發(fā)布時(shí)間:2022-01-26 11:30:16來(lái)源:轉(zhuǎn)載
凡是從事信息技術(shù)相關(guān)工作的童鞋,一定都聽(tīng)說(shuō)過(guò)嵌入式和單片機(jī)。大家都知道,這兩個(gè)名詞,和硬件系統(tǒng)有著非常密切的關(guān)系。但是,如果要問(wèn)具體什么是嵌入式,什么是單片機(jī),它們之間究竟有什么區(qū)別,我相信大部分人并不能解釋清楚。
今天,小編就給大家做一個(gè)入門(mén)科普,揭秘上述問(wèn)題的答案。
與此同時(shí),我也順便解釋一下,我們常說(shuō)的51、STM32,究竟是什么。什么是嵌入式首先,我們來(lái)看看什么是嵌入式。嵌入式,一般是指嵌入式系統(tǒng),英文叫作:embeddedsystem。嵌入式開(kāi)發(fā),其實(shí)就是對(duì)嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。
IEEE(美國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì))對(duì)嵌入式系統(tǒng)的定義是:“用于控制、監(jiān)視或者輔助操作機(jī)器和設(shè)備的裝置”。
國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)界的定義更為具體一些,也更容易理解:
嵌入式系統(tǒng),是以應(yīng)用為中心,以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ),軟件硬件可裁剪,適用于對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
以應(yīng)用為中心,說(shuō)明嵌入式系統(tǒng)是有明確實(shí)際用途的。以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ),說(shuō)明它其實(shí)就是一種特殊的計(jì)算機(jī)。軟硬件可裁剪,說(shuō)明它有很強(qiáng)的靈活性和可定制能力。
專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng),“專用”所對(duì)應(yīng)的,就是“通用”。我們常用的個(gè)人PC、筆記本電腦、數(shù)據(jù)中心服務(wù)器,可以用于多種用途,就是“通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”。
嵌入式系統(tǒng)究竟具體應(yīng)用于哪些“專用”方向呢?
個(gè)人通信與娛樂(lè)系統(tǒng):手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、音樂(lè)播放器、可穿戴電子產(chǎn)品、PSP游戲機(jī)
家電類產(chǎn)品:數(shù)字電視、掃地機(jī)器人、智能家電
辦公自動(dòng)化:打印機(jī),復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)
醫(yī)療電子類產(chǎn)品:生化分析儀、血液分析儀、CT
網(wǎng)絡(luò)通信類產(chǎn)品:通信類交換設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(交換機(jī)、路由器、網(wǎng)絡(luò)安全)
汽車(chē)電子類產(chǎn)品:引擎控制、安全系統(tǒng)、汽車(chē)導(dǎo)航與娛樂(lè)系統(tǒng)
工業(yè)控制類產(chǎn)品:工控機(jī)、交互式終端(POS、ATM)、安全監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集與傳輸、儀器儀表
軍事及航天類產(chǎn)品:無(wú)人機(jī)、雷達(dá)、作戰(zhàn)機(jī)器人
上述這些領(lǐng)域,都使用了嵌入式系統(tǒng)。這還只是冰山一角。
可以說(shuō),嵌入式系統(tǒng)完完全全地包圍了我們,時(shí)刻影響著我們的工作和生活。
嵌入式系統(tǒng),既然是一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng),那么肯定離不開(kāi)硬件和軟件。
一個(gè)嵌入式系統(tǒng)的典型架構(gòu)如下:從硬件角度來(lái)看,嵌入式系統(tǒng)就是以處理器(CPU)為核心,依靠總線(Bus)進(jìn)行連接的多模塊系統(tǒng):
中間偏左上角,S3C2440,是CPU,中間是RAM,然后還有ROM、網(wǎng)卡、串口、電源等等??梢钥闯觯度胧较到y(tǒng)麻雀雖小,五臟俱全。什么是“單片機(jī)”?嵌入式系統(tǒng)的核心,就是嵌入式處理器。嵌入式處理器一般分為以下幾種典型類型:
嵌入式微控制器MCU(MicroControlUnit)
嵌入式DSP處理器(DigitalSignalProcessor)
DSP處理器專門(mén)用于信號(hào)處理,在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令算法進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)。在數(shù)字濾波、FFT、頻譜分析中廣泛應(yīng)用。典型代表是TI(德州儀器)公司的TMS320C2000/C5000系列。
嵌入式微處理器MPU(MicroProcessorUnit)
MPU由通用處理器演變而來(lái),具有較高的性能,擁有豐富的外圍部件接口。典型代表是AM186/88、386EX、SC-400、PowerPC、MIPS、ARM系列等。
此外,還有嵌入式片上系統(tǒng)SoC(SystemonChip)和可編程片上系統(tǒng)SoPC(SystemonaProgrammableChip)。我們的單片機(jī),就屬于上述的第一種——MCU(嵌入式微控制器)。
單片機(jī),又稱為單片微控制器,英文叫Single-ChipMicrocomputer。它其實(shí)就是一種集成電路芯片,是通過(guò)超大規(guī)模集成電路技術(shù),將CPU、RAM、ROM、輸入輸出和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等功能,塞進(jìn)一塊硅片上,變成一個(gè)超小型的計(jì)算機(jī)。這么說(shuō)來(lái),單片機(jī)不就是一個(gè)嵌入式系統(tǒng)?別急,我們往下看。
“單片機(jī)”其實(shí)是一種古老的叫法。以前半導(dǎo)體工藝技術(shù)不成熟,不同的功能無(wú)法做進(jìn)一個(gè)芯片(Chip),所以會(huì)有多片機(jī)?,F(xiàn)在半導(dǎo)體技術(shù)早已非常發(fā)達(dá),所以不存在多片機(jī)。但是,“單片機(jī)”的叫法卻一直延用至今。
很多高校老師喜歡強(qiáng)調(diào)單片機(jī)姓“單”,除了指單片機(jī)只是一個(gè)硅片之外,更多是指單片機(jī)的功能單一,它是完成運(yùn)算、邏輯控制、通信等功能的單一模塊。即便它性能再?gòu)?qiáng)大,功能依然是單一的。
單片機(jī)技術(shù)從上世紀(jì)70年代末誕生,早期的時(shí)候是4位,后來(lái)發(fā)展為8位,16位,32位。它真正崛起,是在8位時(shí)代。8位單片機(jī)功能很強(qiáng),被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、儀器儀表、家電汽車(chē)等領(lǐng)域。
我們?cè)谘芯繂纹瑱C(jī)的時(shí)候,經(jīng)常會(huì)聽(tīng)到兩個(gè)詞——51單片機(jī)、STM32。我來(lái)介紹一下它們究竟是什么。
51單片機(jī),其實(shí)就是一系列單片機(jī)的統(tǒng)稱。該系列單片機(jī),兼容Intel8031指令系統(tǒng)。它們的始祖,是Intel(英特爾)的8004單片機(jī)。
注意,51單片機(jī)并不全是英特爾公司的產(chǎn)品。包括ATMEL(艾德梅爾)、Philips(飛利浦)、華邦、Dallas(達(dá)拉斯)、Siemens(西門(mén)子)、STC(國(guó)產(chǎn)宏晶)等公司,也有很多產(chǎn)品屬于51單片機(jī)系列。
51單片機(jī)曾經(jīng)在很長(zhǎng)時(shí)間里都是市面上較主流、應(yīng)用較廣泛的單片機(jī),占據(jù)大量的市場(chǎng)份額。
51單片機(jī)其實(shí)放在現(xiàn)在毫無(wú)技術(shù)優(yōu)勢(shì),是一種很老的技術(shù)。之所以它的生命力頑強(qiáng),除了它曾經(jīng)很流行之外,還有一個(gè)原因,就是英特爾公司徹底開(kāi)放了51內(nèi)核的版權(quán)。所以,無(wú)論任何單位或個(gè)人,都可以毫無(wú)顧忌地使用51單片機(jī),不用付費(fèi),也不用擔(dān)心版權(quán)風(fēng)險(xiǎn)。
此外,51單片機(jī)擁有雄厚的存量基礎(chǔ)和群眾基礎(chǔ)。很多老項(xiàng)目都是用的51單片機(jī),出于成本的考慮,有時(shí)候只能繼續(xù)沿用51單片機(jī)的技術(shù)進(jìn)行升級(jí)。而且,很多老一輩的工程師,都精通51單片機(jī)開(kāi)發(fā)技術(shù)。所以,51單片機(jī)的生命力得以不斷延續(xù)。
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