想必很多人都听说过嵌入式和单片机,但是在刚接触的时候,不知大家是否听说过嵌入式就是单片机这个说法。 事实上,嵌入式和微控制器是有区别的。 单片机和嵌入式有什么关系?

我们来谈谈嵌入式和微控制器之间的联系和区别。

01

什么是微控制器?

首先我们来了解一下什么是微控制器

嵌入式系统的核心是嵌入式处理器。 嵌入式处理器一般可分为以下几种类型:

嵌入式微控制器MCU(微控制单元)

嵌入式DSP处理器(数字信号处理器)

嵌入式微处理器MPU(微处理器单元)

嵌入式片上系统SoC(System on Chip)

可编程片上系统SoPC(可编程芯片系统)

单片机

我们的微控制器是嵌入式微控制器MCU(Micro Control Unit)

MCU内部集成了ROM/RAM、总线逻辑、定时器/计数器、看门狗、I/O、串口、A/D、D/A、FLASH等,典型代表有8051、8096、C8051F等。

单片机将CPU、SRAM、Flash等所需的模块集成在一个芯片(Chip)上,在芯片上实现了一个微计算机系统,所以称为单片机(Single Chip Microcomputer),即单片机。

它实际上是一种集成电路芯片,采用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中,使之成为一台超小型计算机。 。

这样看来,单片机不就是一个嵌入式系统吗?

别急,我们往下看。

“单片机”其实是一个古老的术语。 当时半导体技术还处于起步阶段,集成能力很差。 通常有一颗 CPU 芯片、一颗 SRAM 芯片和一颗 Flash 芯片。 如果需要中断,就必须有专门设计的芯片来处理中断。 因此,一个完整的、可用的计算机系统是在PCB板上制作了许多芯片(Chip)。

不同的功能无法实现在一颗芯片(Chip)中,因此就会出现多芯片计算机。 如今,半导体技术已经非常发达,所以没有多芯片计算机。 然而,“单片机”这个名称至今仍在使用。

微控制器技术诞生于 20 世纪 70 年代末。 早期是4位,后来发展到8位、16位、32位。 它在 8 位时代真正崭露头角。 8位单片机功能强大,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,经常会听到一个词——51单片机。 让我们来看看它到底是什么。

51单片机实际上是一系列单片机的统称。 该系列单片机兼容Intel 8031指令系统。 它们的祖先是Intel的8004微控制器。

请注意,并非所有 51 微控制器都是 Intel 产品。 包括ATMEL(阿德梅尔)、Philips(飞利浦)、Winbond Dallas(达拉斯)、Siemens(西门子)、STC(国产宏晶)等公司,也有不少产品属于51单片机系列。

ATMEL公司的51单片机AT89C51是51单片机的开发板。 中间的芯片是51单片机。

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,占有很大的市场份额。

51单片机现在其实已经没有什么技术优势了,是很老的技术了。 除了受欢迎之外,其顽强生命力的另一个原因是Intel彻底开放了51核心的版权。

因此,任何组织或个人都可以毫无顾忌地使用51单片机,无需付费,也不用担心版权风险,所以很多学校也在使用这个。

此外,51单片机拥有强大的库存基础和大众基础。 许多老项目都使用51微控制器。 出于成本考虑,有时他们只能继续使用51单片机的技术进行升级。

而且,很多老一代工程师都精通51单片机开发技术。

因此,51单片机的生命力得以延续。

02

什么是嵌入?

嵌入式系统是一种专用计算机系统,是装置或设备的一部分。 通常,嵌入式系统是一个嵌入式处理器控制板,其控制程序存储在ROM中。

事实上,所有具有数字接口的设备,如手表、微波炉、录像机、汽车等,都使用嵌入式系统。 一些嵌入式系统还包含操作系统,但大多数嵌入式系统完全由单个程序控制。 逻辑。

从应用对象的角度定义,嵌入式系统是软件和硬件的组合,还可以涵盖机械等附件。 国内普遍接受的嵌入式系统定义是:

它是以应用为中心、以计算机技术为基础的特殊计算机系统。 软硬件可量身定制,满足应用系统在功能、可靠性、成本、体积、功耗等方面的严格要求。

嵌入式系统具体应用在哪些“特殊”方向?

示例如下:

办公自动化:打印机、复印机、传真机

军事和航空航天产品:无人机、雷达、战斗机器人

家电:数字电视、扫地机器人、智能家电

医疗电子产品:生化分析仪、血液分析仪、CT

汽车电子产品:发动机控制、安全系统、汽车导航及娱乐系统

网络通讯产品:通讯交换设备、网络设备(交换机、路由器、网络安全)

通讯及娱乐:手机、数码相机、音乐播放器、可穿戴电子产品、PSP游戏机

工控产品:工控机交互终端(POS、ATM)、安防监控、数据采集传输、仪器仪表

嵌入式系统用于上述领域。 这只是冰山一角。

可以说,嵌入式系统已经完全融入了我们的生活,无时无刻不在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,那么它必然离不开硬件和软件。

嵌入式系统的典型架构如下:

单片机

这里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:

单片机

其实大家不难看出它和个人PC是一样的。

微控制器被明确定义为单芯片上的计算机系统。 虽然不同的微控制器有不同的配置、不同的性能、不同的制造商,甚至不同的指令集和开发方法,但它们都是在一个芯片上的完整计算机系统。 这个定义并没有错。

嵌入式的定义不明确,“嵌入式”这个词也没有非常明确的定义。 它不是像微控制器这样的明确“事物”的名称。

03

微控制器是嵌入式的吗?

那么微控制器是嵌入式的吗?

简单地说:是的。

因为很多嵌入式产品中嵌入的计算机系统都是单片机。 例如,嵌入空调的控制面板实际上其核心是单片机。 事实上,大多数家用电器中嵌入的计算机系统都是微控制器。

由于微控制器简单、便宜且足够有用,因此使用微控制器是最具成本效益和最合适的选择。

单片机出货量最大的领域是家电。 当然,未来物联网应用将会越来越多,将成为单片机的一个大增量市场。

04

嵌入有广义和狭义之分

嵌入式的概念其实很笼统。 今天使用嵌入这个词的人可能有不同的含义。 上面我们谈到的嵌入性的概念是嵌入性的原始定义,也就是广义上的所谓嵌入性。

狭义的嵌入式实际上是“嵌入式Linux系统”的缩写。

这种狭义的嵌入式最初是指运行Linux系统的嵌入式计算机系统。 后来还包括运行与Linux同级别的其他嵌入式系统的计算机(如WinCE、Vxworks、Android等)。

看完上面的介绍,你就知道是否有嵌入式单片机了。 事实上,两者之间的联系非常深厚。 总之,无论你是要学习嵌入式还是单片机,在做之前一定要自己思考清楚。 决定。

05

嵌入式和微控制器的区别

说了这么多,我们来看看嵌入式和单片机有什么区别。

从前面的介绍来看,嵌入式系统是一个大类,而微控制器是一个重要的子类。 嵌入式系统就像一台完整的计算机,而单片机更像是一台没有外设的计算机。

过去,微控制器包含的东西并不多,两者之间的硬件差异也很明显。

然而,随着半导体技术的快速进步,现在可以将各种硬件功能集成到微控制器中。 因此,嵌入式系统和微控制器之间的硬件差异越来越小,分界线也越来越模糊。

因此,人们倾向于对软件进行区分。

在软件方面,业界常常假设芯片没有MMU(内存管理单元),因此不支持虚拟地址。 只能裸运行或运行RTOS(实时操作系统,如ucos、Huawei LiteOS、RT-Thread、freertos等)系统的称为微控制器(如STM32、NXP LPC系列、NXP imxRT1052系列等)。 )。

同时,拥有自己的MMU,可以支持虚拟地址,并且可以运行Linux、Vxworks、WinCE、Android等“高级”操作系统的系统称为嵌入式。

在某种程度上,微控制器本身变得足够强大,可以用作嵌入式系统。 它的成本较低,开发和维护的难度也相对较小,特别是对于更有针对性的应用程序。 理论上,嵌入式系统性能更强,应用更广泛,但复杂度高,开发难度大。

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为什么要学习嵌入式和单片机

今天我只是给大家简单介绍一下单片机和嵌入式系统以及它们之间的关系和区别。 嵌入式系统虽然已有30多年的历史,但实际上却一直被隐藏在背后。 自从物联网上升到国家战略之后,嵌入式系统逐渐从后台走向前台。

嵌入式和微控制器并不是纯粹的“硬件”方向。 想要学好嵌入式和单片机,仅仅了解数字电路、微机接口等硬件知识是不够的。 你需要更多学习的是汇编、C/C++语言、数据结构和算法知识。 拥有软件和硬件结合的能力远比仅仅掌握某种编程语言更有价值。

其次,嵌入式和微控制器的应用场景广泛,各个领域都有项目需求和人才需求。 而且,我国现在正在大力发展芯片产业,这也会促进嵌入式人才的就业,提高他们的薪资。

随着5G建设的深入,整个社会正在向“万物互联”的方向转变。

物联网技术也将迎来前所未有的历史机遇。 嵌入式和微控制器技术是物联网技术的重要组成部分,也将进入快速发展的时代。

技术越难,过程越痛苦,越有利于构建竞争壁垒。 大学里很多学生热衷于学习各种编程语言,往往忽视了这方面。 可以说,我国在嵌入式开发领域的人才还比较缺乏。 因此,我认为大家投入时间学习嵌入式开发技能是非常值得的。