MCU與MPU的差異:微控制器與微處理器比較
微控制器(MCU)將處理器、快閃記憶體、RAM,以及計時器、ADC、通訊介面等周邊功能整合在一顆晶片中,只靠一顆晶片就能運作小型系統。微處理器(MPU)主要是高速的處理器,需要外接DRAM與儲存裝置,多半執行Linux這類完整的作業系統。MCU適合簡單、低耗電的即時控制,MPU則適合複雜、軟體資源豐富的裝置。
| 項目 | MCU | MPU |
|---|---|---|
| 整合度 | 將CPU、快閃記憶體、RAM與周邊功能(GPIO、計時器、ADC、UART、SPI、I2C)整合在一顆晶片中 | 以具備快取與MMU的CPU核心為主。DRAM與儲存裝置為外接的晶片 |
| 時脈 | 約1 MHz到數百MHz | 數百MHz到數GHz |
| 記憶體 | 晶片內的快閃記憶體為數KB〜數MB,SRAM為數KB〜數MB | 外接的DRAM(數百MB〜數GB),以及eMMC或SD等儲存裝置 |
| 軟體 | 不使用作業系統的程式碼,或小型即時作業系統(FreeRTOS、Zephyr等) | Linux或Android等完整的作業系統 |
| 即時性 | 容易預測。中斷延遲為微秒等級 | 在Linux上,若無即時性擴充,很難保證 |
| 耗電量 | 非常小。休眠時為微安培等級。有時一顆鈕扣電池可運作數年 | 大。數百毫瓦到數瓦 |
| 開機時間 | 一瞬間(毫秒) | 數秒。需要啟動開機載入程式與作業系統 |
| 成本與電路板 | 晶片便宜,電路板也簡單,外接零件少 | 晶片昂貴,還需要DRAM與電源用的晶片。電路板為多層且複雜 |
| 主要用途 | 家電、馬達控制、感測器、穿戴式裝置、車用ECU | 智慧型手機、平板電腦、機上盒、路由器、工業用觸控面板、車用資訊娛樂系統 |
| 範例 | STM32、ESP32、RP2040、Arduino的電路板 | NXP i.MX、TI Sitara等應用處理器,以及Raspberry Pi的晶片 |
數值為具代表性的大致參考值,會因世代或產品而異。