MCU vs. MPU: Mikrocontroller und Mikroprozessor im Vergleich
Ein Mikrocontroller (MCU) vereint Prozessor, Flash-Speicher, RAM und Peripherie wie Timer, ADCs und Kommunikationsschnittstellen auf einem Chip und kann so ein komplettes kleines System allein betreiben. Ein Mikroprozessor (MPU) ist vor allem ein schnellerer Prozessor, der externes DRAM und Speicher benötigt und meist ein vollständiges Betriebssystem wie Linux ausführt. MCUs eignen sich für einfache, stromsparende Echtzeitsteuerung, MPUs für komplexe, softwarereiche Geräte.
| Aspekt | MCU | MPU |
|---|---|---|
| Integration | CPU, Flash, RAM und Peripherie (GPIO, Timer, ADC, UART, SPI, I2C) auf einem Chip | CPU-Kerne mit Caches und einer MMU; DRAM und Speicher sind externe Chips |
| Taktfrequenz | Etwa 1 MHz bis einige hundert MHz | Hunderte MHz bis mehrere GHz |
| Speicher | Kilobyte bis einige Megabyte On-Chip-Flash und Kilobyte bis Megabyte SRAM | Externes DRAM (hunderte MB bis GB) und Speicher wie eMMC oder SD |
| Software | Bare-Metal-Code oder ein kleines Echtzeitbetriebssystem (wie FreeRTOS oder Zephyr) | Ein vollständiges Betriebssystem wie Linux oder Android |
| Echtzeitverhalten | Vorhersagbar, mit Interrupt-Latenzen im Mikrosekundenbereich | Unter Linux ohne Echtzeiterweiterungen schwerer zu garantieren |
| Leistungsaufnahme | Sehr niedrig: Mikroampere im Ruhezustand, eine Knopfzelle kann Jahre halten | Höher: hunderte Milliwatt bis Watt |
| Bootzeit | Sofort, in Millisekunden | Sekunden, da ein Bootloader und das Betriebssystem starten müssen |
| Kosten und Platinenentwurf | Günstiger Chip, einfache Platine, wenige externe Bauteile | Teurerer Chip plus DRAM und Stromversorgungs-Chips sowie eine komplexe Mehrlagenplatine |
| Typische Einsatzgebiete | Haushaltsgeräte, Motorsteuerung, Sensoren, Wearables, Steuergeräte im Auto | Smartphones, Tablets, Set-Top-Boxen, Router, industrielle Touchscreens, Infotainment |
| Beispiele | STM32, ESP32, RP2040, Arduino-Boards | Anwendungsprozessoren wie NXP i.MX, TI Sitara und der Chip im Raspberry Pi |
Die Zahlenangaben sind typische Größenordnungen und variieren je nach Prozessgeneration und Produkt.