2. 微控制器
微控制器是中文名称，对应的英文名称是“Single Chip Microcomputer”。 很多人可能会疑惑，我们平时不都叫MCU（Micro Control Unit）吗？ 其实MCU准确的翻译应该叫微控制器。 现在很多中文书籍都用这个术语来代替微控制器。 因为微控制器这个词是很多年前的一个概念。 当时半导体技术还处于起步阶段，集成能力很差。 通常有一颗 CPU 芯片、一颗 SRAM 芯片和一颗 Flash 芯片。 如果需要中断，则必须有专用的处理程序。 它是中档芯片，所以一个完整的、可用的计算机系统是由PCB板上的许多芯片（Chip）组成的。
那么微控制器呢？ 它将CPU、SRAM、Flash等所需模块集成在一个芯片（Chip）上，实现了一个芯片上的微型计算机系统，所以称为单片机（Single Chip Microcomputer），即单片机。 其实从这个角度来说，单片机这个词现在已经没有任何意义了，因为现在的半导体技术早已非常先进了。 现在买的都是“单片机”，不存在单独的所谓“多片机”了。 而且，现代微控制器不仅集成了CPU、SRAM、Flash等微型计算机不可缺少的部件，而且大多还集成了许多内部外设，如Nand控制器、LCD控制器、串行通信、定时器、RTC等，所以现在微控制器实际上应该称为SoC（System on Chip）。
3. 嵌入式
嵌入式的全称是嵌入式系统，英文是Embeded system，由此可见嵌入式是一个系统。 为什么叫嵌入式呢？ 这里的嵌入是指我们把这个系统（在硬件中表现为芯片）嵌入到某个设备中。 例如，冰箱板上的芯片是嵌入在冰箱中的系统，负责控制用户按钮、冰箱照明、制冷系统等。可见，嵌入式系统的名称主要是从组织形式来命名的。使用时的芯片。 所以从这个角度来说，任何嵌入设备中的芯片都可以称为嵌入式系统。
那么这个范围就太广了。 说实话，很难找到一个非嵌入式的系统……所以我常常认为嵌入式这个词是无稽之谈，根本没有任何意义。 幸运的是，这种理解只是嵌入式的广义定义，但当我们谈论嵌入式时，大多数时候我们都是狭义地理解它。
狭义上的嵌入式是为了区别于微控制器。 我们常称芯片中没有MMU（内存管理单元）因而不支持虚拟地址，只能运行裸机或RTOS（典型如ucos、Huawei LiteOS、RT-Thread、freertos等）的系统。 ）作为微控制器（典型如STM32、NXP LPC系列、新NXP imxRT1052系列等），以及芯片自带MMU的系统，可以支持虚拟地址，可以运行Linux、Vxworks、WinCE等操作系统Android被称为嵌入式。 因此，linux、WinCE等通常被称为嵌入式操作系统，仅此而已。 如果仔细回顾一下，其实大多数人谈论微控制器和嵌入式系统都是从狭隘的角度，而不是广阔的角度。
4、微控制器的技术和市场状况
微控制器是出货量最大的计算机类型。 这很容易理解，因为微控制器的应用非常广泛。 几乎所有家用电器内置的控制系统都是微控制器。 这个数字是惊人的。 还有各种公共设施、工厂自动化设备等，几乎都是由单片机控制的。 微控制器有许多制造商和类别。 下面我就列举几个常用的。
8 位和 4 位机器。 这类单片机性能低、配置低，但优点是价格便宜。 因此，很多低端家电产品都被使用，而小家电是此类微控制器的最大市场。 为了降低成本，这些微控制器很多只能用汇编来编程（当然，近年来很多也提供了C编译器），而且很多芯片都是采用bounding封装的（即芯片核心直接贴在芯片上）。 PCB然后用黑色硬胶粘住），如果你玩过LCD1602，看后面那个圆盘状的黑色）。 以前生产此类产品的都是台湾的一些小型芯片厂商。 近年来，中国大陆涌现出不少这样的芯片厂商。 这些微控制器行业大多针对特定应用领域，熟悉行业需求，直接推出适合该行业的解决方案。 外行人可能没有听说过这款单片机的型号及相关信息。 总体来说，这是一个比较低端的行业，不建议大家学习和进入。 特别是现在我国正在进行产业升级，落后的传统家电仍在降价销售。 相反，各种高端功能、外观的“产业升级”家电利润丰厚。 因此，这种适合传统老旧电子产品的芯片和技术其实并不值得投资。
51微控制器。 事实上，51单片机也是一台8位计算机。 之所以单独提及，是因为51单片机太出名了。 事实上，当时（大约 20 世纪 80 年代）当一百种思想流派与微控制器竞争时，51 微控制器只是其中之一。 还有很多非常强大的，可惜都被时间给消散了。 51单片机之所以名声大噪并且至今仍然存活，是因为Intel后来开放了51核心的版权，所以很多公司、很多人都可以使用它，而不用担心付费或版权风险。 其实截至目前（2018年），51单片机已经是一个很老的方案了，没有任何技术优势，但为什么仍然大量使用呢？ 主要原因有几个：一是现有项目和开发商数量较多。 这些人对51单片机都非常熟悉。 甚至很多老工程师可能也只知道51单片机。 很多老项目无法重新开发，所以继续使用51 MCU。 。 其次，51单片机足够便宜。 很多性能要求不高的产品可以干脆用51。第三是51内核开放，所以很多需要内置微控制器内核的SoC（比如很多电容式触摸屏芯片、很多指纹识别芯片等） .）会选择使用51核心。 价格不贵，而且够用了。 你还会选择谁？ 很多同学问我还想学51单片机吗？ 我想我们还是需要学习的。 原因之一是开发51单片机时用到的技术技巧在开发其他单片机时仍然有用，所以以后学完51再学习其他单片机会快很多，不会浪费时间。 还有一个原因是，实际开发中有时会用到51单片机，所以学习它是一门可以用得上的技能。 所以如果你想学习单片机开发，从51单片机开始是不会出错的。 但切记不要迷恋51，快速学习51单片机后，快速继续学习其他更现代实用的单片机（如stm32）。 很多人学了51就不再动了，这就像幼儿园毕业后不继续学习一样。 这是错误的。
STM32 微控制器。 终于到了热门的STM32了。 ST于2007年发布了第一款STM32，距今已有11年了。 STM32是一款具有ARM Cortex-M内核的微控制器。 其实还有很多微控制器也采用ARM Cortex-M系列内核（如NXP的LPC系列、原飞思卡尔K60系列、台湾新唐的M051系列、国内的如GigaDevice GD32系列等），STM32只是其中之一杰作。 ARM近年来非常受欢迎，在应用级SoC方面击败了Intel。 现在手机行业所有的芯片都被ARM吃掉了，MIPS之类的更是被压死了。 在微控制器领域，ARM的Cortex-M系列（M0、M3、M4、M7）也取得了巨大的成功。 许多半导体制造商放弃了原有的架构，转而采用ARM内核的微控制器。 怎么说呢，我个人认为ARM内核的微控制器非常适合当前时代，尤其是STM32。 无论是硬件配置还是开发工具都得到了市场的认可，并且越来越受欢迎。 强烈建议大学学习单片机的时候学习STM32。 能够玩转STM32是非常有价值的。 至于GD32等类似STM32的国产单片机，我认为未来会越来越强，甚至有可能占领市场，将国外品牌赶出中国。 这些芯片的开发方式也和STM32非常相似，所以很容易切换到STM32开发，不用担心。
其他微控制器。 我指的是PIC、ATmega、MSP430、STM8等，这些不是很熟悉所以我不会详细讨论它们。 总体来说，这些微控制器性价比较高，在各自领域具有一定的竞争力，但应用领域仍然不如STM32那么广泛。 因此，除非是用于公司研发，否则不建议主动学习。
高性能、高价格的微控制器。 这里我特指STM32F7、STM32H7、NXP imxRT1052等微控制器。 这类单片机虽然是单片机，但其性能比普通单片机要强很多，外围设备也复杂很多。 甚至需要外部SDRAM来提供更大的内存，以及外部SLC Nand或Spiflash来提供存储。 同时，从价格上来看，这些单片机大多在30元以上，甚至高达100多元。 这些确实是微控制器中的战斗机，而且价格也很恐怖。 我个人不太看好这类单片机。 其实我写这篇长文只是为了解释为什么我不看好这类单片机。 有兴趣的同学可以继续看下面的分析。
5、嵌入式技术及市场状况
嵌入式领域最流行的是ARM+linux和ARM+android。
芯片均基于ARM，低端包括ARM9、ARM11，高端包括Cortex-A7、Cortex-A8、Cortex-A9、Cortex-A53、Cortex-A57等。从单核到双核、四核和八核。 生产厂家也很多，有国产的，有进口的，也有台湾的。 覆盖范围也很广，包括消费级、工业级、汽车级。
嵌入式级ARM由于其MMU而可以很好地运行复杂的操作系统。 因此，虽然芯片本身也可以运行在裸机上，但基本上没有人使用这一类芯片来运行裸机或RTOS。 都有操作系统。 简单来说，如果产品不需要华丽漂亮的人机界面，就使用Linux（如路由器、网络摄像机）。 如果一个产品需要人机界面，但界面简单，注重功能和稳定性，那么使用Linux+QT（如工控HMI，电动…汽车充电桩，停车场显示屏），如果产品付费非常注重人机交互的用户体验，那就用Android（比如智能手机、智能电视、游戏机等）。
一般来说，嵌入式系统非常复杂，开发难度大，学习曲线长。 由于软件的复杂性，出现错误的可能性很高。 一旦出现错误，发现它需要更多的技能和经验。 因此，很多公司在使用嵌入式Linux或者Android来制作产品时存在很多问题。 这一方面与开发者的技术能力有关，另一方面与公司无法花费时间和成本让产品稳定成熟有关。
6.嵌入式和微控制器之间的真正区别
其实分析到这里，大家也知道了嵌入式和单片机的真正区别，那就是是否有Linux或者Android等复杂的操作系统。
MCU 要么是裸奔的，要么是 RTOS。 其实玩过RTOS和Linux的同学都知道，RTOS虽然也被称为操作系统，但是和Linux不是一个级别的。 已经远远落后了，更不用说Android了。 Android中任何模块的代码量都比完整的RTOS更大、更复杂。 所以是否有像linux/android这样复杂的OS对于开发来说确实是不同的。
比如，从C语言的角度出发，我的《嵌入式Linux核心课程》第4部分《4.C语言深入剖析》就是专门针对嵌入式Linux开发中缺乏C语言技能的人推出的。 很多从事单片机工作多年的同学读后感叹，除非在Linux上工作，否则真的不知道C语言的深度。 结构体和指针等元素在微控制器编程中毫无魅力，但它们在Linux内核中得到了完美的利用和释放。 不真正研究它，真的很难领略它的美丽和震撼。
7.嵌入式和微控制器的交叉点
嵌入式和微控制器之间有交叉点吗？ 这里的交集意味着：有些产品可以通过嵌入式或微控制器来解决。
它以前不存在。 想想看，一般的单片机要几元、十几元，而嵌入式系统SoC加上DDR和Flash至少要几十元。 怎么可能有重叠呢？ 即使你可以用嵌入式系统做微控制器可以做的事情，当我可以完成只需要十几美元的工作时，为什么我要花几十美元在嵌入式系统上呢？ 所以过去两者之间并没有交集。 根本就不是同一个范围之内的东西。
但近两年情况发生了变化。 首先，很多高端单片机的配置和价格越来越高。 例如，2017年10月发布的NXP imxRT1052系列微控制器被称为跨界处理器。 为什么叫跨境呢？ 跨越了哪两个领域？
我们知道，单片机需要一块芯片来提供整个系统。 简单来说，至少CPU、SRAM、闪存三大部件缺一不可，否则根本无法独立运行。 所以你看，无论是51单片机还是STM32，它们内部都有CPU、SRAM和Flash。 这是一个典型的微控制器。 嵌入式SoC则不同。 例如S5PV210内部只有一个CPU和少量的SRAM。 为了正常工作，需要外部集成DDR SDRAM和闪存（EMMC）。 因此，嵌入式系统不能在芯片上。 一般来说，典型的嵌入式系统的系统由核心板组成。 这个核心板集成了SoC、DDR SDRAM、Flash、电源模块等，这就是嵌入式系统。 所谓跨界处理器跨越了微控制器和嵌入式两个世界。 这款imxRT1052内部集成了CPU和SRAM，但没有Flash。 需要外部独立的Flash芯片来组成系统。 所以这个东西既不是典型的微控制器，也不是典型的嵌入式，但它看起来既像微控制器，又像嵌入式，所以NXP把它称为跨界处理器。 不管它是否有效，这个名字听起来很酷。
对了，NXP为什么要这样设计呢？ 事实上，这是因为微控制器中内置的Flash非常昂贵。 imxRT1052之所以比同等性能的STM32便宜很多，主要原因是它没有内置Flash。 所以很多人说ST落后于NXP，其实不然。 只能说NXP的设计是微控制器世界的创新。 相比之下，STM32F7和STM32H7的性价比显得非常差。 但说实话，STM32的F7和H7确实性价比很高。 不知道单片机会不会卖到100多元呢？ 谁给ST的勇气梁静茹下了这么大的代价？
算了，我也懒得吐槽F7和H7了。 我们就来说说这款跨界处理器imxRT1052。 这东西主频600MHz，有消费级和工业级，自带各种外设（反正基本都能用），最大分辨率可以到1024*768。 TFT LCD（当然需要外接SDRAM作为显存）。 与普通的单片机相比，这玩意简直就像神一样。 大多数玩单片机的人看到这些数据都吓得跪下喊爸爸。 我们来谈谈价格。 这玩意儿官方批量售价大概是30元人民币左右，想想，感觉还是很超值的。 其实STM32并没有那么弱。 虽然F7和H7的主频没有600MHz那么变态，但H7的整体性能并不比RT1052逊色多少。 就算你不叫我爸爸，你也逃不掉。 F7和H7没有引起大轰动的关键原因是价格太吓人。 大多数人一听到价格100多，只是心里骂骂咧咧地走人，根本不想知道你的表现。 imxRT1052 30元的价格确实很有吸引力。 听起来确实是高性能低价格。 很多人甚至据此判断NXP要“干掉”ST。
八、跨境加工商的尴尬
高性能跨界处理器乍一看似乎不错，但实际上它们并不那么容易成功。 原因是这种高性能微控制器实际上与低性能且高性价比的嵌入式Linux解决方案相比没有任何优势。
是的，很多人认为主频只要30块钱的600M单片机就很便宜，功能也很强大。 那是因为您不熟悉嵌入式解决方案。 事实上，imxRT1052单芯片不能很好地工作。 要实现高性能，至少需要外接Flash和SDRAM。 即使只是1Gbit SLC Nand和32MB SDRAM，加上RT1052 BOM成本也在50元左右。 另外，虽然RT1052声称批量售价为30元，但小批量实际售价为40-50元，所以目前市场上RT1052的核心板售价在120-150元之间。 这个价格其实并不便宜。 有许多比这更具成本效益的嵌入式 Linux 解决方案。
例如NXP的imx6ul，内置Cortex-A7单核，最高频率为1.2GHz。 它也是工业级的，有你能想到的各种外设。 标配256MB SLC Nand和256MB DDR核心板。 市场最低价119元，低于RT1052。
其实还有更高性价比的方案，比如深圳创客推出的NUC972牛顿板采用的新唐NUC972方案，内置64MB DDR，外置1Gbit SLC Nand。 主板100元以内可批量购买。 性价比比RT1052等高性能单片机好很多。
很多人可能会说我不会开发嵌入式Linux，我只会开发单片机。 所以无论你的Linux解决方案性价比如何，都与我无关； 对我来说重要的是微控制器解决方案。 我想说这绝对是一个误会，100%的误会。 为什么？
单片机只有三个字。 不要以为所有叫单片机的东西都是同一个东西。 微控制器和微控制器是不同的。 你觉得主频600MHz的单片机、分辨率1024*768的TFT LCD的开发方法和难度会和成本不到10元的STM32F103一样吗？ 软件开发遵循硬件。 什么样的性能硬件应该搭配什么样的软件开发方式和相应的资源，也要求开发人员具备一定的相应素质。 所以不要以为都是微控制器就可以玩了。 事实上，要充分利用高端微控制器的性能做出一个好看的GUI并在项目中使用它来解决所有的bug并不容易。
9. 结论
这篇文章比较浅，主要讲一下单片机和嵌入式系统的由来和区别。 它导致了高端微控制器（STM32H7、imxRT1052 等）和经济高效的嵌入式 Linux 解决方案之间的比较。 主要是希望给大家一个思考点，引导大家思考如何分析和评估一个芯片方案，以便大家在做项目的时候能够更好的选择适合自己的芯片方案。 总的来说，我的观点是：能用几个十元以上的单片机，就用单片机。 如果这些高性价比的单片机不能满足要求，而你不得不购买一个价值几十元的高性能单片机，那么你真的应该考虑一下是否应该一步实现一种高性价比的嵌入式Linux解决方案。 很多人担心Linux无法开发，但这不应该考虑。 如果你真正认真去做项目，你会发现使用嵌入式Linux并没有那么困难，而且高端单片机加上RTOS和一堆框架和协议栈后也不容易。 很难发现问题。 而且，经过多年的积累，嵌入式Linux解决方案的稳定性大多良好。 高端微控制器的配套RTOS和框架协议栈以及其他中间件往往处于开发的早期阶段，并且经常存在许多Bug。 因此，建议大家投入时间学习嵌入式Linux软件开发的技能。
