到底什么是嵌入式？什么是单片机？_单片机_嵌入式

凡是从事打算机或电子信息干系领域事情的童鞋，一定都听说过嵌入式和单片机吧？

很多人该当知道，这两个名词和硬件系统有着非常密切的关系。
一听到它们，就随意马虎让人遐想到插满芯片和针脚的电路板：

但是，如果要问详细什么是嵌入式，什么是单片机，它们之间究竟有什么差异，我相信大部分人并不能阐明清楚。

本日，小枣君就给大家做一个入门科普，揭秘上述问题的答案。
与此同时，我还会给大家先容一下，我们常常听说的51、STM32，究竟是什么。

首先，我们来看看什么是嵌入式。

嵌入式，一样平常是指嵌入式系统，英文叫作：embedded system。
嵌入式开拓，实在便是对嵌入式系统的开拓。

IEEE（美国电气和电子工程师协会）对嵌入式系统的定义是：“用于掌握、监视或者赞助操作机器和设备的装置”。

海内学术界的定义更为详细一些，也更随意马虎理解：

嵌入式系统，因此运用为中央，以打算机技能为根本，软件硬件可裁剪，适用于对功能、可靠性、本钱、体积、功耗有严格哀求的专用打算机系统。

以运用为中央，解释嵌入式系统是有明确实际用场的。
以打算机技能为根本，解释它实在便是一种分外的打算机。
软硬件可裁剪，解释它有很强的灵巧性和可定制能力。

专用打算机系统，“专用”所对应的，便是“通用”。
我们常用的个人PC、条记本电脑、数据中央做事器，可以用于多种用场，便是“通用打算机系统”。

嵌入式系统究竟详细运用于哪些“专用”方向呢？

举例如下：

嵌入式系统的运用领域

上述这些领域，都利用了嵌入式系统。
这还只是冰山一角。

可以说，嵌入式系统完完备全地包围了我们，时候影响着我们的事情和生活。

嵌入式系统，既然是一个打算机系统，那么肯定离不开硬件和软件。

一个嵌入式系统的范例架构如下：

把稳，最主要的便是嵌入式操作系统和嵌入衰落处理器。

从硬件角度来看，嵌入式系统便是以处理器（CPU）为核心，依赖总线（Bus）进行连接的多模块系统：

和个人PC是一样的办法

下面这张图，便是一个嵌入式系统的实物样例：

中间偏左上角，S3C2440，是CPU，中间是RAM，然后还有ROM、网卡、串口、电源等等。
可以看出，嵌入式系统麻雀虽小，五脏俱全。

嵌入式系统的核心，便是嵌入式处理器。
嵌入式处理器一样平常分为以下几种范例类型：

MCU内部集成ROM/RAM、总线逻辑、定时/计数器、看门狗、I/O、串口、A/D、D/A、FLASH等。
范例代表是8051、8096、C8051F等。

DSP处理器专门用于旗子暗记处理，在系统构造和指令算法进行了分外设计。
在数字滤波、FFT、频谱剖析中广泛运用。
范例代表是TI（德州仪器）公司的TMS320C2000/C5000系列。

MPU由通用途理器演化而来，具有较高的性能，拥有丰富的外围部件接口。
范例代表是AM186/88、386EX、SC-400、PowerPC、MIPS、ARM系列等。

此外，还有嵌入式片上系统SoC（System on Chip）和可编程片上系统SoPC（System on a Programmable Chip）。

我们的单片机，就属于上述的第一种——MCU（嵌入衰落掌握器）。

我们来详细先容一下它。

单片机，又称为单片微掌握器，英文叫Single-Chip Microcomputer。

它实在便是一种集成电路芯片，是通过超大规模集成电路技能，将CPU、RAM、ROM、输入输出和中断系统、定时器/计数器等功能，塞进一块硅片上，变成一个超小型的打算机。

这么说来，单片机不便是一个嵌入式系统？别急，我们往下看。

“单片机”实在是一种古老的叫法。
以前半导体工艺技能不成熟，不同的功能无法做进一个芯片（Chip），以是会有多片机。
现在半导体技能早已非常发达，以是不存在多片机。
但是，“单片机”的叫法却一贯延用至今。

很多高校老师喜好强调单片机姓“单”，除了指单片机只是一个硅片之外，更多是指单片机的功能单一，它是完成运算、逻辑掌握、通信等功能的单一模块。
即便它性能再强大，功能依然是单一的。

单片机技能从上世纪70年代末出身，早期的时候是4位，后来发展为8位，16位，32位。
它真正崛起，是在8位时期。
8位单片机功能很强，被广泛运用于工业掌握、仪器仪表、家电汽车等领域。

我们在研究单片机的时候，常常会听到两个词——51单片机、STM32。
我来先容一下它们究竟是什么。

51单片机，实在便是一系列单片机的统称。
该系列单片机，兼容Intel 8031指令系统。
它们的开山祖师，是Intel（英特尔）的8004单片机。

把稳，51单片机并不全是英特尔公司的产品。
包括ATMEL（艾德梅尔）、Philips（飞利浦）、华邦、Dallas（达拉斯）、Siemens（西门子）、STC（国产宏晶）等公司，也有很多产品属于51单片机系列。

ATMEL公司的51单片机，AT89C51

这是一个51单片机的开拓板，中间那个芯片才是51单片机

51单片机曾经在很永劫光里都是市情上最主流、运用最广泛的单片机，霸占大量的市场份额。

51单片机实在放在现在毫无技能上风，是一种很老的技能。
之以是它的生命力顽强，除了它曾经很盛行之外，还有一个缘故原由，便是英特尔公司彻底开放了51内核的版权。

以是，无论任何单位或个人，都可以毫无顾忌地利用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根本和群众根本。
很多老项目都是用的51单片机，出于本钱的考虑，有时候只能连续沿用51单片机的技能进行升级。
而且，很多老一辈的工程师，都精通51单片机开拓技能。
以是，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。

STM32单片机

意法半导体（STMicroelectronics）是天下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。

意法半导体LOGO

ARM公司以前小枣君给大家先容过。
它是目前环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，霸占物联网市场极大的份额。

在单片机领域，ARM的Cortex-M内核拥有压倒性的上风，已经成为绝对的主流。
很多半导体公司都放弃了自己原来的架构，转做ARM架构的单片机。

STM32单片机开拓板

STM32的硬件配置可以知足大部分的物联网开拓需求，开拓工具和干系的文档资料完好，已经成为目前单片机学习的首选工具。

说到这里，我们来看看，嵌入式和单片机的差异到底是什么。

从前文的先容来看，嵌入式系统是一个大类，单片机是个中一个主要的子类。
嵌入式系统像是一个完全的打算机，而单片机更像是一个没有外设的打算机。

以前单片机包括的东西并不算多，两者的硬件差异较为明显。
但是，随着半导体技能的突飞年夜进，现在各种硬件功能都能被做进单片机之中。
以是，嵌入式系统和单片机之间的硬件差异越来越小，分边界也越来越模糊。

于是，人们方向于在软件上进行区分。

从软件上，行业里常常把芯片中不带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）。
而把芯片自带MMU可以支持虚拟地址，能够跑Linux、Vxworks、WinCE、Android这样的“高等”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利用。
它的本钱更低，开拓和掩护的难度相对较小，尤其是针对一些针对性更强的运用。
而嵌入式系统理论上性能更强，运用更广泛，但繁芜度高，开拓难度大。

末了我们来说一说嵌入式和单片机的学习代价，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，那便是——“软件为王”。
人们普遍认为软件知识的代价远远大于硬件，而学习软件，从事软件方向，会更随意马虎找到事情，找到更高收入、更有出息的事情。

而嵌入式和单片机，每每被归为“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，须要漫长的“煎熬”，以是越来越多的人放弃这条路。

小枣君认为这种想法是禁绝确的。

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足的，你更须要学习的，是汇编、C/C++措辞、数据构造和算法知识。

拥有软硬结合的能力，远远比纯挚节制某种程序开拓措辞更有代价。

其次，嵌入式和单片机拥有广泛的运用处景，在各个领域都有项目需求和人才需求。

根据威信部门统计，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拓，是未来几年最热门和最受欢迎的职业之一。
具有10年事情履历的高等嵌入式工程师，年薪可以达到30-50万元旁边。

而且我们国家现在正在大力发展芯片家当，也会带动嵌入式人才的就业，提升报酬。

随着5G的全面启动，全体社会正在向“万物互联”的方向发展。
物联网技能也将迎来前所未有的历史机遇。
嵌入式和单片机技能是物联网技能的主要组成部分，也将进入发展的快车道。

因此，只管学习过程会比较艰辛，小枣君仍旧建议有志青年关注这一赛道。
技能越难，过程越苦，越有利于构建竞争壁垒。
到了后期，个人代价可以得到进一步的表示。

好了，关于嵌入式和单片机的内容，小枣君本日就先容到这里。

感激大家啦！