你知道MCU的技术原理吗?如何选择MCU电源及元件?

我们知道MCU是常用器件，在电子领域，MCU也就是微控制单元。作为电子领域的工程师，是有必要了解MCU的。为增进大家对MCU的认识，本文将基于两点介绍MCU：1.MCU技术原理、2.MCU电源及元件选择。如果你对MCU具有一定的兴趣，不妨继续往下阅读哦。

一、MCU技术原理

MCU同温度传感器之间通过I2C总线连接。I2C总线占用2条MCU输入输出口线，二者之间的通信完全依靠软件完成。温度传感器的地址可以通过2根地址引脚设定，这使得一根I2C总线上可以同时连接8个这样的传感器。本方案中，传感器的7位地址已经设定为1001000。MCU需要访问传感器时，先要发出一个8位的寄存器指针，然后再发出传感器的地址(7位地址，低位是WR信号)。传感器中有3个寄存器可供MCU使用，8位寄存器指针就是用来确定MCU究竟要使用哪个寄存器的。本方案中，主程序会不断更新传感器的配置寄存器，这会使传感器工作于单步模式，每更新一次就会测量一次温度。

要读取传感器测量值寄存器的内容，MCU必须首先发送传感器地址和寄存器指针。MCU发出一个启动信号，接着发出传感器地址，然后将RD/WR管脚设为高电平，就可以读取测量值寄存器。

为了读出传感器测量值寄存器中的16位数据，MCU必须与传感器进行两次8位数据通信。当传感器上电工作时，默认的测量精度为9位，分辨力为0.5 C/LSB(量程为-128.5 C至128.5 C)。本方案采用默认测量精度，根据需要，可以重新设置传感器，将测量精度提高到12位。如果只要求作一般的温度指示，比如自动调温器，那么分辨力达到1 C就可以满足要求了。这种情况下，传感器的低8位数据可以忽略，只用高8位数据就可以达到分辨力1 C的设计要求。由于读取寄存器时是按先高8位后低8位的顺序，所以低8位数据既可以读，也可以不读。只读取高8位数据的好处有二，第一是可以缩短MCU和传感器的工作时间，降低功耗;第二是不影响分辨力指标。

MCU读取传感器的测量值后，接下来就要进行换算并将结果显示在LCD上。整个处理过程包括：判断显示结果的正负号，进行二进制码到BCD码的转换，将数据传到LCD的相关寄存器中。

数据处理完毕并显示结果之后，MCU会向传感器发出一个单步指令。单步指令会让传感器启动一次温度测试，然后自动进入等待模式，直到模数转换完毕。MCU发出单步指令后，就进入LPM3模式，这时MCU系统时钟继续工作，产生定时中断唤醒CPU。定时的长短可以通过编程调整，以便适应具体应用的需要。

二、MCU电源电路及元件选型考虑

MCU一般需要内核电源、参考电源、通用电源，每个电源的性能参数各不相同。为了稳定运行，MCU要求这些电源必须具备三个条件：负载瞬态波动低，纹波抑制比高，功耗低。MCU的内核电源最为重要。目前MCU内核的供电电压大约为1.0-1.2V，这个值倾向于不断降低，有望在未来达到0.8-1.2V左右，以满足智能手机、平板电脑等智能终端不断发展的小型化、轻量化和低能耗需求。

1.设计要求

MCU内核电源就是几百mA的负载电流，或者CPU处理大负荷时峰值电流的瞬时上升或下降。如果峰值电压随著负载电流的突增和突降而大幅波动的话，控制逻辑功能就可能出现，导致整个设置由于MCU的失灵而发生故障。因此，负载的瞬态响应性能非常重要。为了避免由噪声引起的逻辑失灵，内核电源必须提供一个稳定的低压，必须能够消除来自PMIC和DC-DC转换器等器件的开关噪声，而且具有较高的纹波抑制比。由于MCU本身会发热，有必要降低功耗，以减少MCU对周边的影响。

各种电压调节器件中，LDO稳压器大量应用于智能手机、平板等智能终端中，可不断满足这些设备的小型化、轻量化和低能耗需求。特别是移动设备或影像和视听设备应用MCU的电源中，1V左右的较低电压的使用日益普及，对LDO的要求日益苛刻。

2.元器件选择

采用小外形低功耗LDO稳压器可满足上述要求。VBIAS为整个电路的电源引脚，输入电压为2.5V或以上，VOUT为1.4V或以上，这里的外部输入电压的电源必须尽可能稳定，其噪声会显著影响通过LDO驱动电路的输出电压。外部电源的启动时序应该按照“VBIAS→VIN→CONTROL.”进行。

(1)LDO

TCR5BM/8BM系列LDO采用最新一代工艺制造的低导通电阻N沟道MOSFET和外部偏置电压，可提供低至0.8V或高至3.6V的VOUT，并将导致功率损耗的罪魁祸——压差降低至业界最低压差水平。TCR5BM系列支持低至100mV的压差和最高达500mA的输出电流，而TCR8BM系列支持低至170mV的压差和最高达800mA的输出电流。这些小型表面贴装LDO稳压器具有98dB(典型值)波纹抑制比，可实现稳定运行，抑制来自可引起故障的外部环境和DC-DC转换器的高频噪声。它们还能够提供快速负载瞬态响应，以避免发生由IC操作模式迅速切换引起的故障。

(2)电容器

电路中的电容器建议选择ESR不大于1.0Ω的瓷介电容器，选型时要考虑工作环境。为了稳定工作，要在VIN引脚连接一个1μF或者更大一些的电容器，在VBIASui你叫连接一个不小于0.1μF电容器，在VOUT引脚连接一个不小于2.2μF的电容器。尽管设计时已经考虑了一些可能的振荡问题，例如内置相位补偿电容，布线产生的电容和电感依然可能引起振荡，这取决于PCB图案和使用环境。

还有一些常规注意事项，VIN和GND两个引脚不能形成环路，走线欢度尽可能大以减小布线阻抗。。另外，还要特别注意走线路径，保证这些阻抗不会影响LDO的内部电路。VBIAS的走线也不宜太长，否则就容易引起噪声。

以上便是此次小编带来的“MCU”相关内容，通过本文，希望大家对MCU技术原理、MCU电源和元件的选择具备一定的了解。