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嵌入式和单片机的区别是什么?

发布时间:2022-01-26 11:30:16来源:转载

凡是从事信息技术相关工作的童鞋,一定都听说过嵌入式和单片机。大家都知道,这两个名词,和硬件系统有着非常密切的关系。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,小编就给大家做一个入门科普,揭秘上述问题的答案。

与此同时,我也顺便解释一下,我们常说的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:embeddedsystem。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?

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。

一个嵌入式系统的典型架构如下: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(MicroControlUnit)

嵌入式DSP处理器(DigitalSignalProcessor)

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(MicroProcessorUnit)

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(SystemonChip)和可编程片上系统SoPC(SystemonaProgrammableChip)。我们的单片机,就属于上述的第一种——MCU(嵌入式微控制器)。

单片机,又称为单片微控制器,英文叫Single-ChipMicrocomputer。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。

单片机技术从上世纪70年代末诞生,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位时代。8位单片机功能很强,被广泛应用于工业控制、仪器仪表、家电汽车等领域。

我们在研究单片机的时候,经常会听到两个词——51单片机、STM32。我来介绍一下它们究竟是什么。

51单片机,其实就是一系列单片机的统称。该系列单片机,兼容Intel8031指令系统。它们的始祖,是Intel(英特尔)的8004单片机。

注意,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。

51单片机曾经在很长时间里都是市面上较主流、应用较广泛的单片机,占据大量的市场份额。

51单片机其实放在现在毫无技术优势,是一种很老的技术。之所以它的生命力顽强,除了它曾经很流行之外,还有一个原因,就是英特尔公司彻底开放了51内核的版权。所以,无论任何单位或个人,都可以毫无顾忌地使用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基础和群众基础。很多老项目都是用的51单片机,出于成本的考虑,有时候只能继续沿用51单片机的技术进行升级。而且,很多老一辈的工程师,都精通51单片机开发技术。所以,51单片机的生命力得以不断延续。

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