单片机和嵌入式都是什么？

  凡是从事计算机或电子信息相关领域工作的童鞋，一定都听说过嵌入式和单片机吧？

  很多人必须要知道，这两个名词和硬件系统很有密切的关系。一听到它们，就容易让人联想到插满芯片和针脚的电路板：

  但是，如果要问具体什么是嵌入式，什么是单片机，它们之间究竟有啥不一样的区别，我相信大部分人并不能解释清楚。

  今天，小枣君就给大家做一个入门科普，揭秘以上问题的答案。与此同时，我还会给大家介绍一下，我们大家常常听说的51、STM32，究竟是什么。

  嵌入式，一般是指嵌入式系统，英文叫作：embedded system。嵌入式开发，实际上的意思就是对嵌入式系统的开发。

  IEEE（美国电气和电子工程师协会）对嵌入式系统的定义是：“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”。

  嵌入式系统，是以应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。

  以应用为中心，说明嵌入式系统是有明确实际用途的。以计算机技术为基础，说明它实际上的意思就是一种特殊的计算机。软硬件可裁剪，说明它有很强的灵活性和可定制能力。

  专用计算机系统，“专用”所对应的，就是“通用”。我们常用的个人PC、笔记本电脑、数据中心服务器，能够适用于多种用途，就是“通用计算机系统”。

  个人通信与娱乐系统：手机、数码相机、音乐播放器、可穿戴电子科技类产品、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

  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：

  中间偏左上角，S3C2440，是CPU，中间是RAM，然后还有ROM、网卡、串口、电源等等。能够准确的看出，嵌入式系统麻雀虽小，五脏俱全。

  嵌入式系统的核心，就是嵌入式处理器。嵌入式处理器大体上分为以下几种典型类型：

  DSP处理器专门用于信号处理，在系统结构和指令算法进行了特殊设计。在数字滤波、FFT、频谱分析中大范围的应用。典型代表是TI（德州仪器）公司的TMS320C2000/C5000系列。

  MPU由通用处理器演变而来，具有较高的性能，拥有丰富的外围部件接口。典型代表是AM186/88、386EX、SC-400、PowerPC、MIPS、ARM系列等。

  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、RAM、ROM、输入输出和中断系统、定时器/计数器等功能，塞进一块硅片上，变成一个超小型的计算机。

  “单片机”其实是一种古老的叫法。以前半导体工艺技术不成熟，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。

  很多高校老师喜欢强调单片机姓“单”，除了指单片机只是一个硅片之外，更多是指单片机的功能单一，它是完成运算、逻辑控制、通信等功能的单一模块。即便它性能再强大，功能依然是单一的。

  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。它线位单片机功能很强，被大范围的应用于工业控制、仪器仪表、家电汽车等领域。

  我们在研究单片机的时候，经常会听到两个词——51单片机、STM32。我来介绍一下它们究竟是什么。

  51单片机，实际上的意思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的产品。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。

  51单片机曾经在很久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，也不需要过多的担心版权风险。

  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。

  STM32，是意法半导体公司推出的基于ARM Cortex-M内核的通用型单片机。

  意法半导体（STMicroelectronics）是世界最大的半导体公司之一，于1987年6月成立，是由意大利的SGS微电子公司和法国Thomson半导体公司合并而成。1998年5月，SGS-THOMSON Microelectronics将企业名称改为意法半导体有限公司。

  ARM公司以前小枣君给大家介绍过。它是目前全球做芯片设计最厉害的公司之一，利用手机芯片的加快速度进行发展而崛起，占有物联网市场极大的份额。

  在单片机领域，ARM的Cortex-M内核拥有压倒性的优势，慢慢的变成了绝对的主流。很多半导体公司都放弃了自己原先的架构，转做ARM架构的单片机。

  STM32的硬件配置能够完全满足大部分的物联网开发需求，开发工具和相关的文档资料齐全，慢慢的变成了目前单片机学习的首选对象。

  从前文的介绍来看，嵌入式系统是一个大类，单片机是其中一个重要的子类。嵌入式系统像是一个完整的计算机，而单片机更像是一个没有外设的计算机。

  以前单片机包括的东西并不算多，两者的硬件区别较为显著。但是，随着半导体技术的突飞猛进，现在各种硬件功能都能被做进单片机之中。所以，嵌入式系统和单片机之间的硬件区别越来越小，分界线也慢慢变得模糊。

  在某些时候，单片机本身已经足够强大，可当作嵌入式系统使用。它的成本更低，开发和维护的难度比较小，尤其是针对一些针对性更强的应用。而嵌入式系统理论上性能更强，应用更广泛，但复杂度高，开发难度大。

  最后我们来说一说嵌入式和单片机的学习价值，到底有没有必要学习嵌入式和单片机。

  最近这些年，有一句话被广泛传播，那就是——“软件为王”。人们一致认为软件知识的价值远大于硬件，而学习软件，从事软件方向，会更易找到工作，找到更高收入、更有前途的工作。

  而嵌入式和单片机，往往被归为“硬件”方向，遭人“嫌弃”。加上嵌入式和单片机的学习难度较大，学习周期很长，需要漫长的“煎熬”，所以慢慢的变多的人放弃这条路。

  首先，嵌入式和单片机并不是纯“硬件”类方向。前面我也说了，它们是软件和硬件的紧密结合。

  如果你想学好嵌入式和单片机，只懂数字电路和微机接口这样的硬件知识是不够的，你更需要学习的，是汇编、C/C++语言、数据结构和算法知识。

  其次，嵌入式和单片机拥有广泛的应用场景，在所有的领域都有项目需求和人才需求。

  根据权威部门统计，目前我们的祖国每年的嵌入式人才缺口高达50万。尤其是嵌入式软件开发，是未来几年最热门和最受欢迎的职业之一。具有10年工作经验的高级嵌入式工程师，年薪能够达到30-50万元左右。

  而且我们的祖国现在正在全力发展芯片产业，也会带动嵌入式人才的就业，提升待遇。

  随着5G的全面启动，整个社会正在向“万物互联”的方向发展。物联网技术也将迎来前所未有的历史机遇。嵌入式和单片机技术是物联网技术的重要组成部分，也将进入发展的快车道。

  因此，尽管学习过程会比较艰辛，小枣君仍然建议有志青年关注这一赛道。技术越难，过程越苦，越有利于构建竞争壁垒。到了后期，个人价值能够获得进一步的体现。

  广告声明：文内含有的对外跳转链接（包括不限于超链接、二维码、口令等形式），用于传递更加多信息，节省甄选时间，结果仅供参考，IT之家所有文章均包含本声明。