国产32位MCU，优质案例频频

来源：半导体产业纵横

MCU，全称为微控制器单元，是一种集成度极高的芯片，广泛应用于各种电子设备中。

MCU 芯片的架构主要包括三个部分：CPU、存储器和外围功能电路。其中，CPU 是 MCU 芯片的核心部分，负责执行指令和处理数据。存储器用于存储程序和数据；外围功能电路是 MCU 芯片中除 CPU 和存储器之外的其他电路部分，主要包括数字 I/O 接口、内部电路等，主要功能包括与外部设备进行交互等。

MCU 有 8 位、16 位和 32 位可供选择。其中 8 位、32 位 MCU 应用最为广泛，16 位则处于二者之间，目前只有部分经典产品拥有存量空间。

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8 位、32 位 MCU，有哪些区别？

在处理能力上，8 位 MCU 一次处理 8 位数据，运算速度较慢且寻址空间小；32 位 MCU 一次处理 32 位数据，速度快、寻址空间大。

在存储容量中，8 位 MCU 的程序存储器和数据存储器容量都较小，而 32 位 MCU 则拥有更大的存储容量，可满足复杂程序运行需求。

在应用场景中，8 位 MCU 适用于简单控制场景。比如家电产品中的遥控器、微波炉、电风扇等功能相对单一的小型家电，以及一些简单的工业控制设备，如小型传感器、执行器的控制器等。32 位 MCU 则主要用于高端消费电子产品、汽车电子、工业自动化和医疗设备等复杂场景。

在指令集和编程复杂度方面，8 位 MCU 指令集简单，编程相对繁琐；32 位 MCU 指令集丰富复杂，编程相对灵活但要求开发者具备更高技能。

在成本上，8 位 MCU 芯片本身成本和开发成本通常较低；32 位 MCU 成本相对较高，但开发效率可能更高。

综上所述，8 位 MCU 和 32 位 MCU 的选择应该根据具体应用场景来决定。如果需要高性能、大存储容量和高运算能力，那么 32 位 MCU 是更好的选择；如果应用场景要求不高，那么 8 位 MCU 可以是更经济的选择。

不过，如今随着物联网、汽车电子等应用的迅猛发展，下游市场对 32 位 MCU 的需求持续提升。比如：汽车电子已成为 MCU 的最大应用领域之一，汽车向智能化、电动化、网联化发展，对 MCU 需求增长迅猛。一辆传统汽车约需 70 个 MCU，智能汽车至少需 300 个，且新能源汽车和自动驾驶技术兴起，对高性能、高可靠性的 32 位 MCU 需求更高，如动力系统、辅助驾驶等功能控制需 32 位 MCU。此外，32 位 MCU 的制造成本也在不断下探，因此为提高竞争力和市场份额，众多厂商加大了对 32 位 MCU 的研发和生产投入。

32 位 MCU 的具体应用

MCU 技术广泛应用于各个领域之中，以下是其中几个典型的应用场景：

在消费电子领域，32 位 MCU 可用于智能手机、平板电脑、笔记本电脑等产品的电源管理、触摸控制、传感器数据处理等，有助于提高设备的性能和续航能力，比如优化手机的电量消耗，使其在同等电量下使用时间更长。

在智能家居领域，32 位 MCU 可为智能家居网关、智能插座、智能门锁、智能窗帘等设备，实现设备之间的通信、联动控制以及远程监控。例如，通过手机 APP 远程控制家中灯光的开关与亮度调节，或者根据设定的场景模式自动控制窗帘的开合。

在汽车电子领域，32 位 MCU 在车身控制系统中，用于控制车窗、雨刮器、车灯、车门锁等车身部件的工作；在动力系统中，实现对发动机的喷油、点火、气门控制以及变速器的换挡逻辑控制等；在安全系统中，可应用于安全气囊控制、制动系统（如 ABS、ESP 等）、胎压监测系统等；在车载娱乐系统，负责音频、视频播放，导航系统的运行以及与外部设备（如手机）的连接和交互；在辅助驾驶系统中，32 位 MCU 负责收集并处理来自各种传感器（如摄像头、雷达等）的实时数据，通过先进的算法进行数据分析和决策，为车辆提供精确的辅助驾驶控制，从而显著提升驾驶的安全性和便利性。

在工业控制领域，32 位 MCU 可在自动化生产线中用于 PLC（可编程逻辑控制器）、工业机器人、数控机床等设备，实现对生产过程的精确控制、逻辑运算和运动控制；在电机驱动与控制中，广泛应用于各类电机的驱动和调速控制，如工业电机、伺服电机、步进电机等，实现对电机的位置、速度、转矩等参数的精确控制；在仪器仪表中，实现对信号的采集、处理和分析。

在通信领域，32 位 MCU 在基站设备中用于控制和管理基站的各种功能模块，如射频模块、基带处理模块等，实现信号的收发、处理和传输；在路由器、交换机、防火墙等网络设备中，负责设备的配置管理、数据转发控制、网络安全等功能，确保网络的稳定运行和数据传输的安全性。

在医疗健康领域，32 位 MCU 负责监护仪、心电图机、血糖仪、血压计等医疗设备的数据采集、处理和分析；还有助于便携式医疗设备的小型化、低功耗设计等。

这些厂商，推出一系列优质产品

在当今的半导体领域，国产 32 位 MCU 正逐渐崭露头角，展现出强大的发展潜力和竞争力。如今，在这一领域中，已经涌现出多款产品，它们具备与 ST（意法半导体）的热门产品相抗衡的实力，为国内电子产业的发展注入了新的活力。

兆易创新 GD32F103

兆易创新的 GD32MCU 作为中国最大的 Arm MCU 家族，已成功推出中国首个基于 ArmCortex-M3、Cortex-M4、Cortex-M23、Cortex-M33 及 Cortex-M7 内核的通用 MCU 产品系列，并在全球范围内率先推出 RISC-V 内核通用 32 位 MCU 产品系列，已成为 32 位通用 MCU 市场的首选品牌。

GD32F103 作为 GD 系列的早期产品，其在多个方面展现出强大的实力，使其能够有效替代意法半导体的同类产品。

首先，从性能方面来看，GD32F103 拥有出色的处理能力。它采用高性能的 32 位 ARM Cortex-M3 内核，主频可达较高水平，能够快速响应各种指令和处理复杂的任务。与 ST 的同类产品相比，在运算速度上毫不逊色，无论是在智能家居设备中的实时控制，还是在工业自动化领域的高速数据处理，GD32F103 都能稳定高效地完成工作。

例如，在智能家居的智能照明系统中，GD32F103 可以迅速处理来自光照传感器、人体红外传感器等的信号，实现根据环境光线和人员活动自动调节灯光亮度和颜色，为用户提供舒适的照明环境。在工业控制的小型自动化设备中，它能够精确控制电机的转速和位置，确保设备的高精度操作，提高生产效率和产品质量。

其次，在功能丰富度上，GD32F103 也表现突出。它具备丰富的外设接口，如多个通用定时器、ADC（模数转换器）、DAC（数模转换器）、SPI（串行外设接口）、I2C（集成电路总线）等。这些接口使得 GD32F103 能够方便地与各种外部设备进行连接和通信，满足不同应用场景的需求。

例如，在智能家电的控制板中，GD32F103 可以通过 SPI 接口与显示屏进行通信，实时显示家电的运行状态和参数；通过 I2C 接口连接温度传感器，实现对家电内部温度的监测和控制。与 ST 的产品相比，GD32F103 的外设资源更加丰富灵活，为开发者提供了更多的选择和可能性。

再者，在可靠性方面，兆易创新对 GD32F103 进行了严格的质量控制。它具备较高的抗干扰能力，能够在复杂的电磁环境下稳定工作。在汽车电子领域，GD32F103 可以应用于车身控制系统，如车窗控制、雨刮控制等模块。它能够抵抗汽车电气系统中的各种干扰源，确保控制信号的准确传输和执行，提高汽车的安全性和可靠性。同时，GD32F103 还具有良好的温度适应范围，能够在较宽的温度范围内正常工作，满足各种不同环境条件下的应用需求。

此外，在开发支持方面，兆易创新为 GD32F103 提供了完善的开发工具和软件库。开发者可以使用官方提供的开发环境，轻松进行程序开发、调试和下载。同时，丰富的软件库和示例代码也为开发者节省了大量的开发时间和精力，提高了开发效率。与 ST 的开发工具相比，GD32F103 的开发环境更加简洁易用，且不断更新和完善，为开发者提供更好的开发体验。

据悉，云米的扫拖机器人 3C 系列就使用了兆易创新的 GD32F103VCT6 系列主控 MCU。科沃斯 DG710 则和云米一样采用了兆易创新 GD32F103VxT6 系列。

华大半导体 HC32F460

华大半导体面向家电、工业、汽车、物联网等领域，专注于核心智能控制芯片的设计，为客户提供通用控制 MCU、电机控制 MCU、汽车电子 MCU、超低功耗 MCU 四大产品线。其中，HC32F460 具有多方面优势，在一些应用场景下可以替代 ST 的相关产品。

HC32F460 系列是华大半导体第一颗高性能 ARM Cortex-M4F 内核通用 MCU, 全温域下主频可达 200MHz，具备较高的处理能力，可快速处理数据和任务。内置 512KB EFlash 和 192KB SRAM，有 2 个 12-bit 2.0Msps ADC 单元、3 个高速 COMP、1 个 PGA，具备丰富的 timer 资源，高效 cache 和 prefetch 保证 CPU 0-wait 执行，能满足复杂运算和控制需求。

HC32F460 还具有丰富的通信接口，支持 4 路 U（S）ART、4 路 SPI、1 路 QSPI、1 路 CAN2.0B、1 个 USB2.0 等通信外设，且所有串口通信端口可自由映射。这种丰富的接口配置使其能够灵活地与各种外部设备进行通信，适应不同的应用场景和系统架构需求，具有业界领先的抗 ESD、抗 latchup、低 EMI、5V 耐压 I/O 等性能。

此外，HC32F460 还具备多种低功耗模式、高性能模拟特性、灵活的引脚功能、全面的数据安全机制等。

在工业控制领域，HC32F460 可用于空调外机双电机控制、变频器、伺服驱动、PLC、工业伺服编码器、步进电机驱动等；在消费电子领域，HC32F460 可广泛应用于无人机云台、指纹模块以及众多量大且杂的大众市场，如智能家电（智能空调、智能洗衣机、智能冰箱、智能厨电、智能清洁电器等）。在汽车电子领域，HC32F460 系列已有多款车规级 MCU 通过 AEC-Q100 品质认证，已实现汽车前装市场批量商用，可应用于车身控制、汽车电源与电机、汽车照明和智能座舱等场景。此外，HC32F460 还可以在医疗设备等领域得到应用。

作为国产芯片，在成本上可能具有一定优势，这对于追求高性价比的应用场景来说是一个重要的考虑因素。相比 ST 的产品，HC32F460 能够在满足性能和功能需求的前提下，为客户提供更具竞争力的价格，帮助客户降低产品成本，提高市场竞争力。

在某些特定的应用场景中，ST 的产品可能具有其独特的优势，而 HC32F460 则在其他方面表现出色。

除了上述几款产品，雅特力的 AT32F403A/F407/ F413/ F415/F421 系列，也可批量替换 STM32 的 F030、F303、F103、F107、F072、F401 和 F411 等系列，其产品硬件引脚与 STM32 P2P 兼容，软件高度兼容，由于内核、SRAM、外设等性能相比 STM32 大幅度提升，AT32 可一颗取代多颗 STM32，另外还独有安全性&二次开发功能: security Lib，更宽的工作温度：-40~105 度。

中科芯的 32 位 MCU 产品可批量替换 STM32 的 F103、F030、F031 和 F051 等系列。基于 ARM 架构覆盖 Cortex-M0、M3、M4 内核八大系列产品，硬件引脚与 STM32 P2P 兼容，软件采用寄存器级兼容设计，对于已经使用 ST 系列 MCU 开发完成的程序，HEX 文件可直接烧录到中科芯对应型号的 MCU 中即可运行。

中微半导体的高性能低功耗高集成全领域的 MCU，可批量替换 STM32F030/031 系列、STM32G030/031 系列和 STM32L031/051 系列。

极海半导体的通用 MCU APM32 系列是基于 ARM Cortex M3 系列 CPU 设计出的拥有自主设计的 32 位 CPU 的产品。APM32F030、APM32F103、APM32F072 可直接替换 STM32 对应型号。