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工程师技术小课堂:如何区分嵌入式和单片机?
2023-03-01 来源:
1728

工程师们常常接触嵌入式和单片机,但两者到底有何异同呢?大家未必能说得清楚。实际上,嵌入式和单片机还要有区别的。华为云开发者联盟此前曾根据两者的特性做了详细的技术科普。

本文中,我爱方案网转载部分节选内容如下,供工程师们参考学习。

01什么是单片机?

首先,我们来了解一下到底什么是单片机。

嵌入式系统的核心是嵌入式处理器。嵌入式处理器一般可以分为以下几种类型:

嵌入式微控制器MCU(Micro Control Unit

嵌入式DSP处理器(Digital Signal Processor

嵌入式微处理器MPU(Micro Processor Unit

嵌入式片上系统SoC(System on Chip

可编程片上系统SoPC(System on a Programmable Chip

工程师技术小课堂:如何区分嵌入式和单片机?

我们的单片机属于嵌入式微控制器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/DD/AFLASH等。典型代表如80518096C8051F等。

单片机就是在一个芯片(Chip)上集成了CPUSRAMFlash及其他需要模块,在一个Chip上实现一个微型计算机系统,所以就叫Single Chip Microcomputer,也就是单片机了。

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、RAMROM、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。在那个年代半导体工艺还在起步阶段,集成能力很差,往往是CPU一个芯片,SRAM一个芯片,Flash一个芯片,需要中断的话又得有个专门处理中断的芯片,所以一个完整可用的计算机系统是很多个芯片(Chip)做在一个PCB板上构成的。

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。

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,经常会听到一个词——51单片机。让我们来了解一下它究竟是什么。

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。

注意,51单片机并不全是英特尔公司产品。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。

ATMEL公司的51单片机,AT89C51这是一个51单片机的开发板,中间那个芯片才是51单片机。

51单片机曾经在很长时间里都是市面上最主流、应用最广泛的单片机,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,所以很多学校也都在用这个。

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。

2什么是嵌入式?

嵌入式系统是一种专用的计算机系统,作为装置或设备的一部分。通常,嵌入式系统是一个控制程序存储在ROM中的嵌入式处理器控制板。

事实上,所有带有数字接口的设备,如手表、微波炉、录像机、汽车等,都使用嵌入式系统,有些嵌入式系统还包含操作系统,但大多数嵌入式系统都是由单个程序实现整个控制逻辑。

从应用对象上加以定义,嵌入式系统是软件和硬件的综合体,还可以涵盖机械等附属装置。国内普遍认同的嵌入式系统定义为:

以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可裁剪,适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。

嵌入式系统具体应用于哪些“专用”方向呢?

举例如下:

办公自动化:打印机,复印机、传真机

军事及航天类产品:无人机、雷达、作战机器人

家电类产品:数字电视、扫地机器人、智能家电

医疗电子类产品:生化分析仪血液分析仪、CT

汽车电子类产品:引擎控制、安全系统、汽车导航与娱乐系统

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)

通信与娱乐: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

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融入了我们,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:

工程师技术小课堂:如何区分嵌入式和单片机?

这里最重要的就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:

工程师技术小课堂:如何区分嵌入式和单片机?

其实大家不难看出和个人PC是一样的方式。

单片机是有清晰定义的,就是单个片(chip)上的计算机系统。而不同的单片机虽然配置不同,性能不同,厂家不同,甚至指令集和开发方式不同,但是都是在一个片上的完整的计算机系统,这个定义不会错。

而嵌入式就是个不清晰的定义了,并没有非常明确的关于“嵌入式”这个词的定义。他也不像单片机一样,是个确定的“物”的名字。

3单片机是不是嵌入式?

那么单片机到底是不是嵌入式呢?

简单来说:是。

因为很多嵌入式产品中被嵌入的计算机系统就是单片机,譬如空调中嵌入的控制板其实核心就是个单片机。实际上大部分家电产品中嵌入的计算机系统都是单片机。

因为单片机足够简单便宜而且够用,所以使用单片机是最划算最适合的。

而单片机现在出货量最大的领域也就是家电产品了,当然未来IOT类的应用会越来越多,会成为单片机的很大的增量市场。

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