嵌入式与单片机的区别

姓 名:魏凯莉            学 号:19020100104             学 院:电子工程学院

转载自:http://www.qianjia.com/zhike/html/2019-11/8_15202.html

【嵌牛导读】本文聚焦于嵌入式与单片机的区别

【嵌牛鼻子】嵌入式、单片机

【嵌牛提问】嵌入式与单片机之具体举例?

【嵌牛正文】

 对于嵌入式和单片机,一听到它们,我们就会联想到插满芯片和针脚的电路板。对于电子计算机类的学生,这两个名词可能就不那么陌生了,它们和硬件系统有着非常密切的关系。许多人都分不清嵌入式和单片机机的区别,今天就给大家做过简单的科普。

嵌入式

首先,我们来了解下嵌入式。嵌入式,一般是指嵌入式系统,嵌入式开发,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

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)。

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。

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Intel 8031指令系统。它们的始祖,是Intel(英特尔)的8004单片机。

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的硬件配置可以满足大部分的物联网开发需求,开发工具和相关的文档资料齐全,已经成为目前单片机学习的首选对象。

嵌入式和单片机的区别

从前文的介绍来看,嵌入式系统是一个大类,单片机是其中一个重要的子类。嵌入式系统像是一个完整的计算机,而单片机更像是一个没有外设的计算机。以前单片机包括的东西并不算多,两者的硬件区别较为明显。但是,随着半导体技术的突飞猛进,现在各种硬件功能都能被做进单片机之中。所以,嵌入式系统和单片机之间的硬件区别越来越小,分界线也越来越模糊。于是,人们倾向于在软件上进行区分。

从软件上,行业里经常把芯片中不带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“高级”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使用。它的成本更低,开发和维护的难度相对较小,尤其是针对一些针对性更强的应用。而嵌入式系统理论上性能更强,应用更广泛,但复杂度高,开发难度大。

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