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凡是从事计算机或电子信息相关领域工作的童鞋,一定都听说过嵌入式和单片机吧?
很多人应该知道,这两个名词和硬件系统有着非常密切的关系。一听到它们,就容易让人联想到插满芯片和针脚的电路板: 但是,如果要问具体什么是嵌入式,什么是单片机,它们之间究竟有什么区别,我相信大部分人并不能解释清楚。 今天,就给大家做一个入门科普,揭秘上述问题的答案。与此同时,我还会给大家介绍一下,我们经常听说的51、STM32,究竟是什么。 什么是嵌入式 首先,我们来看看什么是嵌入式。 嵌入式,一般是指嵌入式系统,英文叫作:embedded system。嵌入式开发,其实就是对嵌入式系统的开发。 IEEE(美国电气和电子工程师协会)对嵌入式系统的定义是:“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”。 国内学术界的定义更为具体一些,也更容易理解:嵌入式系统,是以应用为中心,以计算机技术为基础,软件硬件可裁剪,适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。 以应用为中心,说明嵌入式系统是有明确实际用途的。以计算机技术为基础,说明它其实就是一种特殊的计算机。软硬件可裁剪,说明它有很强的灵活性和可定制能力。 专用计算机系统,“专用”所对应的,就是“通用”。我们常用的个人PC、笔记本电脑、数据中心服务器,可以用于多种用途,就是“通用计算机系统”。 嵌入式系统究竟具体应用于哪些“专用”方向呢? 举例如下: 个人通信与娱乐系统:手机、数码相机、音乐播放器、可穿戴电子产品、PSP游戏机 家电类产品:数字电视、扫地机器人、智能家电 办公自动化:打印机,复印机、传真机 医疗电子类产品:生化分析仪、血液分析仪、CT 网络通信类产品:通信类交换设备、网络设备 (交换机、路由器、网络安全) 汽车电子类产品:引擎控制、安全系统、汽车导航与娱乐系统 工业控制类产品:工控机、交互式终端 (POS、ATM)、安全监控、数据采集与传输、仪器仪表 军事及航天类产品:无人机、雷达、作战机器人 上述这些领域,都使用了嵌入式系统。这还只是冰山一角。可以说,嵌入式系统完完全全地包围了我们,时刻影响着我们的工作和生活。嵌入式系统,既然是一个计算机系统,那么肯定离不开硬件和软件。 从硬件角度来看,嵌入式系统就是以处理器(CPU)为核心,依靠总线(Bus)进行连接的多模块系统 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。 什么是单片机 嵌入式系统的核心,就是嵌入式处理器。嵌入式处理器一般分为以下几种典型类型: 嵌入式微控制器MCU(Micro Control Unit):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。典型代表是8051、8096、C8051F等。 嵌入式DSP处理器(Digital Signal Processor):DSP处理器专门用于信号处理,在系统结构和指令算法进行了特殊设计。在数字滤波、FFT、频谱分析中广泛应用。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(Micro Processor Unit):MPU由通用处理器演变而来,具有较高的性能,拥有丰富的外围部件接口。典型代表是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(嵌入式微控制器)。 我们来详细介绍一下它。 单片机,又称为单片微控制器,英文叫Single-Chip Microcomputer。它其实就是一种集成电路芯片,是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,塞进一块硅片上,变成一个超小型的计算机。这么说来,单片机不就是一个嵌入式系统?别急,我们往下看。 “单片机”其实是一种古老的叫法。以前半导体工艺技术不成熟,不同的功能无法做进一个芯片(Chip),所以会有多片机。现在半导体技术早已非常发达,所以不存在多片机。但是,“单片机”的叫法却一直延用至今。 很多高校老师喜欢强调单片机姓“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、逻辑控制、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。 |
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