选择使用内部时钟，但因为有制造误差和温漂，以实际测试为准;

12.共4个16位定时器，两个与传统8051兼容的定时器/计数器,16位定时器T0和T1，没有定时器2，但有独立波特率发生器 做串行通信的波特率发生器 再加上2路PCA模块可再实现2个16位定时器;

13.2个时钟输出口，可由T0的溢出在P3.4/T0输出时钟，可由T1的溢出在P3.5/T1输出时钟;

14.外部中断I/O口7路,传统的下降沿中断或低电平触发中断,并新增支持上升沿中断的PCA模块，Power Down模式可由外部中断唤醒，INT0/P3.2,INT1/P3.3,T0/P3.4, T1/P3.5, RxD/P3.0,CCP0/P1.3(也可通过寄存器设置到P4.2), CCP1/P1.4 (也可通过寄存器设置到P4.3);

15. PWM(2路)/PCA(可编程计数器阵列,2路)：
  ——也可用来当2路D/A使用
  ——也可用来再实现2个定时器
  ——也可用来再实现2个外部中断(上升沿中断/下降沿中断均可分别或同时支持); 

16.A/D转换,10位精度ADC，共8路，转换速度可达250K/S(每秒钟25万次)，通用全双工异步串行口(UART)，由于STC12系列是高速的8051，可再用定时器或PCA软件实现多串口;

17.STC12C5A60S2系列有双串口，后缀有S2标志的才有双串口，RxD2/P1.2(可通过寄存器设置到P4.2)，TxD2/P1.3(可通过寄存器设置到P4.3);

18.工作温度范围：-40~+85℃(工业级) / 0~75℃(商业级)；

19.封装：PDIP-40,LQFP-44,LQFP-48 I/O口不够时，可用2到3根普通I/O口线外接 74HC164/165/595(均可级联)来扩展I/O口, 还可用A/D做按键扫描来节省I/O口，或用双CPU,三线通信，还多了串口。

STC12C5A60S2是8051系列单片机，与普通51单片机相比有以下特点：
  1、同样晶振的情况下，速度是普通51的8~12倍
  2、有8路10位AD
  3、多了两个定时器，带PWM功能
  4、有SPI接口
  5、有EEPROM
  6、有1KB内部扩展RAM
  7、有WATCH_DOG（看门狗）
  8、多一个串口
  9、I/O口可以定义，有四种状态
  10、中断优先级有四种状态可定

温馨提示：以往有一些同学单片机课程设计须要用到EEPROM存储器，他们使用STC12C5A60S2或STC89C52RC这两款单片机，它们内部都有EEPROM，但有同学还特意外加AT24Cxx系列EEPROM存储器，纯属自找麻烦。

介绍STC单片机的教材

本科教材《STC单片机原理及应用》 点击下载
  著名嵌入式系统专家，何宾老师巨著，STC策划，清华大学出版社嵌入式重点图书，2015年5月出版，经何老师同意公开前6章PDF。

更多关于STC单片机的教材，请访问宏晶公司官网：https://www.stcmcudata.com

STC15系列单片机超星电子书

STM32系列单片机是意法半导体 (ST Microelectronics)公司专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用设计的ARM Cortex®-M0，M0+，M3，M4和M7内核单片机。按内核架构分为不同产品：主流产品（STM32F0、STM32F1、STM32F3）、超低功耗产品（STM32L0、STM32L1、STM32L4、STM32L4+）、高性能产品（STM32F2、STM32F4、STM32F7、STM32H7）。

STM32单片机具有一流的外设：1μs的双12位ADC，4兆位/秒的UART，18兆位/秒的SPI等，在功耗和集成度方面也有不俗的表现。

图1  STM32F103RET6和STM32F405RGT6单片机

一、51单片机和STM32单片机的区别

51单片机是对所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称，这一系列的单片机的始祖是Intel的8031单片机，后来随着Flash ROM技术的发展，8031单片机取得了长足的进展成为了应用最广泛的8bit单片机之一，他的代表型号就是Atmel公司的AT89系列。

STM32单片机则是ST（意法半导体）公司使用ARM公司的Cortex-M3为核心生产的32bit系列单片机，它的内部资源（寄存器和外设功能）较8051、AVR和PIC都要多的多，基本上接近于计算机的CPU，适用于手机、路由器等。

二、STM32常用的器件

使用最多的器件：STM32F103系列、STM32 L1系列、STM32W系列。

三、STM32单片机特性

1、内核：ARM32位Cortex-M3 CPU，最高工作频率72MHz，1.25 DMIPS/MHz，单周期乘法和硬件除法

2、存储器：片上集成32~512KB的Flash存储器。6~64KB的SRAM存储器

3、时钟、复位和电源管理：2.0~3.6V的电源供电和I/O接口的驱动电压。POR、PDR和可编程的电压探测器（PVD）。4~16MHz的晶振。内嵌出厂前调校的8MHz RC振荡电路。内部40 kHz的RC振荡电路。用于CPU时钟的PLL。带校准用于RTC的32kHz的晶振

4、调试模式：串行调试（SWD）和JTAG接口。最多高达112个的快速I/O端口、最多多达11个定时器、最多多达13个通信接口。

四、STM32单片机开发环境

常用的开发环境有Keil（MDK-ARM）和IAR，目前用Keil的人比较多。

无论是51还是ARM Cortex M0-7，Keil都有着不错的支持。在51下，Keil甚至提供RTX-51的RTOS；在ARM下，Keil的pack manage提供丰富的开发库，无论是STM32的HAL/LL库,还是标准库，无论是FreeRTOS还是RT-Thread Nano，都可以方便地下载使用。

在Keil-ARM中，Keil的代码提示功能做得不错，输入三个字符以上就可以得到不错的代码提示，调用函数时的参数类型提示也可以。

Keil的Debug能力很强，基于JTAG和STLINK都可以方便地对设备进行在线仿真调试；在手上没有设备时，甚至还可以离线模拟仿真，通过类似于示波器的界面观察模拟出来的电平信号。在调试时，可以方便地观察CPU寄存器、内存数据、变量数据、当前栈数据等信息，用户也可以直接输入内存地址观察内存数据。

五、STM32单片机开发板

野火和正点原子的板子质量都可以，关键是资料很详细，有丰富的教学视频，方便初学者学习。熟悉了STM32的使用之后，做后续开发工作的时候，考虑到成本可以购买最小系统板。图2是 STM32F103C8T6单片机核心板（64KB Flash ROM，20KB RAM）。

图2  STM32F103C8T6单片机核心板

介绍STM32单片机的2本书

STM8单片机

STM32是32位单片机，价格几乎都在10块以上，如果想节约单片机成本，可以使用8位的STM8单片机，它的价格几乎都在10块以内。STM8™ CPU是一种专有架构，它保持了以前的ST7内核的传统，同时在8位CPU效率和代码密度方面实现了突破。操作上STM8比STM32简单，一样都可以用寄存器或者库的方式编写。STM8虽然小巧，但是该有的模块（串口、AD、IIC等）都有，STM32可用模块会比STM8更多。总的来说，STM8就是低端的STM32。

图3  STM8单片机

MSP430系列单片机是美国德州仪器（TI）1996年开始推向市场的一种16位超低功耗、具有精简指令集（RISC）的混合信号处理器（Mixed Signal Processor）。

MSP430单片机称之为混合信号处理器，是由于其针对实际应用需求，将多个不同功能的模拟电路、数字电路模块和微处理器集成在一个芯片上，以提供“单片机”解决方案。该系列单片机多应用于需要电池供电的便携式仪器仪表中。

图1  MSP430单片机

MSP430单片机具有如下特点：

一、处理能力强
  MSP430系列单片机是一个16位的单片机，采用了精简指令集（RISC）结构，具有丰富的寻址方式（7种源操作数寻址、4种目的操作数寻址）、简洁的27条内核指令以及大量的模拟指令；大量的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算；还有高效的查表处理指令。这些特点保证了可编制出高效率的源程序。

二、运算速度快

MSP430系列单片机能在25MHz晶体的驱动下，实现40ns的指令周期。16位的数据宽度、40ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器（能实现乘加运算）相配合，能实现数字信号处理的某些算法（如FFT等）。

三、超低功耗

MSP430单片机之所以有超低的功耗，是因为其在降低芯片的电源电压和灵活而可控的运行时钟方面都有其独到之处。

首先，MSP430系列单片机的电源电压采用的是1.8~3.6V电压。因而可使其在1MHz的时钟条件下运行时，芯片的电流最低会在165μA左右，RAM保持模式下的最低功耗只有0.1μA。

其次，独特的时钟系统设计。在MSP430系列中有两个不同的时钟系统：基本时钟系统、锁频环（FLL和FLL+）时钟系统和DCO数字振荡器时钟系统。可以只使用一个晶体振荡器（32.768kHz）DT-26或DT-38，也可以使用两个晶体振荡器。由系统时钟系统产生CPU和各功能所需的时钟。并且这些时钟可以在指令的控制下，打开和关闭，从而实现对总体功耗的控制。

由于系统运行时开启的功能模块不同，即采用不同的工作模式，芯片的功耗有着显著的不同。在系统中共有一种活动模式（AM）和五种低功耗模式（LPM0~LPM4）。在实时时钟模式下，可达2.5μA，在RAM保持模式下，最低可达0.1μA。

四、片内资源丰富

MSP430系列单片机的各系列都集成了较丰富的片内外设。它们分别是看门狗（WDT）、模拟比较器A、定时器A0（Timer_A0）、定时器A1（Timer_A1）、定时器B0（Timer_B0）、UART、SPI、I2C、硬件乘法器、液晶驱动器、10位/12位ADC、16位Σ-Δ ADC、DMA、I/O端口、基本定时器（Basic Timer）、实时时钟（RTC）和USB控制器等若干外围模块的不同组合。其中，看门狗可以使程序失控时迅速复位；模拟比较器进行模拟电压的比较，配合定时器，可设计出A/D转换器；16位定时器（Timer_A和Timer_B）具有捕获/比较功能，大量的捕获/比较寄存器，可用于事件计数、时序发生、PWM等；有的器件更具有可实现异步、同步及多址访问串行通信接口可方便的实现多机通信等应用；具有较多的I/O端口，P0、P1、P2端口能够接收外部上升沿或下降沿的中断输入；10/12位硬件 A/D转换器有较高的转换速率，最高可达200kbps，能够满足大多数数据采集应用；能直接驱动液晶多达160段；实现两路的12位D/A转换；硬件I2C串行总线接口实现存储器串行扩展；以及为了增加数据传输速度，而采用的DMA模块。MSP430系列单片机的这些片内外设为系统的单片解决方案提供了极大的方便。

另外，MSP430系列单片机的中断源较多，并且可以任意嵌套，使用时灵活方便。当系统处于省电的低功耗状态时，中断唤醒只需5μs。

五、方便高效的开发环境

MSP430系列有OTP型、Flash型和ROM型三种类型的器件，这些器件的开发手段不同。对于OTP型和ROM型的器件是使用仿真器开发成功之后烧写或掩膜芯片；对于Flash型则有十分方便的开发调试环境，因为器件片内有JTAG调试接口，还有可电擦写的Flash存储器，因此采用先下载程序到Flash内，再在器件内通过软件控制程序的运行，由JTAG接口读取片内信息供设计者调试使用的方法进行开发。这种方式只需要一台PC机和一个 JTAG调试器，而不需要仿真器和编程器。开发语言有汇编语言和C语言。

2018年开始的10年时间内，TI公司是全国大学生电子设计竞赛的唯一赞助商。奇数年（2019、2021、2023、2025、2027）全国大学生电子设计竞赛的题目中，至少有一道要求使用TI公司的微处理完成，包括但不限于MSP430/MSP432系列，TIVA Cortex-M4系列和C2000系列等。

关于TI微处理器软硬件的相关资料、教学视频及免费板卡（见图2至图6）申请，可登录全国大学生电子设计竞赛培训网https://www.nuedc-training.com.cn/。

图2  MSP-EXP430G2核心板

图3  MSP-EXP430F5529LP核心板

图4和图5是跟图3核心板配套的扩展板，由Huatsing Instruments开发，图4中白色的是电子墨水屏幕（电子纸）。

图4  MSP430F5529 Pocket Kit（扩展板）-正面

图5  MSP430F5529 Pocket Kit（扩展板）-背面

图6  MSP-EXP432P401R核心板

介绍MSP430单片机的书

AVR单片机是1997年由Atmel公司研发出的增强型内置Flash的RISC(Reduced Instruction Set CPU) 精简指令集高速8位单片机。可以广泛应用于计算机外部设备、工业实时控制、仪器仪表、通讯设备、家用电器等各个领域。Atmel公司2016年被美国芯片制造商微芯科技（Microchip Technology）宣布以36亿美元收购。

RISC（精简指令系统计算机）是相对于CISC（复杂指令系统计算机，8051单片机采用的是复杂指令集）而言的。RISC并非只是简单地去减少指令，而是通过使计算机的结构更加简单合理而提高运算速度的。

图1  AVR单片机

一、名字由来

1997年，由Atmel公司挪威设计中心的A先生与V先生利用Atmel公司的Flash新技术，共同研发出RISC精简指令集的高速8位单片机，简称AVR。

二、功能特点

RISC优先选取使用频率最高的简单指令，避免复杂指令；并固定指令宽度，减少指令格式和寻址方式的种类，从而缩短指令周期，提高运行速度。由于AVR采用了RISC的这种结构，使AVR系列单片机都具备了1MIPS/MHz（百万条指令每秒/兆赫兹）的高速处理能力。

AVR单片机的推出，彻底打破这种旧设计格局，废除了机器周期，抛弃复杂指令计算机(CISC)追求指令完备的做法；采用精简指令集，以字作为指令长度单位，将内容丰富的操作数与操作码安排在一字之中（指令集中占大多数的单周期指令都是如此），取指周期短，又可预取指令，实现流水作业，故可高速执行指令。当然这种速度上的升跃，是以高可靠性为其后盾的。

AVR单片机硬件结构采取8位机与16位机的折中策略，即采用局部寄存器存堆（32个寄存器文件）和单体高速输入/输出的方案（即输入捕获寄存器、输出比较匹配寄存器及相应控制逻辑）。提高了指令执行速度（1MIPS/MHz），克服了瓶颈现象，增强了功能；同时又减少了对外设管理的开销，相对简化了硬件结构，降低了成本。故AVR单片机在软/硬件开销、速度、性能和成本诸多方面取得了优化平衡，是高性价比的单片机。

AVR单片机内嵌高质量的Flash程序存储器，擦写方便，支持ISP和IAP，便于产品的调试、开发、生产、更新。内嵌长寿命的EEPROM可长期保存关键数据，避免断电丢失。片内大容量的RAM不仅能满足一般场合的使用，同时也更有效的支持使用高级语言开发系统程序，并可像MCS-51单片机那样扩展外部RAM。

AVR单片机的I/O线全部带可设置的上拉电阻、可单独设定为输入/输出、可设定（初始）高阻输入、驱动能力强（可省去功率驱动器件）等特性，使的得I/O口资源灵活、功能强大、可充分利用。

三、AVR系列单片机的选型

AVR单片机系列齐全,可适用于各种不同场合的要求。

AVR单片机有3个档次：

低档Tiny系列：主要有Tiny11/12/13/15/26/28等；

中档AT90S系列：主要有AT90S1200/2313/8515/8535等；(正在淘汰或转型到Mega中)

高档ATmega：主要有ATmega8/16/32/64/128（存储容量为8/16/32/64/128KB）以及ATmega8515/8535等。

AVR器件引脚从8脚到64脚，还有各种不同封装供选择。

非电类专业学生常用的Arduino模块，采用的是ATmega8单片机。图2是Arduino UNO R3开发板，它使用的单片机型号是Atmega328。点击打开UNO R3的官网介绍

图2  Arduino UNO R3开发板

四、最大特点

与其他8-Bit单片机相比，AVR 8-Bit单片机最大的特点是：

哈佛结构，具备1MIPS/MHz的高速运行处理能力；

超功能精简指令集（RISC），具有32个通用工作寄存器，克服了如8051单片机采用单一ACC进行处理造成的瓶颈现象；

快速的存取寄存器组、单周期指令系统，大大优化了目标代码的大小、执行效率，部分型号Flash非常大，特别适用于使用高级语言进行开发；

作输出时与PIC的HI/LOW相同，可输出40mA（单一输出），作输入时可设置为三态高阻抗输入或带上拉电阻输入，具备10mA~20mA灌电流的能力；

片内集成多种频率的RC振荡器、上电自动复位、看门狗、启动延时等功能，外围电路更加简单，系统更加稳定可靠；

大部分AVR片上资源丰富：带EEPROM，PWM，RTC，SPI，UART，TWI，ISP，AD，Analog Comparator，WDT等；

大部分AVR除了有ISP功能外，还有IAP功能，方便升级或销毁应用程序。

飞思卡尔(Freescale)半导体公司，就是原来的Motorola公司半导体产品部。于2004年从Motorola分离出来，更名为Freescale。2015年3月份，荷兰恩智浦半导体公司（NXP Semiconductors）宣布以约118亿美元现金加股票方式收购飞思卡尔。

飞思卡尔单片机产品的技术最早起源于1974年的8位处理器MC6800和后来的MC6801。其使用HCMOS工艺，功耗高。世界上最早出现的CMOS单片机是MC146805，后来出现了高速CMOS工艺的MC68HC05单片机，产量突破了20亿片，是历史上产量最高的单片机。

图1 飞思卡尔单片机

飞思卡尔处理器远非只是单片机，下文主要针对S08、S12这类单片机讨论。Freescale系列单片机采用哈佛结构和流水线指令结构，在许多领域内都表现出低成本，高性能的的特点，它的体系结构为产品的开发节省了大量时间。此外Freescale提供多种集成模块和总线接口，可以在不同的系统中更灵活的发挥作用。所有单片机都具有的功能就不多说了，Freescale单片机的特有的特点如下：

一、全系列

从低端到高端,从8位到32位全系列应有尽有，最近还新推出8位/32位管脚兼容的QE128，可以从8位直接移植到32位，弥补单片机业界8/32位兼容架构中缺失的一环。

二、多种系统时钟模块：三种模块，七种工作模式

多种时钟源输入选项，不同的MCU具有不同的时钟产生机制，可以是RC振荡器，外部时钟或晶振，也可以是内部时钟，多数CPU同时具有上述三种模块。可以运行在FEI、FEE、FBI、FBILP、FBE、FBELP、STOP这七种工作模式。

  三、多种通信模块接口

与其他系列的单片机不同，Freescale单片机几乎在内部集成各种通信接口模块：包括串行通信接口模块SCI，多主I2C总线模块，串行外围接口模块SPI，MSCAN08控制器模块，通用串行总线模块（USB/PS2）。

四、具有更多的可选模块

某些MCU具有LCD驱动模块，某些MCU带有温度传感器，某些MCU具有超高频发送模块，部分MCU含有同步处理器模块，某写含有同步处理器的MCU还具有屏幕显示模块OSD，还有少数的MCU具有响铃检测模块RING和双音多频/音调发生器DMG模块。

五、可靠性高、抗干扰性强

六、低功耗

也许Freescale系列的单片机的功耗没有MSP430的低，但是它具有全静态的“等待”和“停止”两种模式，从总体上降低功耗，新近推出的几款超低功耗已经与MSP430的不相上下。

七、多种引脚数和封装选择

Freescale系列单片机具有的MCU种类是最多的，有些MCU本身就有几种不同的引脚数和封装形式，这样用户可以根据需要来选择。

Freescale单片机模块寄存器多，配置困难不容易上手。拿GPIO来说，就有端口数据寄存器、端口数据方向寄存器、端口内部上拉使能寄存器、端口转换率使能寄存器和端口驱动强度选择寄存器5个寄存器。它的寄存器多是为了解决客户对IO端口的高要求和高可靠性要求，如果不考虑这些，只须要配置端口数据寄存器、端口数据方向寄存器这两个寄存器，这就和其他的单片机，如MSP430和PIC的难易度一样。

独有的BDM（Background Debugging Mode，背景调试模式）仿真开发方式，单一引脚用于模态选择和背景通信，HCS08的开发支持系统包括了背景调试控制器（BDC，Background Debug Controller）和片内调试模块（DBG，Debug Module），BDC提供一个至目标MCU的单线调试接口，也就是提供一个便于在片内Flash或其他固定存储器编程的接口。

全国大学生智能汽车竞赛

  官网：https://smartcar.cdstm.cn/index

全国大学生智能汽车竞赛起源于韩国，韩国汉阳大学汽车控制实验室在飞思卡尔半导体公司资助下举办的以HCS12单片机为核心的大学生课外科技竞赛。组委会提供一个标准的汽车模型、直流电机和可充电式电池，参赛队伍要制作一个能够自主识别路径的智能车，在专门设计的跑道上自动识别道路行驶，最快跑完全程而没有冲出跑道并且技术报告评分较高为获胜者。其设计内容涵盖了控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械、能源等多个学科的知识，对学生的知识融合和实践动手能力的培养，具有良好的推动作用。
  2006年，举办第一届智能车竞赛。
  2016年，竞赛更名“恩智浦”杯。
  2020年，竞赛可以使用NXP、Infineon、STC公司芯片。
  2021年，竞赛新增室外专项赛。

图2 智能汽车

PIC单片机（Peripheral Interface Controller）是一种用来开发和控制外围设备的集成电路（IC），是美国微芯公司（Microship）的产品。共分三个级别，即基本级、中级、高级，是当前市场份额增长最快的单片机之一。

图1  PIC单片机

PIC单片机具有低工作电压、低功耗、驱动能力强等特点，从计算机的外设、家电控制、电讯通信、智能仪器、汽车电子到金融电子的各个领域都得到广泛的应用。

世界芯片市场份额中，PIC单片机就占了一大块，从全球市场来看，欧美日8位市场PIC还是当家花旦，使用最多的型号是PIC16F873、PIC16F877。

PIC单片机的CPU采用RISC结构，分别有33、35、58条指令，属精简指令集，同时采用Harvard双总线结构，运行速度快，它能使程序存储器的访问和数据存储器的访问并行处理。这种指令流水线结构，在一个周期内完成两部分工作，一是执行指令，二是从程序存储器取出下一条指令，这样总的看来每条指令只需一个周期，这也是高效率运行的原因之一。

一、PIC单片机的特点

1、具有低工作电压、低功耗、驱动能力强等特点。PIC系列单片机的I/O口是双向的，其输出电路为CMOS互补推挽输出电路。I/O脚增加了用于设置输入或输出状态的方向寄存器，从而解决了51系列I/O脚为高电平时同为输入和输出的状态。

2、当置位1时为输入状态，且不管该脚呈高电平或低电平，对外均呈高阻状态；置位0时为输出状态，不管该脚为何种电平，均呈低阻状态，有相当的驱动能力，低电平吸入电流达25mA，高电平输出电流可达20mA。相对于51系列而言，这是一个很大的优点

3、它可以直接驱动数码管显示且外电路简单。它的A/D为10位，能满足精度要求。具有在线调试及编程（ISP）功能。

二、PIC单片机的不足之处

其专用寄存器（SFR）并不像51系列那样都集中在一个固定的地址区间内（80H~FFH），而是分散在四个地址区间内。只有5个专用寄存器PCL、STATUS、FSR、PCLATH、INTCON在4个存储体内同时出现，但是在编程过程中，少不了要与专用寄存器打交道，得反复地选择对应的存储体，也即对状态寄存器STATUS的第6位（RP1）和第5位（RP0）置位或清零。数据的传送和逻辑运算基本上都得通过工作寄存器W（相当于51系列的累加器A）来进行，而51系列的还可以通过寄存器相互之间直接传送，因而PIC单片机的瓶颈现象比51系列还要严重。

介绍PIC单片机的书

SST单片机是美国硅存储技术公司（SST，Silicon Storage Technology，http://www.sst.com）旗下产品，是可靠性高、小扇区结构的Flash单片机，特别是所有产品均带有IAP（在应用可编程）和ISP（在系统可编程）功能，不占用用户资源，通过串行口即可在系统仿真和编程，无须专用仿真开发设备，3~5V工作电压，低价格，在市场竞争中站有较强的优势。

使用SST单片机进行硬件仿真的优点是成本低，且该单片机引脚定义跟普通的DIP40封装51单片机完全一致，仿真完毕可用其他单片机替换。不足之处是仿真时要占用串口、定时器/计数器2（T2）及8个字节的堆栈空间等资源，用户不能仿真串口和T2；仿真速度较慢，与计算机串口通信速率最高只能达到38400bps。

图1  SST89E516RD单片机

如果SST89E5xRD芯片是新购置的，第一次使用时，应先通过SST单片机在线仿真程序“SST EasyIAP11F Boot-Strap Loader”下载SoftICE（Software In Circuit Emulator，在电路上的软件模拟）固件到单片机。该软件是SST公司为方便用户使用SST89E/V5xRD2、SST89E516RD2、SST89V519RD2、SST89E/V554RC和SST89E/V564RD单片机调试程序所开发的工具，可到SST公司或深圳科赛科技开发有限公司（http://www.kesaitech.com.cn/gb/rjxz.htm）下载。

图2 SST EasyIAP11F Boot-Strap Loader软件界面

关于SST EasyIAP11F Boot-Strap Loader软件的使用，请参考朱向庆老师编写的《单片机学习与实践教程》（北京邮电大学出版社，2018年出版）第128~130页，如何使用SST单片机进行硬件仿真，请参考本平台8.1.5节。

关于SST芯片设计使用参考指南，请参考科赛科技开发有限公司网页http://www.kesaitech.com.cn/gb/b3.htm。