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到底什么是嵌入式?什么是单片机?

2019-11-05 21:23:17 来源:阅读:4490

资料来源:本文经仙草教室授权转载,谢谢。

大家好,我是小赵军

任何从事计算机或电子信息相关领域的人一定听说过嵌入式和单片机。

许多人应该知道这两个术语与硬件系统密切相关。听到这些,很容易想到内置芯片和引脚的电路板:

但是,如果你想问什么是嵌入式,什么是单片机,它们之间有什么区别,我相信大多数人都无法解释清楚。

今天,肖早军将向你介绍科普知识,并揭示以上问题的答案。同时,我也将向你介绍我们经常听到的关于51和stm32的内容。

什么是嵌入式

首先,让我们看看嵌入了什么。

嵌入式,一般指嵌入式系统,英文名称是:嵌入式系统。嵌入式开发实际上是嵌入式系统的开发。

美国电气和电子工程师学会(Ieee)将嵌入式系统定义为“用于控制、监控或协助操作机器和设备的设备”。

国内学术界的定义更具体、更容易理解:

嵌入式系统是一种以应用为中心、基于计算机技术的特殊计算机系统,具有软件和硬件裁剪功能。它适用于对功能、可靠性、成本、体积和功耗有严格要求的特殊计算机系统。

以应用为中心,说明嵌入式系统具有一定的实际应用价值。基于计算机技术,它表明它实际上是一种特殊的计算机。软硬件均可定制,显示了其强大的灵活性和定制能力。

专用计算机系统中,相应的“专用”是“通用”。我们通常使用的个人电脑、笔记本电脑和数据中心服务器可以用于许多目的,即“通用计算机系统”。

嵌入式系统具体适用于哪些“特殊”方向?

例子如下:

嵌入式系统的应用领域

嵌入式系统用于这些领域。这只是冰山一角。

可以说,嵌入式系统一直完全包围着我们,影响着我们的工作和生活。

由于嵌入式系统是一个计算机系统,硬件和软件是必不可少的。

嵌入式系统的典型架构如下:

请注意,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:

个人电脑也是如此

下图是嵌入式系统的示例:

中间是左上角,s3c2440是cpu,中间是ram,然后是rom、网卡、串口、电源等。可以看出,虽然嵌入式系统很小,但它有五个器官。

什么是单片机

嵌入式系统的核心是嵌入式处理器。嵌入式处理器通常分为以下典型类型:

嵌入式微控制器mcu

Mcu内部集成有rom/ram、总线逻辑、时序/计数器、看门狗、i/o、串行端口、a/d、d/a、闪存等。典型代表有8051、8096、c8051f等。

嵌入式dsp处理器

Dsp处理器专门用于信号处理,其系统结构和指令算法是专门设计的。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从具有高性能和丰富外围组件接口的通用处理器演变而来。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述第一类——单片机(嵌入式微控制器)。

让我们详细介绍一下。

单片机(single chip microphone)又称单片微控制器,英文称单片机。

事实上,它是一个集成电路芯片。通过超大规模集成电路技术,将cpu、ram、rom、输入/输出和中断系统、定时器/计数器等功能插入硅片,成为超小型计算机。

那么,单片机不是一个嵌入式系统吗?别担心,让我们往下看。

“供应链管理”实际上是一个古老的术语。过去,半导体技术还不成熟,不同的功能不能集成到一个芯片中,所以会有多个芯片。现在半导体技术已经非常发达,所以没有多芯片机器。然而,“单片微型计算机”这个术语直到今天还在使用。

许多大学老师喜欢强调单片机的名字是“单”。除了指单片机只是一个硅片这一事实之外,它还指单片机的单个功能,即执行操作、逻辑控制、通信等功能的单个模块。尽管它很强大,但它的功能仍然单一。

单片机技术诞生于20世纪70年代末。在早期,它是4比特。后来,它发展成8位、16位和32位。它的真正崛起是在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。

当我们学习单片机时,我们经常听到两个词——51单片机和stm32。让我介绍一下它们是什么。

51单片机实际上是一系列单片机的统称。该系列单片机与英特尔8031指令系统兼容。他们的祖先是英特尔的8004微控制器。

请注意,51微控制器并非英特尔公司的所有产品。包括阿特梅尔(Edelmel)、飞利浦(philips)、华邦、达拉斯(dallas)、西门子(siemens)、stc(国产宏晶)等公司,也有许多产品属于51单片机系列。

atmel 51单片机,at89c51

这是一个51芯片微型计算机的开发板,中间的芯片是51芯片微型计算机。

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。

事实上,目前单片机没有技术优势。这是一项非常古老的技术。其顽强生命力的原因是,除了受欢迎之外,英特尔还完全开放了内核51的版权。

因此,无论任何单位或个人,都可以毫无顾忌地使用51单片机,无需支付或担心版权风险。

此外,51单片机具有强大的库存基础和质量基础。许多老项目使用51单片机。由于成本考虑,有时我们只能继续使用51单片机技术进行升级。此外,许多老一代工程师精通51单片机开发技术。因此,51单片机的生命力可以持续下去。

让我们再来看看stm32。

Stm32是由Stm微电子公司推出的基于arm cortex-m内核的通用微控制器。

Stm32单片机

意法半导体(Stmicroelectronics)是世界上最大的半导体公司之一。它成立于1987年6月。它是由意大利sgs微电子公司和法国汤姆逊半导体公司合并而成的。1998年5月,sgs-thomson微电子公司更名为意法半导体有限公司。

意法半导体标志

arm公司以前已经向每个人介绍过小早军。它目前是世界上最强大的芯片设计公司之一。它利用了手机芯片的快速发展,并在物联网市场上占有巨大份额。

在单片机领域,arm的cortex-m内核具有压倒性优势,已经成为绝对主流。许多半导体公司已经放弃了他们最初的架构,转向基于arm的供应链管理。

Stm32单片机开发板

stm32的硬件配置能够满足物联网的大部分开发需求,开发工具及相关文档齐全,已经成为单片机学习的首选对象。

嵌入式与单片机的区别

说到这里,让我们看看嵌入式和单片机有什么不同。

从上一篇文章的介绍来看,嵌入式系统是一个大类,单片机是其中一个重要的子类。嵌入式系统就像一台完整的计算机,而单片机更像一台没有外设的计算机。

过去,单片机不包含很多东西,两者之间的硬件差异是显而易见的。然而,随着半导体技术的快速发展,各种硬件功能现在可以集成到单片机中。因此,嵌入式系统与单片机之间的硬件差异越来越小,分界线越来越模糊。

因此,人们倾向于区分软件。

在软件方面,业界通常指芯片中没有mmu(内存管理单元)的系统,该系统不支持虚拟地址,只能裸运行或运行rtos(实时操作系统,如ucos、华为liteos、rt-thread、freertos等)。),作为单芯片计算机(如stm32、恩智浦lpc系列、恩智浦imxrt1052系列等。)。另一方面,具有支持虚拟地址的mmu并能运行linux、vxworks、wince和android等“高级”操作系统的嵌入式系统被称为嵌入式系统(embedded)。

在某些情况下,微控制器本身足够强大,可以用作嵌入式系统。它成本较低,开发和维护难度相对较小,特别是对于一些更有针对性的应用。理论上,嵌入式系统具有更强的性能和更广泛的应用,但它们非常复杂,难以开发。

嵌入式单片机的学习价值

最后,让我们谈谈嵌入式系统和单片机的学习价值。有必要学习嵌入式系统和单片机吗?

近年来,有一种广为流传的说法是“软件为王”。人们普遍认为,软件知识的价值远远大于硬件,而学习软件和从事软件导向的工作将更容易找到收入更高、工作前景更好的工作。

然而,嵌入式和单芯片计算机通常被归类为“硬件”,并被“拒绝”。此外,嵌入式和单片机很难学习,学习周期很长,需要很长的“痛苦”,所以越来越多的人放弃了这条路。

肖早军认为这个想法不正确。

首先,嵌入式和单片机不是单纯的“硬件”方向。正如我之前所说,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,光知道硬件知识如数字电路和微机接口是不够的。你需要学习更多的是汇编、c/c++语言、数据结构和算法知识。

拥有软硬结合的能力远比简单地掌握某种编程语言更有价值。

其次,嵌入式和单片机有着广泛的应用场景,在各个领域都有项目需求和人才需求。

据权威部门统计,我国目前每年嵌入式人才缺口高达50万人。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达30-50万元。

此外,我国正在大力发展芯片产业,这也将促进嵌入式人才的就业和改善他们的待遇。

随着5g的全面推出,整个社会正朝着“物联网”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,虽然学习过程会很困难,但萧早军仍然建议有志青年关注这一轨道。技术越难,过程越难,越有利于建立竞争壁垒。在后期,个人价值可以得到进一步的体现。

*免责声明:这篇文章最初是作者写的。这篇文章的内容是作者的个人观点。重印半导体行业观察只是为了传达不同的观点。这并不意味着半导体行业观察同意或支持这一观点。如果您有任何异议,请联系半导体行业观察。

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