工程師技術(shù)小課堂：如何區(qū)分嵌入式和單片機？

工程師們常常接觸嵌入式和單片機，但兩者到底有何異同呢？大家未必能說得清楚。實際上，嵌入式和單片機還要有區(qū)別的。華為云開發(fā)者聯(lián)盟此前曾根據(jù)兩者的特性做了詳細的技術(shù)科普。    

 

本文中，我愛方案網(wǎng)轉(zhuǎn)載部分節(jié)選內(nèi)容如下，供工程師們參考學習。    

 

01  什么是單片機？    

 

首先，我們來了解一下到底什么是單片機。    

 

嵌入式系統(tǒng)的核心是嵌入式處理器。嵌入式處理器一般可以分為以下幾種類型：  

 

嵌入式微控制器MCU（Micro Control Unit）  

 

嵌入式DSP處理器（Digital Signal Processor）  

 

嵌入式微處理器MPU（Micro Processor Unit）  

 

嵌入式片上系統(tǒng)SoC（System on Chip）  

 

可編程片上系統(tǒng)SoPC（System on a Programmable Chip）  

   

 

我們的單片機屬于嵌入式微控制器MCU（Micro Control Unit）。    

 

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

 

單片機就是在一個芯片（Chip）上集成了CPU、SRAM、Flash及其他需要模塊，在一個Chip上實現(xiàn)一個微型計算機系統(tǒng)，所以就叫Single Chip Microcomputer，也就是單片機了。    

 

它其實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)、定時器/計數(shù)器等功能，塞進一塊硅片上，變成一個超小型的計算機。    

 

這么說來，單片機不就是一個嵌入式系統(tǒng)？    

 

別急，我們往下看。    

 

“單片機”其實是一種古老的叫法。在那個年代半導體工藝還在起步階段，集成能力很差，往往是CPU一個芯片，SRAM一個芯片，Flash一個芯片，需要中斷的話又得有個專門處理中斷的芯片，所以一個完整可用的計算機系統(tǒng)是很多個芯片（Chip）做在一個PCB板上構(gòu)成的。    

 

不同的功能無法做進一個芯片（Chip），所以會有多片機。現(xiàn)在半導體技術(shù)早已非常發(fā)達，所以不存在多片機。但是，“單片機”的叫法卻一直延用至今。    

 

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

 

我們在研究單片機的時候，經(jīng)常會聽到一個詞——51單片機。讓我們來了解一下它究竟是什么。    

 

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

 

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

 

ATMEL公司的51單片機，AT89C51這是一個51單片機的開發(fā)板，中間那個芯片才是51單片機。    

 

51單片機曾經(jīng)在很長時間里都是市面上最主流、應(yīng)用最廣泛的單片機，占據(jù)大量的市場份額。    

 

51單片機其實放在現(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，除了它曾經(jīng)很流行之外，還有一個原因，就是英特爾公司徹底開放了51內(nèi)核的版權(quán)。    

 

所以，無論任何單位或個人，都可以毫無顧忌地使用51單片機，不用付費，也不用擔心版權(quán)風險，所以很多學校也都在用這個。    

 

此外，51單片機擁有雄厚的存量基礎(chǔ)和群眾基礎(chǔ)。很多老項目都是用的51單片機，出于成本的考慮，有時候只能繼續(xù)沿用51單片機的技術(shù)進行升級。    

 

而且，很多老一輩的工程師，都精通51單片機開發(fā)技術(shù)。    

 

所以，51單片機的生命力得以不斷延續(xù)。    

 

2  什么是嵌入式？  

 

嵌入式系統(tǒng)是一種專用的計算機系統(tǒng)，作為裝置或設(shè)備的一部分。通常，嵌入式系統(tǒng)是一個控制程序存儲在ROM中的嵌入式處理器控制板。    

 

事實上，所有帶有數(shù)字接口的設(shè)備，如手表、微波爐、錄像機、汽車等，都使用嵌入式系統(tǒng)，有些嵌入式系統(tǒng)還包含操作系統(tǒng)，但大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)都是由單個程序?qū)崿F(xiàn)整個控制邏輯。    

 

從應(yīng)用對象上加以定義，嵌入式系統(tǒng)是軟件和硬件的綜合體，還可以涵蓋機械等附屬裝置。國內(nèi)普遍認同的嵌入式系統(tǒng)定義為：    

 

以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。    

 

嵌入式系統(tǒng)具體應(yīng)用于哪些“專用”方向呢？    

 

舉例如下：  

 

辦公自動化：打印機，復印機、傳真機  

 

軍事及航天類產(chǎn)品：無人機、雷達、作戰(zhàn)機器人  

 

家電類產(chǎn)品：數(shù)字電視、掃地機器人、智能家電  

 

醫(yī)療電子類產(chǎn)品：生化分析儀血液分析儀、CT  

 

汽車電子類產(chǎn)品：引擎控制、安全系統(tǒng)、汽車導航與娛樂系統(tǒng)  

 

網(wǎng)絡(luò)通信類產(chǎn)品：通信類交換設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 (交換機、路由器、網(wǎng)絡(luò)安全)  

 

通信與娛樂：手機、數(shù)碼相機、音樂播放器、可穿戴電子產(chǎn)品、PSP游戲機  

 

工業(yè)控制類產(chǎn)品：工控機交互式終端 (POS、ATM)、安全監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集與傳輸、儀器儀表    

 

上述這些領(lǐng)域，都使用了嵌入式系統(tǒng)。這還只是冰山一角。    

 

可以說，嵌入式系統(tǒng)完完全全地融入了我們，時刻影響著我們的工作和生活。    

 

嵌入式系統(tǒng)，既然是一個計算機系統(tǒng)，那么肯定離不開硬件和軟件。    

 

一個嵌入式系統(tǒng)的典型架構(gòu)如下：

  

 

這里最重要的就是嵌入式操作系統(tǒng)和嵌入式微處理器。    

 

從硬件角度來看，嵌入式系統(tǒng)就是以處理器（CPU）為核心，依靠總線（Bus）進行連接的多模塊系統(tǒng)： 

    

 

其實大家不難看出和個人PC是一樣的方式。    

 

單片機是有清晰定義的，就是單個片（chip）上的計算機系統(tǒng)。而不同的單片機雖然配置不同，性能不同，廠家不同，甚至指令集和開發(fā)方式不同，但是都是在一個片上的完整的計算機系統(tǒng)，這個定義不會錯。    

 

而嵌入式就是個不清晰的定義了，并沒有非常明確的關(guān)于“嵌入式”這個詞的定義。他也不像單片機一樣，是個確定的“物”的名字。    

 

3  單片機是不是嵌入式？  

 

那么單片機到底是不是嵌入式呢？    

 

簡單來說：是。    

 

因為很多嵌入式產(chǎn)品中被嵌入的計算機系統(tǒng)就是單片機，譬如空調(diào)中嵌入的控制板其實核心就是個單片機。實際上大部分家電產(chǎn)品中嵌入的計算機系統(tǒng)都是單片機。    

 

因為單片機足夠簡單便宜而且夠用，所以使用單片機是最劃算最適合的。    

 

而單片機現(xiàn)在出貨量最大的領(lǐng)域也就是家電產(chǎn)品了，當然未來IOT類的應(yīng)用會越來越多，會成為單片機的很大的增量市場。

 

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