什么是soc？SOC与MCU的区别是什么？

Posted 2022-12-06 无际单片机编程

自己做了单片机开发10年，看了很多关于soc的文章介绍，承认自己孤陋寡闻了。

但是如果不是我用过几款SOC，还真看得云里雾里，太学术化了。

如果拿SOC和MCU对比，大家可以理解成SOC就是定制功能版本的MCU。

当然，SOC不仅仅局限于MCU，还可以是更高端的CPU、MPU的功能定制版。

有一个误区， 并不是所有SOC都那么强悍，实际上低端的SOC用量也很大，主要看产品需求。

下面分别来介绍下：

一.什么是MCU

MCU就是微控制器，别名叫单片机，这是烂大街的术语了。

 

上图就是一个STC89C52的MCU。

MCU只是一个芯片，需要配合外围电路才能完成最终产品功能。

 

比如上图这个开发板，MCU就像大脑，其它乱七八糟的按键、蜂鸣器、LED灯、数码管等等就相当于手、眼睛、嘴巴、脚等等。

我们可以根据电路原理图用C语言和汇编写程序，程序编译好以后下载到单片机里，就可以控制相应的外围电路(按键、蜂鸣器、LED灯、数码管等)去”动作”了。

下面介绍一下MCU的一些特性：

1.内部集成

上图是最简单51内核MCU的内部组成，有CPU、RAM、ROM、定时器(计数器)、串口、外部中断组成。

还有ARMv7架构Cortex-M3内核的STM32，内部组成会更复杂。

 

通过内部模块图可以看得出来，多了很多外设资源。

2.价格

MCU价格一般比较低，几毛到几十块都有。

3.常见厂家

(宏晶科技)STC、意法半导体(ST)、瑞萨(Renesas)、爱特梅尔(Atmel)等等。

4.常见MCU

比如STC的51单片机，ST的STM8、STM32、Arduino的AVR、TI的MSP430等等。

5.操作系统

MCU一般最多只运行实时操作系统(RTOS)，不会上Linux，更多的是”裸机”编程。

二、什么是SOC

低端的SOC就是内部集成了MCU+特定功能模块外设。

高端的SOC应该是内部集成MPU/CPU+特定功能模块外设，高端的我也没用过，我猜的，今天我们低端的SOC。

我来拿之前产品开发用过的计量SOC的产品列表给大家看看。

大家看产品列表的MCU Core可以发现，这些Soc本质也是MCU，有51内核的，也有复杂点ARM内核的。

我们打开51内核的芯片手册看看内部组成。

相对传统的8051单片机的，外设资源多一些，有些还比较陌生，比如说TBS、EMU、KBI这些。

这几个外设一看就是定制化功能，比如说是专门用来做电量计量功能的。

电量计量这种功能一般用在电表，插座这类产品，其它领域一般用不上，并非通用的外设功能。

厂家把电量计量功能模块直接集成在一颗51内核的MCU里了，这种就属于SOC，准确点叫计量SOC。

除了计量以外，不同的领域也会有不同的定制化需求，比如说蓝牙。

Ti的一款蓝牙芯片(CC2541)就是针对蓝牙这个领域的SOC。

我们来看看芯片内部的组成。

看我红色框起来的，原来你一直以为很高大上的蓝牙，竟然是51内核的，目瞪狗呆吧？

再看看它的外设资源，除了一些通用的外设，比如GPIO、串口、定时器等等。

还有芯片内置的无线电模块(Radio Arbiter)，再跑上TI公司的蓝牙协议栈，就实现了蓝牙功能。

所以，SOC芯片都有一个共同特点：都是为了更方便，成本更低、稳定性更好地解决特定行业的需求。

三、MCU和SOC的区别

看到这里，我相信你已经大概知道区别了。

我再来总结下，低端的SOC本质是MCU内核，只是在51/ARM内核基础上增加了特定功能外设模块重新封了一款芯片。

如果用MCU去完成一些特定功能，比如说蓝牙协议，Zigbee协议，电量计量等等会比较麻烦，研发周期长，稳定性差，成本也更高。

不用把soc想得这么高端神秘，拿我们身边的例子，比如【无际单片机】课程主机这个项目：

433M软解码那块内容是一个难点，解码不难，难在如何兼容不同厂家的设备，很多学员和工程师都搞不定，那我可以把这个软解码做成特定模块，内置在51内核里，再重新封一款芯片叫无线解码SOC，专门用来解EV1527和2262的无线协议。

这样，如果你产品有解码EV1527/2262协议需求的时候，用我这个SOC就行了，就不用关心怎么用程序去解码了，我直接提供寄存器给你读数据，效率是不是高很多？这也是SOC的价值所在。

所以，我们在研发产品之前，首先也要做的就是看看市面上有没有现成SOC能够解决你产品的功能需求，现在很多公司研发产品基本上都是这样做的。