RGB七彩灯硬件设计指南
单片机硬件架构口试官：单片机芯片里面有什么？
工程师：这个大略，上学的时候学过，有CPU、有ROM、RAM。
口试官：对，ROM是什么？长什么样子的？RAM是什么？有什么用？既然都是拿来存储数据，为什么ROM和RAM都须要呢？
工程师：抓耳挠腮中，老师没教过啊。。。
很多知识的问题，大家都听说过，但一样平常都没有深入的理解，直接导致了大学生学过的知识全部还给了老师、工程师跳槽口试的时候仔细一问就懵了。
本文将用最普通的例子，为大家揭开单片机和ARM嵌入式系统的硬件架构。
电脑主机里面有什么？这个大家都已经熟烂在心了：主板、电源、CPU、内存条、硬盘、显卡。
单片机，实质上便是个微型的电脑，内部架构和电脑主机千篇一律。
手机实质上也是个电脑，内部架构更是和电脑主机完备一样。
现在知道了吧，早些年所谓的“微电脑洗衣机”、“微电脑电饭煲”、“微电脑治疗仪”、“电脑算命”，还有现在的“智能电冰箱”、“智能空调”、“智能花盆”等等，里面都只是一颗单片机，假装自己是个“电脑”、是“智能”的。
图：电脑、手机、单片机的架构类比
从上图可以看出来，只假如打算机，大型机、桌面电脑、手机、单片机，都是一样的系统架构，四大件必不可少，无一例外。
CPU来打算，PMU来供电，ROM来存系统，RAM来运行数据。
图：电脑、手机、单片机的配置类比
常日大家说的硬件配置，都是CPU+ROM+RAM，上图看起来，手机的配置已经靠近于电脑了，单片机的配置就非常低了，不过依然是麻雀虽小五脏俱全。
嵌入式系统中，X86架构的便是低端电脑，ARM架构的便是低端手机，这里不单独来讲了。
其他的如时钟、中断、定时器、各种接口，都属于外围电路，跟系统核心部分没多大关系，后面逐步再讲。
CPU，Central Processing Unit中心处理器，芯片里面干活紧张就靠它了。
各种CPU最大的差别在架构不同。不过这个架构对付硬件工程师来讲，无需穷究。
电脑CPU是X86架构，手机是ARM架构。单片机CPU现在主流的是ARM架构，弱一些的还有MIPS。
图： intel i7 电脑CPU、高通骁龙845手机CPU 、MSP430单片机
利用起来的最大的差异是，性能和功耗。
性能越高，功耗越高。这个铁律至今无人冲破（同时期的CPU比拟）。
X86性能最强，但是功耗很高，随便就几十瓦。
ARM Cortex-A系列性能还不错，功耗适宜手持利用，全开功耗5瓦高下。
ARM Cortex-M系列性能低，但是功耗超低，毫瓦级别。
MIPS架构跟Cortex性能差不多，专利费收的比ARM少，低端产品用的很多。
发展趋势上看，ARM大有一统江湖、高下通吃的势头。
低功耗领域X86一贯进入不了，而高性能领域ARM已经逐渐涉入了，高通已经开始在做做事器CPU了。对付嵌入式领域，ARM险些已经一统江湖。
ARM处理器+Linux/Android/RTOS，是目前智能硬件和物联网领域的主力，智能音箱、智能电视清一色用的是多核ARM+Android，工控和路由器大部分是单双核ARM+Linux，智能锁、智能灯、可穿着等小产品险些都是ARM的M系列+RTOS。
包括收银机、点菜机、广告机这样的X86传统运用领域，也已经被ARM全部取代了。
图：Windows版的收银机，已被Android版收银机广泛取代
PMU，Power Management Unit电源管理。CPU不能直接用5V直流或者4.2V电池来供电，须要多组不同的电压，因此须要电源管理模块。
电脑主板尺寸大、耗电高，一样平常利用很多个分立的开关芯片。
手机主板尺寸小，一样平常采取一颗电源芯片，供应多路供电。
单片机供电大略，其电源部分一样平常内置到芯片中，直接供3.3V固定供电即可。
图：主板供电的芯片、电容和电感，个头都很大
图：骁龙660配套的2颗PMU芯片，以及周围密密麻麻的电容和电感
供电电压都比芯片需求的电压要高，以是不管是集成化的芯片还是分立的芯片，都是利用电感实现降压的BUCK电路。
ROM和RAM详见下一篇。
燚智能周教授
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