嵌入式开发比单片机开发难？

接下来将嵌入式分成硬件和软件详细说明。

硬件层：

硬件层中包含嵌入式微处理器、存储器(SDRAM、ROM、Flash等)、通用设备接口和I/O接口(A/D、D/A、I/O等)。在一片嵌入式处理器根底上添加电源电路、时钟电路和存储器电路，就构成了一个嵌入式核心控制模块。其中操作系统和应用程序都能够固化在ROM中。

其中核心就是微处理器，嵌入式处理器和一般的电脑cpu还有区别，嵌入式微处理器大多工作在特定设计的系统中，假如TI或者Atmel公司都有很多定位不同的处理器，Atmel的SAM系列是专门为物联网设计的，AVR则由于性能十分突出，广泛应用于工业领域。

嵌入式微处理器有各种不同的体系，即便在同一体系中也可能具有不同的时钟频次和数据总线宽度，或集成了不同的外设和接口。据不完全统计，全世界嵌入式微处理器已经超过1000多种，体系构造有30多个系列，其中主流的体系有ARM、MIPS、PowerPC、X86和SH等。但与全球PC市场不同的是，没有一种嵌入式微处理器能够主导市场，仅以32位的产品而言，就有100种以上的嵌入式微处理器。嵌入式微处理器的选择是依据详细的应用而决定的。

假如arm公司有各种各样的处理器架构，最典型的cortex系列，它属于ARMv7架构，这是到2010年为止ARM公司最新的指令集架构。ARMv7架构定义了三大分工明确的系列：“A”系列面向尖端的基于虚拟内存的操作系统和用户应用;“R”系列针对实时系统;“M”系列对微控制器。下图就是cortex系列的不同定位。

在嵌入式领域，能够说arm架构的处理器占据了半壁江山，而arm公司也成为著名的科技公司，而它却没有出产任何处理器，而只是提供了IP，能够看出最好公司做规范。而其他用的比较多的架构就是sparc、powerpc等。

嵌入式系统和外界交互须要一定形式的通用设备接口，如A/D、D/A、I/O等，外设通过和片外其他设备的或传感器的连接来实现微处理器的输写/输出功能。每个外设通常都独有单一的功能，它能够在芯片外也能够内置芯片中。外设的品种很多，可从一个简略的串行通信设备到非常复杂的802.11没线设备。

嵌入式系统中常用的通用设备接口有A/D(模/数转换接口)、D/A(数/模转换接口)，I/O接口有RS-232接口(串行通信接口)、Ethernet(以太网接口)、USB(通用串行总线接口)、音频接口、VGA视频输出接口、I2C(现场总线)、SPI(串行外围设备接口)和IrDA(红外线接口)等。这一点其实和单片机类似。

软件层：

也就是操作系统了，包括内核和文件系统，还有就是更为顶层的应用程序，嵌入式操作系统一般都是Linux或者其他类Unix，还有一些实时操作系统(RTOS)假如VxWorks、RTEMS、ucOS等。

其中Linux还包括不同的distribution，假如Ubuntu、Redhat、Debian、centos等，他们都是采用Linux的内核，不同的是上面的software和tools，当然不用太过于担忧规范问题，这些Linux发行版选择的软件简直都是比较通用的，假如网页效劳器的Apache、电子邮件效劳器的postfix、sendmail、文件效劳器的Samba等。此外还有Linuxstandard base等鄙訇准来规范开发者。

类Unix主要是FreeBSD以及Solaris等。

嵌入式领域最常用的还是一些实时操作系统，实时操作系统的核心就是实时性，本质就是任务处理所华为时长的可预测性，即任务须要在规定内时限内完成。IEEE对实时系统的定义是“那些正确性不仅取决于计算的逻辑结果也取决于产生结果所花费时长的系统”。实时操作系统有硬实时和软实时之分，硬实时要求在规定的时长内必需完成操作，这是在操作系统设计时保证的;软实时则只有依照任务的优先级，尽可能快地完成操作即可。我们通常使用的操作系统在经过一定变更之后就能够变成实时操作系统。

那么实时操作系统和Linux这种分时操作系统的区别列举如下：

(1)多路性。实时信息处理系统与分时系统一样具有多路性。系统按分时原则为多个终端用户效劳;而对实时控制系统，其多路性则主要表此时经常对多路的现场信息进行采集以及对多个对象或多个执行机构进行控制。

(2)独立性。实时信息处理系统与分时系统一样具有独立性。每个终端用户在向分时系统提出效劳请求时，是彼此独立的操作，互不干扰;而在实时控制系统中信息的采集和对对象的控制，也彼此互不干扰。

(3)及时性。实时信息系统对实时性的要求与分时系统类似，都是以人所能承受的等待时长来确定;而实时控制系统的及时性，则是以控制对象所要求的初始截止时长或完成截止时长来确定的，一般为秒级、百毫秒级直至毫秒级，甚至有的要低于100微秒。

(4)交互性。实时信息处理系统具有交互性，但这里人与系统的交互，仅限于访问系统中某些特定的专用效劳程序。它不像分时系统那样能向终端用户提供数据处理效劳、资源共享等效劳。

(5)可靠性。分时系统要求系统可靠，相比之下，实时系统则要求系统高度可靠。由于任何差错都可能带来宏大的经济损失甚至没法预料的灾难性后果。因此，在实时系统中，采取了多级容错措施来保证系统的安全及数据的安全。

由于愈加可靠和及时。嵌入式实时操作系统愈加广泛应用于工业控制、航空航天、军工等领域，假如美国航天局NASA近几年发射的火星探测器等都是采用的RTEMS实时操作系统。

中间层：

所谓的中间层就是软件层和硬件层之间的接口层，其实严格而言也属于软件层。一般开发者称之为BSP，这一层主要负责的是向下提供硬件的驱动，硬件的配置等操作，向上则向软件开发者提供规范API，进行中间层开发的开发者通常称为嵌入式驱动工程师。

从这里也能够看出来，嵌入式设计和软硬都分不开，既要掌握底层硬件的特性以及如何驱动其工作，也要了解操作系统的相关知识，才能够编写相应功能的应用。

因此看一个操作系统是否支持某个芯片或者某个开发板，只有看其源码中是否包含相应芯片或开发板的板级支持包。

以上就是本人对嵌入式系统系统的了解，接下来再来谈谈嵌入式系统应该跑在什么样的硬件上。

谈起嵌入式硬件或者开发板，我想很多人第一印象就是RaspberryPi，是一块独有信誉卡大小的微型电脑，别看其外表“娇小”，内“心”却很强大，视频、音频等功能通通皆有，可谓是“麻雀虽小，五脏俱全”。树莓派推出后，很多厂商争相推出类似产品，假如香蕉派之类的。在这里用TI的Beagleboneblack板子进行说明，Beagleboneblack板如下图所示：

能够看出体积大小和树莓派类似，外设包括有USBhost和USBmini以及网卡接口，，背面还有一个sd卡槽和HDMI接口。接下来看看它的性能参数：

下表是BBB板和树莓派的性能参数比较：

Beagleboneblack的处理器是一块主频到达1GHZ的Ti处理器，基于arm的cortexa8架构，RAM是512M的DDR3，存储器大小为2GB，支持的操作系统包括Ubuntu、archLinux、Android等。外设有USBhost和一块百兆网卡。

BBB的处理器采用的是当前嵌入式系统中最时兴的ARMv7指令集。采用当今广泛使用的指令集的处理器能够被更多的软件支持。例如，一些操作系统已经不支持在ARMv6指令集上运行，例如，Ubuntu在2012年4月放弃了对ARMv6指令集的支持。

ARMv7相对与ARMv6指令集的另一个优势在于，使用ARMv7的处理器的实际性能愈增强劲。ARMv7相对与ARMv6的优势还有很多，假如一些显著的改进：实现了超标量架构、包含了SIMD操作指令、改进了分支预测算法从而极大的提高了某些性能。

最后总结：

以上就是一块根本的嵌入式核心板所具有的性能参数，和上面说到的单片机的性能参数相比较，单片机的处理才能较低，主频大多在几十M高低，和嵌入式动辄上百上千M的处理速度还是相差较多，此外单片机并不具有图形界面的处理才能，也就是GPU的缺少乏导致单片机简直不可能带动图形界面;单片机的存储空间和嵌入式处理器也不是一个等级的，单片机通常片内存储独有几k大小，而由于外设的限制也不太可能大范围增加外设emmc，而嵌入式处理器通常有几百兆的RAM，如此宏大的差别导致单片机简直不可能像嵌入式处理器那样运行操作系统，甚至连TCP/IP协议栈和USB协议栈都跑不起来，一些高端的单片机假如ST公司的STM32系列，可能能够跑一些轻量级的系统os和嵌入式网络协议栈，假如IwIP协议栈。嵌入式处理器丰盛强大的性能决定它能完成更多单片机不能完成的应用，假如网络通信功能，视频传输处理功能等，而当外设存储增加后，嵌入式处理器能够轻松运行各种Linux系统，以及图形GUI界面。

在开发方式上单片机和嵌入式也有较大差别，也就是编译过程的区别，单片机主要在Windows等图形界面下开发，目前有很多成熟的IDE工具假如keil、IAR、以及ti的CCS等，这些工具集编译、汇编、链接、仿真为一体，并且由于在Windows下开发，具有友好的用户界面，开发者只需编写c代码，然后点击编译链接按键即可，出现错误还能够debug或者仿真，上手还是非常快的。而嵌入式开发一般是在Linux下进行的，要将c代码在自己主机上编译完成，然后通过系统镜像或者uboot引导将编译好的文件烧入开发板，由于主机的处理器的x86架构，而编写的代码是为了运行在arm架构或sparc架构的处理器上，因此存在一个交叉编译链的安装，此外，Linux下没有Windows那样的IDE，也就是编译，链接源代码都须要开发者自己完成，一般都是利用GNUmake脚本编写Makefile以及configure文件来完成，Makefile文件中编写如何对c或者h文件编译，也就是编译规则以及依赖文件是什么。这些都须要开发者自己完成。并且以上过程都是在Linux下的终端也就是命令行中完成，这也给嵌入式开发增加了难度。

51单片机和STM32单片机区别在那里

　　大局部朋友可能都知道51单片机和stm32单片机也知道一般入门会先进修51单片机在进修stm32单片时机简略一些，但是对于51单片机和stm32单片机的详细区别却不知道了，有些人觉得没必要，但是我个人认为独有在你搞懂了其中的差异之后对于其自身进修是有莫大的益处的。

　　下面我们就来进入今天的主题

　　单片机简介

　　单片微型计算机简称单片机，简略来说就是集CPU(运算、控制)、RAM(数据存储-内存)、ROM(程序存储)、输写输出设备(串口、并口等)和中断系统处于同一芯片的器件，在我们自己的个人电脑中，CPU、RAM、ROM、I/O这些都是单独的芯片，然后这些芯片被安装在一个主板上，这样就构成了我们的PC主板，进而组装成电脑，而单片机只是将这所有的集中在了一个芯片上罢了。

51单片机和STM32单片机

51单片机是对所有兼容Intel8031指令系统的单片机的统称，这一系列的单片机的始祖是Intel的8031单片机，后来随着flash ROM技术的开展，8031单片机取得了长足的进展成为了应用最广泛的8bit单片机之一，他的代表型号就是ATMEL公司的AT89系列。

STM32单片机则是ST(意法半导体)公司使用arm公司的cortex-M为核心出产的32bit系列的单片机，他的内部资源(寄存器和外设功能)较8051、AVR和PIC都要多的多，根本上接近于计算机的CPU了，适用于手机、路由器等等。

DSP、AVR和PIC单片机、8051单片机之间区别

AVR和PIC都是跟8051单片机的机构不同的8位单片机，由于构造不同，所以他的汇编指令也不同，并且他们都是使用的RISC指令集，独有几十条指令，大局部的还都是单周期的指令，所以在相同的晶振频次下，比8051速度要快。

DSP其实也是一种特殊的单片机，他从8bit到32bit的都有，他专门是用来计算数字信号的，在某些计算公式上，他甚至比此时的家用计算机的最快CPU还要快，假如说一个32bit的DSP能在一个指令周期内完成一个32bit数乘以32bit数再加上一个32bit数的计算。

8051、8031、89C51和89S51关系

　　我们平常老是讲8051，又有什么8031，此时又有89C51，89s51它们之间究竟是什么关系?

MCS51是指由美国INTEL公司出产的一系列单片机的总称，这一系列单片机包括了好些品种，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的产品，该系列其它单片机都是在8051的根底上进行功能的增、减、变更而来的，所以人们习惯于用8051来称呼MCS51系列单片机，而8031是前些年在我国最时兴的单片机，所以很多场合会看到8031的名称。

INTEL公司将MCS51的核心技术授权(卖)给了很多其它公司，所以有很多公司在做以8051为核心的单片机，当然，功能或多或少有些变更，以满足不同的需求，其中89C51就是这几年在我国非常时兴的单片机。至于国内用到的很多的AT系列的单片机其实就是ATMEL公司在8031内核之外添加其他功能出产了系列的单片机。

　　这里要补充说明下，最先出现先的单片机其实是Intel公司的8031单片机，他是单片机的鼻祖，但是它自身是没有内部程序存储器的，之后随着flash ROM技术的开展，出现了能够存储程序的8051系列单片机

彩蛋：最近有同学跟我要单片机的资料，我特意花几个月时间，总结了我10年产品研发经验，资料包几乎覆盖了C语言、单片机、模电数电、原理图和PCB设计、单片机高级编程等等，非常适合初学者入门和进阶。除此以外，再含泪分享我压箱底的22个热门开源项目，包含源码+原理图+PCB+说明文档，不是市面上打包卖的那种课程，我认为教程多未必是好事，10年前我自学快，除了自身执行力以外，还有就是教程少。不要害羞做伸手党，等你一个小红点。后期我也会组建一些纯技术交流的小圈子，让大家能认识更多的大佬，有个好的圈子，你对行业的认知一定是最前沿的。