我們經(jīng)常說51，STM32，到底是什么？嵌入式又是什么？
首先，讓我們看看什么是嵌入式
嵌入式，一般指嵌入式系統(tǒng)，英文叫：embedded system。嵌入式開發(fā)實(shí)際上就是嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)。
IEEE（電氣和電子工程師協(xié)會(huì)）對(duì)嵌入式系統(tǒng)的定義是：“用于控制、監(jiān)視或協(xié)助機(jī)器和設(shè)備運(yùn)行的設(shè)備”。
國內(nèi)的學(xué)術(shù)定義更具體一些，也更容易理解。
嵌入式系統(tǒng)，以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可切割，適用于對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等有嚴(yán)格要求的特殊計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
以應(yīng)用為中心表明嵌入式系統(tǒng)具有明確的實(shí)際用途。以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，表明它實(shí)際上是一種特殊的計(jì)算機(jī)。硬件和軟件都可以切割，說明它具有很強(qiáng)的靈活性和可定制性。
特殊計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，“特殊”對(duì)應(yīng)“一般”。我們經(jīng)常使用個(gè)人PC、筆記本電腦、數(shù)據(jù)中心服務(wù)器，可以用于多種用途，是“通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”。
嵌入式系統(tǒng)的具體“專用”方向是什么？
以下是一些示例：
個(gè)人通信和娛樂系統(tǒng)：手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、音樂播放器、可穿戴電子設(shè)備、PSP 游戲機(jī)
家電：數(shù)字電視、掃地機(jī)、智能家電
辦公自動(dòng)化：打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)
醫(yī)療電子產(chǎn)品：生化分析儀、血液分析儀、CT
網(wǎng)絡(luò)通訊產(chǎn)品：通訊類交換設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（交換機(jī)、路由器、網(wǎng)絡(luò)安全）
汽車電子產(chǎn)品：發(fā)動(dòng)機(jī)控制、安全系統(tǒng)、汽車導(dǎo)航和娛樂系統(tǒng)
工控產(chǎn)品：工控機(jī)、交互終端（POS、ATM）、安防監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集傳輸、儀器儀表
軍用和航空產(chǎn)品：無人機(jī)、雷達(dá)、作戰(zhàn)機(jī)器人
上述所有領(lǐng)域都使用嵌入式系統(tǒng)。這只是冰山一角。
可以說，嵌入式系統(tǒng)完全包圍著我們，無時(shí)無刻不在影響著我們的工作和生活。
嵌入式系統(tǒng)，既然是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，必然離不開硬件和軟件。
嵌入式系統(tǒng)的典型架構(gòu)如下：從硬件上看，嵌入式系統(tǒng)是以處理器（CPU）為核心，依靠總線（Bus）進(jìn)行連接的多模塊系統(tǒng)。
上圖就是一個(gè)嵌入式系統(tǒng)板子有CPU，有RAM，有ROM、網(wǎng)卡、串口、電源等?？梢娗度胧较到y(tǒng)雖小，但五臟俱全。嵌入式系統(tǒng)的核心是嵌入式處理器。
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（微控制單元）
嵌入式DSP處理器（數(shù)字信號(hào)處理器）
DSP處理器專用于信號(hào)處理，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令算法上進(jìn)行了專門設(shè)計(jì)。它廣泛用于數(shù)字濾波、FFT 和頻譜分析。典型代表是 TI (Texas Instruments) 的 TMS320C2000/C5000 系列。
嵌入式微處理器 MPU（微處理器單元）
MPU由通用處理器演變而來，具有高性能和豐富的外圍組件接口。典型代表有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)屬于上述的第一個(gè)——MCU（嵌入式微控制器）。
單片機(jī)（微控制器）Microcontroller，英文全稱為Single-Chip Microcomputer。
它實(shí)際上是一個(gè)集成電路芯片，它是一種超大規(guī)模集成電路技術(shù)，把CPU、RAM、ROM、輸入/輸出和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等功能都塞進(jìn)一個(gè)硅片，變成一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)。這么看來，單片機(jī)不就是嵌入式系統(tǒng)嗎？
術(shù)語“單片機(jī)”實(shí)際上是一個(gè)舊名稱。由于之前半導(dǎo)體技術(shù)不成熟，不同的功能無法做到一個(gè)芯片（Chip）中，所以會(huì)有多片機(jī)?，F(xiàn)在半導(dǎo)體技術(shù)早就很先進(jìn)了，所以沒有多片機(jī)。然而，“單片機(jī)”這個(gè)名稱一直沿用至今。
很多高校教師喜歡強(qiáng)調(diào)單片機(jī)姓“單”，除了指單片機(jī)只是一個(gè)硅芯片，更多的是指單片機(jī)的功能單一，就是完成計(jì)算、邏輯控制、通信等功能的單個(gè)模塊。即使它的性能再強(qiáng)大，功能依然單一。
單片機(jī)技術(shù)誕生于 1970 年代后期，早期是 4 位，后來發(fā)展為 8 位、16 位和 32 位。它在真正崛起是在 8 位時(shí)代。8位單片機(jī)功能非常強(qiáng)大，廣泛應(yīng)用于工控、儀器儀表、家電、汽車等領(lǐng)域。
我們?cè)谘芯繂纹瑱C(jī)的時(shí)候，經(jīng)常會(huì)聽到兩個(gè)詞——51單片機(jī)，STM32。下面介紹一下它們的真正含義。
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)。它們的鼻祖，英特爾(Intel) 8004單片機(jī)。
請(qǐng)注意，51系列單片機(jī)并非都是英特爾的產(chǎn)品。包括ATMEL（愛德梅爾）、飛利浦（Philips）、華邦、達(dá)拉斯（Dallas）、西門子（Siemens）、STC（國產(chǎn)宏芯片）等公司，也有不少產(chǎn)品屬于51單片機(jī)系列。
長期以來，51單片機(jī)曾經(jīng)是市場(chǎng)上最主流、應(yīng)用最廣泛的單片機(jī)，占據(jù)了很大的市場(chǎng)份額。
不得不承認(rèn)51單片機(jī)其實(shí)現(xiàn)在沒有技術(shù)優(yōu)勢(shì)，是很老的技術(shù)了。之所以能如此堅(jiān)韌，除了曾經(jīng)的人氣之外，就是英特爾徹底開放了51核的版權(quán)。因此，無論任何單位或個(gè)人，都可以使用51單片機(jī)，不用擔(dān)心付費(fèi)，不用擔(dān)心版權(quán)風(fēng)險(xiǎn)。
此外，51單片機(jī)擁有強(qiáng)大的庫存基礎(chǔ)和大眾基礎(chǔ)。很多老項(xiàng)目都在使用51單片機(jī)，出于成本考慮，有時(shí)只能繼續(xù)沿用51單片機(jī)技術(shù)升級(jí)。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)。因此，51單片機(jī)的生命力得以延續(xù)。
然后看STM32
STM32，是意法半導(dǎo)體公司推出的基于ARM Cortex-M內(nèi)核的通用微控制器。
意法半導(dǎo)體是全球最大的半導(dǎo)體公司之一，于1987年6月由意大利SGS微電子和法國湯姆森半導(dǎo)體合并而成。
ARM是目前全球最強(qiáng)大的芯片設(shè)計(jì)公司之一，利用手機(jī)芯片的快速發(fā)展和物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)份額的巨大上升，在微控制器領(lǐng)域，ARM的Cortex-M內(nèi)核具有壓倒性優(yōu)勢(shì)，已成為絕對(duì)主流。許多半導(dǎo)體公司已經(jīng)放棄了原來的架構(gòu)，轉(zhuǎn)而使用ARM架構(gòu)的微控制器。STM32的硬件配置可以滿足大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)需求，開發(fā)工具及相關(guān)文檔齊全，已成為當(dāng)前微控制器學(xué)習(xí)的首選對(duì)象。
嵌入式和微控制器的區(qū)別
說到這，我們來看看，嵌入式和微控制器有什么區(qū)別。
從前面的介紹來看，嵌入式系統(tǒng)是一個(gè)大類，而微控制器（單片機(jī)）是重要的子類之一。嵌入式系統(tǒng)就像一臺(tái)完整的計(jì)算機(jī)，而微控制器更像是一臺(tái)沒有外圍設(shè)備的計(jì)算機(jī)。以往單片機(jī)包含的并不多，兩者的硬件差異比較明顯。但是，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速進(jìn)步，現(xiàn)在各種硬件功能都可以做成單片機(jī)了。因此，嵌入式系統(tǒng)和微控制器的硬件差異越來越小，分界線越來越模糊。因此，人們傾向于在軟件中進(jìn)行區(qū)分。
從軟件上來說，業(yè)界往往把芯片不帶MMU（內(nèi)存管理單元，memory management unit）因而不支持虛擬地址，只能運(yùn)行裸機(jī)或RTOS（實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，如ucos、Huawei LiteOS、RT -Thread、freertos等）系統(tǒng)，稱為微控制器（如STM32、NXP LPC系列、NXP imxRT1052系列等）。
同時(shí)，芯片自帶的MMU可以支持虛擬地址，可以運(yùn)行Linux、Vxworks、WinCE、Android等“高級(jí)”操作系統(tǒng)，稱為嵌入式。
在某些時(shí)候，微控制器本身足夠強(qiáng)大，可以用作嵌入式系統(tǒng)。它的開發(fā)和維護(hù)成本更低，難度也相對(duì)較小，特別是對(duì)于一些更有針對(duì)性的應(yīng)用程序。另一方面，嵌入式系統(tǒng)在理論上更強(qiáng)大且應(yīng)用更廣泛，但更復(fù)雜且難以開發(fā)。
嵌入式和微控制器的學(xué)習(xí)價(jià)值
最后說一下嵌入式和單片機(jī)的學(xué)習(xí)價(jià)值，到底嵌入式和單片機(jī)沒必要學(xué)。
近年來，有一句話廣為流傳，那就是——“軟件為王”。人們普遍認(rèn)為，軟件知識(shí)的價(jià)值遠(yuǎn)大于硬件，而學(xué)習(xí)軟件，從事軟件方向的工作，會(huì)更容易找到工作，并且收入更高，更有前途。
嵌入式和單片機(jī)，常歸為“硬件”方向，被人們“嫌棄”。另外，嵌入式和單片機(jī)學(xué)習(xí)比較困難，學(xué)習(xí)周期長，需要很長的“磨難”，所以越來越多的人放棄了這條路。
我認(rèn)為這個(gè)想法是不正確的。
首先，嵌入式和單片機(jī)不是純粹的“硬件”類方向。正如我之前所說，它們是軟件和硬件的緊密結(jié)合。如果要學(xué)習(xí)嵌入式和單片機(jī)，只知道數(shù)字電路和微機(jī)接口這樣的硬件知識(shí)是不夠的，還需要學(xué)習(xí)更多，就是匯編、C/C++語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法知識(shí)。
擁有軟硬件結(jié)合的能力，遠(yuǎn)比簡(jiǎn)單地掌握某種程序開發(fā)語言更有價(jià)值。
其次，嵌入式和微控制器應(yīng)用場(chǎng)景廣泛，各個(gè)領(lǐng)域都有項(xiàng)目需求和人才需求。據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，目前中國每年的嵌入式人才短缺高達(dá)50萬人。尤其是嵌入式軟件開發(fā)是未來幾年最熱門、最受歡迎的職業(yè)之一。10年經(jīng)驗(yàn)的高級(jí)嵌入式工程師，年薪約30萬-50萬人民幣。而隨著5G建設(shè)的深入，全社會(huì)正朝著“萬物互聯(lián)”的方向邁進(jìn)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也將迎來前所未有的歷史機(jī)遇，嵌入式人才待遇也會(huì)水漲船高。
因此，盡管學(xué)習(xí)過程會(huì)很艱難，但我仍然建議有抱負(fù)的年輕人專注于這條賽道。技術(shù)越難，過程越痛苦，越有利于建立競(jìng)爭(zhēng)壁壘。后期可以進(jìn)一步體現(xiàn)個(gè)人價(jià)值。
轉(zhuǎn)自：CSDN博主
原文鏈接：https://blog.csdn.net/m0_67034740/article/details/124103073
