嵌入式與單片機(jī)之間的關(guān)系是什么？

一、什么是單片機(jī)

嵌入式系統(tǒng)的核心，就是嵌入式處理器。嵌入式處理器一般分為以下幾種典型類型：

嵌入式微控制器MCU（Micro Control Unit）

MCU內(nèi)部集成ROM/RAM、總線邏輯、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、看門狗、I/O、串口、A/D、D/A、FLASH等。典型代表是8051、8096、C8051F等。

嵌入式DSP處理器（Digital Signal Processor）

DSP處理器專門用于信號處理，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令算法進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)。在數(shù)字濾波、FFT、頻譜分析中廣泛應(yīng)用。典型代表是TI（德州儀器）公司的TMS320C2000/C5000系列。

嵌入式微處理器MPU（Micro Processor Unit）

MPU由通用處理器演變而來，具有較高的性能，擁有豐富的外圍部件接口。典型代表是AM186/88、386EX、SC-400、PowerPC、MIPS、ARM系列等。

此外，還有嵌入式片上系統(tǒng)SoC（System on Chip）和可編程片上系統(tǒng)SoPC（System on a Programmable Chip）。

我們的單片機(jī)，就屬于上述的第*種——MCU（嵌入式微控制器）。

我們來詳細(xì)介紹一下它。

單片機(jī)，又稱為單片微控制器，英文叫Single-Chip Microcomputer。

它其實(shí)就是一種集成電路芯片，是通過超大規(guī)模集成電路技術(shù)，將CPU、RAM、ROM、輸入輸出和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等功能，塞進(jìn)一塊硅片上，變成一個(gè)超小型的計(jì)算機(jī)。

這么說來，單片機(jī)不就是一個(gè)嵌入式系統(tǒng)？別急，我們往下看。

“單片機(jī)”其實(shí)是一種古老的叫法。以前半導(dǎo)體工藝技術(shù)不成熟，不同的功能無法做進(jìn)一個(gè)芯片（Chip），所以會有多片機(jī)。現(xiàn)在半導(dǎo)體技術(shù)早已非常發(fā)達(dá)，所以不存在多片機(jī)。但是，“單片機(jī)”的叫法卻一直延用至今。

很多高校老師喜歡強(qiáng)調(diào)單片機(jī)姓“單”，除了指單片機(jī)只是一個(gè)硅片之外，更多是指單片機(jī)的功能單一，它是完成運(yùn)算、邏輯控制、通信等功能的單一模塊。即便它性能再強(qiáng)大，功能依然是單一的。

單片機(jī)技術(shù)從上世紀(jì)70年代末誕生，早期的時(shí)候是4位，后來發(fā)展為8位，16位，32位。它真正崛起，是在8位時(shí)代。8位單片機(jī)功能很強(qiáng)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、儀器儀表、家電汽車等領(lǐng)域。

我們在研究單片機(jī)的時(shí)候，經(jīng)常會聽到兩個(gè)詞——51單片機(jī)、STM32。我來介紹一下它們究竟是什么。

51單片機(jī)，其實(shí)就是一系列單片機(jī)的統(tǒng)稱。該系列單片機(jī)，兼容Intel 8031指令系統(tǒng)。它們的始祖，是Intel（英特爾）的8004單片機(jī)。

注意，51單片機(jī)并不全是英特爾公司的產(chǎn)品。包括ATMEL（艾德梅爾）、Philips（飛利浦）、華邦、Dallas（達(dá)拉斯）、Siemens（西門子）、STC（國產(chǎn)宏晶）等公司，也有很多產(chǎn)品屬于51單片機(jī)系列。

ATMEL公司的51單片機(jī)，AT89C51

這是一個(gè)51單片機(jī)的開發(fā)板，中間那個(gè)芯片才是51單片機(jī)

51單片機(jī)曾經(jīng)在很長時(shí)間里都是市面上*主流、應(yīng)用*廣泛的單片機(jī)，占據(jù)大量的市場份額。

51單片機(jī)其實(shí)放在現(xiàn)在毫無技術(shù)優(yōu)勢，是一種很老的技術(shù)。之所以它的生命力頑強(qiáng)，除了它曾經(jīng)很流行之外，還有一個(gè)原因，就是英特爾公司徹底開放了51內(nèi)核的版權(quán)。

所以，無論任何單位或個(gè)人，都可以毫無顧忌地使用51單片機(jī)，不用付費(fèi)，也不用擔(dān)心版權(quán)風(fēng)險(xiǎn)。

此外，51單片機(jī)擁有雄厚的存量基礎(chǔ)和群眾基礎(chǔ)。很多老項(xiàng)目都是用的51單片機(jī)，出于成本的考慮，有時(shí)候只能繼續(xù)沿用51單片機(jī)的技術(shù)進(jìn)行升級。而且，很多老一輩的工程師，都精通51單片機(jī)開發(fā)技術(shù)。所以，51單片機(jī)的生命力得以不斷延續(xù)。

再來看看STM32。

STM32，是意法半導(dǎo)體公司推出的基于ARM Cortex-M內(nèi)核的通用型單片機(jī)。

意法半導(dǎo)體（STMicroelectronics）是世界最大的半導(dǎo)體公司之一，于1987年6月成立，是由意大利的SGS微電子公司和法國Thomson半導(dǎo)體公司合并而成。1998年5月，SGS-THOMSON Microelectronics 將公司名稱改為意法半導(dǎo)體有限公司。

意法半導(dǎo)體LOGO

ARM公司以前小編給大家介紹過。它是目前全球做芯片設(shè)計(jì)最厲害的公司之一，利用手機(jī)芯片的快速發(fā)展而崛起，占有物聯(lián)網(wǎng)市場極大的份額。

在單片機(jī)領(lǐng)域，ARM的Cortex-M內(nèi)核擁有壓倒性的優(yōu)勢，已經(jīng)成為的主流。很多半導(dǎo)體公司都放棄了自己原先的架構(gòu)，轉(zhuǎn)做ARM架構(gòu)的單片機(jī)。

STM32單片機(jī)開發(fā)板

STM32的硬件配置可以滿足大部分的物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)需求，開發(fā)工具和相關(guān)的文檔資料齊全，已經(jīng)成為目前單片機(jī)學(xué)習(xí)的對象。

二、嵌入式和單片機(jī)的區(qū)別

說到這里，我們來看看，嵌入式和單片機(jī)的區(qū)別到底是什么。

從前文的介紹來看，嵌入式系統(tǒng)是一個(gè)大類，單片機(jī)是其中一個(gè)重要的子類。嵌入式系統(tǒng)像是一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)，而單片機(jī)更像是一個(gè)沒有外設(shè)的計(jì)算機(jī)。

以前單片機(jī)包括的東西并不算多，兩者的硬件區(qū)別較為明顯。但是，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的突飛猛進(jìn)，現(xiàn)在各種硬件功能都能被做進(jìn)單片機(jī)之中。所以，嵌入式系統(tǒng)和單片機(jī)之間的硬件區(qū)別越來越小，分界線也越來越模糊。

于是，人們傾向于在軟件上進(jìn)行區(qū)分。

從軟件上，行業(yè)里經(jīng)常把芯片中不帶MMU（memory management unit，內(nèi)存管理單元）從而不支持虛擬地址，只能裸奔或運(yùn)行RTOS（實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，例如ucos、華為LiteOS、RT-Thread、freertos等）的system，叫做單片機(jī)（如STM32、NXP LPC系列、NXP imxRT1052系列等）。而把芯片自帶MMU可以支持虛擬地址，能夠跑Linux、Vxworks、WinCE、Android這樣的“高級”操作系統(tǒng)的system，叫做嵌入式。

在某些時(shí)候，單片機(jī)本身已經(jīng)足夠強(qiáng)大，可以作為嵌入式系統(tǒng)使用。它的成本更低，開發(fā)和維護(hù)的難度相對較小，尤其是針對一些針對性更強(qiáng)的應(yīng)用。而嵌入式系統(tǒng)理論上性能更強(qiáng)，應(yīng)用更廣泛，但復(fù)雜度高，開發(fā)難度大。

三、嵌入式和單片機(jī)的學(xué)習(xí)價(jià)值

最后我們來說一說嵌入式和單片機(jī)的學(xué)習(xí)價(jià)值，到底有沒有必要學(xué)習(xí)嵌入式和單片機(jī)。

最近這些年，有一句話被廣泛傳播，那就是——“軟件為王”。人們普遍認(rèn)為軟件知識的價(jià)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于硬件，而學(xué)習(xí)軟件，從事軟件方向，會更容易找到工作，找到更高收入、更有前途的工作。

而嵌入式和單片機(jī)，往往被歸為“硬件”方向，遭人“嫌棄”。加上嵌入式和單片機(jī)的學(xué)習(xí)難度較大，學(xué)習(xí)周期很長，需要漫長的“煎熬”，所以越來越多的人放棄這條路。

小編認(rèn)為這種想法是不正確的。

首先，嵌入式和單片機(jī)并不是純“硬件”類方向。前面我也說了，它們是軟件和硬件的緊密結(jié)合。

如果你想學(xué)好嵌入式和單片機(jī)，只懂?dāng)?shù)字電路和微機(jī)接口這樣的硬件知識是不夠的，你更需要學(xué)習(xí)的，是匯編、C/C++語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法知識。

擁有軟硬結(jié)合的能力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)比單純掌握某種程序開發(fā)語言更有價(jià)值。

其次，嵌入式和單片機(jī)擁有廣泛的應(yīng)用場景，在各個(gè)領(lǐng)域都有項(xiàng)目需求和人才需求。

根據(jù)權(quán)威部門統(tǒng)計(jì)，目前我們國家每年的嵌入式人才缺口高達(dá)50萬。尤其是嵌入式軟件開發(fā)，是未來幾年最熱門和最受歡迎的職業(yè)之一。具有10年工作經(jīng)驗(yàn)的高級嵌入式工程師，年薪可以達(dá)到30-50萬元左右。

而且我們國家現(xiàn)在正在大力發(fā)展芯片產(chǎn)業(yè)，也會帶動嵌入式人才的就業(yè)，提升待遇。

隨著5G的全面啟動，整個(gè)社會正在向“萬物互聯(lián)”的方向發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也將迎來前所未有的歷史機(jī)遇。嵌入式和單片機(jī)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要組成部分，也將進(jìn)入發(fā)展的快車道。

因此，盡管學(xué)習(xí)過程會比較艱辛，小編仍然建議有志青年關(guān)注這一賽道。技術(shù)越難，過程越苦，越有利于構(gòu)建競爭壁壘。到了后期，個(gè)人價(jià)值可以得到進(jìn)一步的體現(xiàn)。

好了，關(guān)于嵌入式和單片機(jī)的內(nèi)容，小編今天就介紹到這里。

*文章內(nèi)容和圖片均來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請聯(lián)系刪除。