所有從事信息技術(shù)相關(guān)工作的童鞋，一定聽(tīng)說(shuō)過(guò)嵌入式和單片機(jī)。
眾所周知，這兩個(gè)術(shù)語(yǔ)與硬件系統(tǒng)密切相關(guān)。
但是，如果要問(wèn)什么是嵌入式，什么是MCU，兩者有什么區(qū)別，相信大多數(shù)人都解釋不清楚。
今天小早君就給大家做科普介紹，揭曉以上問(wèn)題的答案。
同時(shí)，我也想順便解釋一下我們常說(shuō)的51和STM32。
嵌入了什么
首先，我們來(lái)看看什么是嵌入式。
嵌入式系統(tǒng)一般指嵌入式系統(tǒng)，英文叫嵌入式系統(tǒng)嵌入式開(kāi)發(fā)其實(shí)就是嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)
IEEE將嵌入式系統(tǒng)定義為用于控制，監(jiān)控或輔助操作機(jī)器和設(shè)備的設(shè)備。
國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)界的定義更具體，更容易理解:
嵌入式系統(tǒng)是一個(gè)以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)，其軟件和硬件都是可以定制的它適用于對(duì)功能，可靠性，成本，體積和功耗有嚴(yán)格要求的特殊計(jì)算機(jī)系統(tǒng)
以應(yīng)用為中心，說(shuō)明嵌入式系統(tǒng)具有一定的實(shí)際用途基于計(jì)算機(jī)技術(shù)，說(shuō)明它其實(shí)是一種特殊的計(jì)算機(jī)軟硬件都可以裁剪，說(shuō)明它有很強(qiáng)的靈活性和定制能力
與專(zhuān)用相對(duì)應(yīng)的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是通用我們常用的個(gè)人電腦，筆記本電腦和數(shù)據(jù)中心服務(wù)器可以用于各種用途，即通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)
嵌入式系統(tǒng)具體適用于哪些特殊方向。
例子如下:
個(gè)人通信和娛樂(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)。
家用電器:數(shù)字電視，掃地機(jī)器人，智能家電。
辦公室自動(dòng)化:打印機(jī)，復(fù)印機(jī)，傳真機(jī)。
醫(yī)用電子產(chǎn)品:生化分析儀，血液分析儀，CT。
網(wǎng)絡(luò)通信產(chǎn)品:通信交換設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。
汽車(chē)電子產(chǎn)品:發(fā)動(dòng)機(jī)控制，安全系統(tǒng)，汽車(chē)導(dǎo)航和娛樂(lè)系統(tǒng)。
工業(yè)控制產(chǎn)品:工業(yè)計(jì)算機(jī)，交互終端，安全監(jiān)控，數(shù)據(jù)采集與傳輸，儀器儀表。
軍用和航空產(chǎn)品:無(wú)人駕駛飛行器，雷達(dá)和戰(zhàn)斗機(jī)器人。
嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用于這些領(lǐng)域這只是冰山一角
可以說(shuō)，嵌入式系統(tǒng)完全包圍著我們，時(shí)刻影響著我們的工作和生活。
嵌入式系統(tǒng)，既然是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，必然離不開(kāi)硬件和軟件。
嵌入式系統(tǒng)的典型架構(gòu)如下:
注意，最重要的是嵌入式操作系統(tǒng)和嵌入式微處理器。
從硬件上看，嵌入式系統(tǒng)是一個(gè)以CPU為核心，以Bus為連接的多模塊系統(tǒng):
就像個(gè)人電腦一樣
下圖是嵌入式系統(tǒng)的真實(shí)示例:
中間左上角，S3C2440，是CPU，中間是RAM，然后是ROM，網(wǎng)卡，串口，電源等等可見(jiàn)嵌入式系統(tǒng)麻雀雖小，五臟俱全
什么是單片機(jī)。
嵌入式系統(tǒng)的核心是嵌入式處理器。嵌入式處理器通常分為以下幾種典型類(lèi)型:
嵌入式微控制器
單片機(jī)集成了ROM/RAM，總線(xiàn)邏輯，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，看門(mén)狗，I/O，串口，A/D，D/A，F(xiàn)LASH等典型代表有8051，8096，C8051F等
嵌入式數(shù)字信號(hào)處理器
DSP處理器專(zhuān)門(mén)用于信號(hào)處理，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令算法都經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)它廣泛應(yīng)用于數(shù)字濾波，快速傅立葉變換和頻譜分析典型代表是ti公司的TMS320C2000/C5000系列
嵌入式微處理器
MPU由通用處理器演變而來(lái)，具有高性能和豐富的外圍組件接口典型代表有AM186/88，386EX，SC—400，PowerPC，MIPS，ARM系列等
此外，還有嵌入式片上系統(tǒng)和可編程片上系統(tǒng)。
我們的單片機(jī)屬于上面提到的第一款——MCU。
讓我們?cè)敿?xì)介紹一下。
單片機(jī)，也叫單片機(jī)，英文叫單片機(jī)。
其實(shí)是一種集成電路芯片通過(guò)超大規(guī)模集成電路技術(shù)，將中央處理器，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，只讀存儲(chǔ)器，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)硅片，成為超小型計(jì)算機(jī)
那么，MCU不是嵌入式系統(tǒng)嗎別擔(dān)心，讓我們往下看
單片機(jī)其實(shí)是一個(gè)古老的名字。過(guò)去，半導(dǎo)體技術(shù)不成熟，不同的功能不能做成芯片
以會(huì)有多片機(jī)現(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(chēng)該系列單片機(jī)，兼容 Intel 8031 指令系統(tǒng)它們的始祖，是 Intel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，Philips，華邦，Dallas，Siemens，STC等公司，也有很多產(chǎn)品屬于 51 單片機(jī)系列
ATMEL 公司的 51 單片機(jī)，AT89C51
這是一個(gè) 51 單片機(jī)的開(kāi)發(fā)板，中間那個(gè)芯片才是 51 單片機(jī)
51 單片機(jī)曾經(jīng)在很長(zhǎng)時(shí)間里都是市面上最主流，應(yīng)用最廣泛的單片機(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)
再來(lái)看看 STM32。
STM32，是意法半導(dǎo)體公司推出的基于 ARM Cortex—M 內(nèi)核的通用型單片機(jī)。
STM32 單片機(jī)
意法半導(dǎo)體是世界最大的半導(dǎo)體公司之一，于 1987 年 6 月成立，是由意大利的 SGS 微電子公司和法國(guó) Thomson 半導(dǎo)體公司合并而成1998 年 5 月，SGS—THOMSON Microelectronics 將公司名稱(chēng)改為意法半導(dǎo)體有限公司
意法半導(dǎo)體 LOGO
ARM 公司以前小棗君給大家介紹過(guò)它是目前全球做芯片設(shè)計(jì)最厲害的公司之一，利用手機(jī)芯片的快速發(fā)展而崛起，占有物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)極大的份額
在單片機(jī)領(lǐng)域，ARM 的 Cortex—M 內(nèi)核擁有壓倒性的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為絕對(duì)的主流很多半導(dǎo)體公司都放棄了自己原先的架構(gòu)，轉(zhuǎn)做 ARM 架構(gòu)的單片機(jī)
STM32 單片機(jī)開(kāi)發(fā)板
STM32 的硬件配置可以滿(mǎn)足大部分的物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)需求，開(kāi)發(fā)工具和相關(guān)的文檔資料齊全，已經(jīng)成為目前單片機(jī)學(xué)習(xí)的首選對(duì)象。
嵌入式和單片機(jī)的區(qū)別
說(shuō)到這里，我們來(lái)看看，嵌入式和單片機(jī)的區(qū)別到底是什么。
從前文的介紹來(lái)看，嵌入式系統(tǒng)是一個(gè)大類(lèi)，單片機(jī)是其中一個(gè)重要的子類(lèi)嵌入式系統(tǒng)像是一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)，而單片機(jī)更像是一個(gè)沒(méi)有外設(shè)的計(jì)算機(jī)
以前單片機(jī)包括的東西并不算多，兩者的硬件區(qū)別較為明顯但是，伴隨著半導(dǎo)體技術(shù)的突飛猛進(jìn)，現(xiàn)在各種硬件功能都能被做進(jìn)單片機(jī)之中所以，嵌入式系統(tǒng)和單片機(jī)之間的硬件區(qū)別越來(lái)越小，分界線(xiàn)也越來(lái)越模糊
于是，人們傾向于在軟件上進(jìn)行區(qū)分。
從軟件上，行業(yè)里經(jīng)常把芯片中不帶 MMU從而不支持虛擬地址，只能裸奔或運(yùn)行 RTOS的 system，叫做單片機(jī)。
同時(shí)，把芯片自帶 MMU 可以支持虛擬地址，能夠跑 Linux，Vxworks，WinCE，Android 這樣的高級(jí)操作系統(tǒng)的 system，叫做嵌入式。
在某些時(shí)候，單片機(jī)本身已經(jīng)足夠強(qiáng)大，可以作為嵌入式系統(tǒng)使用它的成本更低，開(kāi)發(fā)和維護(hù)的難度相對(duì)較小，尤其是針對(duì)一些針對(duì)性更強(qiáng)的應(yīng)用而嵌入式系統(tǒng)理論上性能更強(qiáng)，應(yīng)用更廣泛，但復(fù)雜度高，開(kāi)發(fā)難度大
嵌入式和單片機(jī)的學(xué)習(xí)價(jià)值
最后我們來(lái)說(shuō)一說(shuō)嵌入式和單片機(jī)的學(xué)習(xí)價(jià)值，到底有沒(méi)有必要學(xué)習(xí)嵌入式和單片機(jī)。
最近這些年，有一句話(huà)被廣泛傳播，那就是 ——軟件為王人們普遍認(rèn)為軟件知識(shí)的價(jià)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于硬件，而學(xué)習(xí)軟件，從事軟件方向，會(huì)更容易找到工作，找到更高收入，更有前途的工作
而嵌入式和單片機(jī)，往往被歸為硬件方向，遭人嫌棄加上嵌入式和單片機(jī)的學(xué)習(xí)難度較大，學(xué)習(xí)周期很長(zhǎng)，需要漫長(zhǎng)的煎熬，所以越來(lái)越多的人放棄這條路
小棗君認(rèn)為這種想法是不正確的。
首先，嵌入式和單片機(jī)并不是純硬件類(lèi)方向前面我也說(shuō)了，它們是軟件和硬件的緊密結(jié)合
如果你想學(xué)好嵌入式和單片機(jī)，只懂?dāng)?shù)字電路和微機(jī)接口這樣的硬件知識(shí)是不夠的，你更需要學(xué)習(xí)的，是匯編，C/C++ 語(yǔ)言，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法知識(shí)。
擁有軟硬結(jié)合的能力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)比單純掌握某種程序開(kāi)發(fā)語(yǔ)言更有價(jià)值。
其次，嵌入式和單片機(jī)擁有廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，在各個(gè)領(lǐng)域都有項(xiàng)目需求和人才需求。
根據(jù)權(quán)威部門(mén)統(tǒng)計(jì)，目前我們國(guó)家每年的嵌入式人才缺口高達(dá) 50 萬(wàn)尤其是嵌入式軟件開(kāi)發(fā)，是未來(lái)幾年最熱門(mén)和最受歡迎的職業(yè)之一具有 10 年工作經(jīng)驗(yàn)的高級(jí)嵌入式工程師，年薪可以達(dá)到 30—50 萬(wàn)元左右
而且我們國(guó)家現(xiàn)在正在大力發(fā)展芯片產(chǎn)業(yè)，也會(huì)帶動(dòng)嵌入式人才的就業(yè)，提升待遇。
伴隨著 5G 的建設(shè)深入，整個(gè)社會(huì)正在向萬(wàn)物互聯(lián)的方向發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也將迎來(lái)前所未有的歷史機(jī)遇嵌入式和單片機(jī)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要組成部分，也將進(jìn)入發(fā)展的快車(chē)道
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