很多朋友对嵌入式跟单片机有什么关系,嵌入式和单片机究竟有什么区别不是很了解,六月小编刚好整理了这方面的知识,今天就来带大家一探究竟
很多朋友对嵌入式跟单片机有什么关系,嵌入式和单片机究竟有什么区别不是很了解,六月小编刚好整理了这方面的知识,今天就来带大家一探究竟。
从事信息技术相关工作的人一定听说过嵌入式和单片机。众所周知,这两个术语与硬件系统密切相关。但是,如果要问什么是嵌入式,什么是单片机,两者有什么区别,相信大多数人都解释不清楚。今天小枣君就给大家科普一下入门,来揭晓以上问题的答案。
同时顺便解释一下我们常说的51、STM32。什么是嵌入式先来看看什么是嵌入式。嵌入式系统一般指嵌入式系统,英文叫Embedded system。嵌入式开发实际上就是嵌入式系统的开发。IEEE(美国电气和电子工程师协会)将嵌入式系统定义为“用于控制、监控或辅助机器和设备运行的装置”。
国内学术界的定义更具体,也更容易理解:嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,对功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格要求的专用计算机系统。以应用为中心,说明嵌入式系统具有明确的实用性。基于计算机技术,说明它其实是一种特殊的计算机。软硬件可裁剪,说明其具有很强的灵活性和定制能力。
专用计算机系统,“专用”对应“通用”。我们常用的个人PC、笔记本电脑、数据中心服务器可以有多种用途,也就是“通用计算机系统”。嵌入式系统具体应用于哪些「专用」方向?例子如下:个人通讯和娱乐系统:手机、数码相机、音乐播放器、可穿戴电子产品、PSP游戏机和家用电器:数字电视、扫地机器人和智能家电。
办公自动化:打印机、复印机、传真机、医用电子产品:生化分析仪、血液分析仪、CT网络通信产品:通信交换设备、网络设备(交换机、路由器、网络安全)、汽车电子产品:发动机控制、安全系统、汽车导航娱乐系统、工控产品:工控机、交互终端(POS、ATM)、安全监控、数据采集与传输、仪器仪表。
嵌入式系统应用于这些领域。这只是冰山一角。可以说,嵌入式系统无时无刻不在完全包围着我们,影响着我们的工作和生活。嵌入式系统,既然是计算机系统,肯定离不开硬件和软件。嵌入式系统的典型架构如下:注意,最重要的是嵌入式操作系统和嵌入式微处理器。
从硬件的角度来看,嵌入式系统是以处理器(CPU)为核心,通过总线连接的多模块系统。这和个人电脑是一样的。下图是一个嵌入式系统的真实例子:S3C2440,CPU,中间的RAM,ROM,网卡,串口,电源等等。可见嵌入式系统麻雀虽小,五脏俱全。什么是“单片机”?
嵌入式系统的核心是嵌入式处理器。嵌入式处理器一般分为以下几种典型类型:集成ROM/RAM的嵌入式微控制器MCU(微控制单元)、总线逻辑、定时器/计数器、看门狗、I/O、串口、A/D、D/A、FLASH等。典型代表有8051、8096、 c 8051 f等。嵌入式DSP处理器(数字信号处理器)
DSP处理器专门用于信号处理,专门设计了系统结构和指令算法。它广泛应用于数字滤波、FFT和频谱分析。典型代表是TI(德州仪器)公司的TMS320C2000/C5000系列。嵌入式微处理器MPU(微处理器单元)是由通用处理器演化而来的,具有高性能和丰富的外围组件接口。典型代表有AM186/88、386EX、SC-400、PowerPC、MIPS、ARM系列等。
此外,还有嵌入式片上系统(SOC)和可编程片上系统(SOPC)。我们的单片机属于上面提到的第一款——MCU(嵌入式微控制器)。下面详细介绍一下。单片机,也叫单片微控制器,英文叫单片机。
其实就是集成电路芯片。通过VLSI技术,将CPU、RAM、ROM、I/O和中断系统、定时器/计数器等功能塞进一个硅片里,成为一台超小型计算机。那么,单片机不是嵌入式系统吗?别急,我们往下看。
“单片机”其实是一个古老的名字。以前半导体技术不成熟,不同的功能做不到一个芯片上,所以会有多个芯片。现在半导体技术已经很发达了,所以没有多芯片的机器。然而“单片机”这个名称一直延续至今。
很多高校老师喜欢强调单片机的姓“单”,意思是单片机的功能单一,是完成运算、逻辑控制、通信等功能的单个模块。即使性能再强大,功能还是单一。
单片机技术诞生于70年代末,早期是4位,后来发展到8位、16位、32位。真正兴起是在8位时代。8位单片机功能强大,广泛应用于工业控制、仪器仪表、家用电器和汽车等领域。我们在学习单片机的时候,经常会听到两个词:——51单片机和STM32。我来介绍一下它们是什么。
单片机其实是一系列单片机的总称。该系列单片机兼容Intel 8031指令系统。他们的祖先是英特尔的8004单片机。注意,51单片机并不都是英特尔的产品。包括ATMEL(艾德梅尔)、Philips(飞利浦)、Winbond、Dallas(达拉斯)、Siemens(西门子)、STC(国产宏碁)等公司,也有不少属于51单片机系列的产品。ATMEL公司的51单片机,AT89C51
这是51单片机的开发板,中间的芯片是51单片机。51单片机长期以来一直是市场上最主流、应用最广泛的单片机,占据了很大的市场份额。其实单片机现在已经没有技术优势了,是很老的技术了。之所以顽强,除了受欢迎之外,还有一个原因,就是英特尔完全开放了51内核的版权。
所以,无论任何单位或个人,都可以毫无顾忌地使用51单片机,不用付费,也不用担心版权风险。
此外,51单片机拥有雄厚的存量基础和群众基础。很多老项目都是用的51单片机,出于成本的考虑,有时候只能继续沿用51单片机的技术进行升级。而且,很多老一辈的工程师,都精通51单片机开发技术。所以,51单片机的生命力得以不断延续。
再来看看STM32。
STM32,是意法半导体公司推出的基于ARM Cortex-M内核的通用型单片机。
意法半导体(STMicroelectronics)是世界最大的半导体公司之一,于1987年6月成立,是由意大利的SGS微电子公司和法国Thomson半导体公司合并而成。1998年5月,SGS-THOMSON Microelectronics 将公司名称改为意法半导体有限公司。
ARM公司以前小枣君给大家介绍过。它是目前全球做芯片设计最厉害的公司之一,利用手机芯片的快速发展而崛起,占有物联网市场极大的份额。
在单片机领域,ARM的Cortex-M内核拥有压倒性的优势,已经成为绝对的主流。很多半导体公司都放弃了自己原先的架构,转做ARM架构的单片机。
STM32单片机开发板
STM32的硬件配置可以满足大部分的物联网开发需求,开发工具和相关的文档资料齐全,已经成为目前单片机学习的首选对象。
嵌入式和单片机的区别
说到这里,我们来看看,嵌入式和单片机的区别到底是什么。
从前文的介绍来看,嵌入式系统是一个大类,单片机是其中一个重要的子类。嵌入式系统像是一个完整的计算机,而单片机更像是一个没有外设的计算机。
以前单片机包括的东西并不算多,两者的硬件区别较为明显。但是,随着半导体技术的突飞猛进,现在各种硬件功能都能被做进单片机之中。所以,嵌入式系统和单片机之间的硬件区别越来越小,分界线也越来越模糊。
于是,人们倾向于在软件上进行区分。
从软件上,行业里经常把芯片中不带MMU(memory management unit,内存管理单元)从而不支持虚拟地址,只能裸奔或运行RTOS(实时操作系统,例如ucos、华为LiteOS、RT-Thread、freertos等)的system,叫做单片机(如STM32、NXP LPC系列、NXP imxRT1052系列等)。
同时,把芯片自带MMU可以支持虚拟地址,能够跑Linux、Vxworks、WinCE、Android这样的“高级”操作系统的system,叫做嵌入式。
在某些时候,单片机本身已经足够强大,可以作为嵌入式系统使用。它的成本更低,开发和维护的难度相对较小,尤其是针对一些针对性更强的应用。而嵌入式系统理论上性能更强,应用更广泛,但复杂度高,开发难度大。
嵌入式和单片机的学习价值
最后我们来说一说嵌入式和单片机的学习价值,到底有没有必要学习嵌入式和单片机。
最近这些年,有一句话被广泛传播,那就是——“软件为王”。人们普遍认为软件知识的价值远远大于硬件,而学习软件,从事软件方向,会更容易找到工作,找到更高收入、更有前途的工作。
而嵌入式和单片机,往往被归为“硬件”方向,遭人“嫌弃”。加上嵌入式和单片机的学习难度较大,学习周期很长,需要漫长的“煎熬”,所以越来越多的人放弃这条路。
小枣君认为这种想法是不正确的。
首先,嵌入式和单片机并不是纯“硬件”类方向。前面我也说了,它们是软件和硬件的紧密结合。
如果你想学好嵌入式和单片机,只懂数字电路和微机接口这样的硬件知识是不够的,你更需要学习的,是汇编、C/C++语言、数据结构和算法知识。
拥有软硬结合的能力,远远比单纯掌握某种程序开发语言更有价值。
其次,嵌入式和单片机拥有广泛的应用场景,在各个领域都有项目需求和人才需求。
根据权威部门统计,目前我们国家每年的嵌入式人才缺口高达50万。尤其是嵌入式软件开发,是未来几年最热门和最受欢迎的职业之一。具有10年工作经验的高级嵌入式工程师,年薪可以达到30-50万元左右。
而且我们国家现在正在大力发展芯片产业,也会带动嵌入式人才的就业,提升待遇。
随着5G的建设深入,整个社会正在向“万物互联”的方向发展。物联网技术也将迎来前所未有的历史机遇。嵌入式和单片机技术是物联网技术的重要组成部分,也将进入发展的快车道。
因此,尽管学习过程会比较艰辛,小枣君仍然建议有志青年关注这一赛道。技术越难,过程越苦,越有利于构建竞争壁垒。到了后期,个人价值可以得到进一步的体现。
好了,关于嵌入式和单片机的内容,小枣君今天就介绍到这里。如果觉得对你有帮助,欢迎点击右下角的“好看”,并转发。
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原文嵌入式和单片机,是同一个东西吗?
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审核汤梓红
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