首先，“嵌入式”是一个概念，并没有确切的定义。 每本书都有自己的定义。 但主要思想是一样的。 与PC等通用系统相比，嵌入式系统是一种结构精简的专用系统。 只保留必要的硬件和软件部分，砍掉不需要的部分。 因此，嵌入式系统一般具有便携性、低功耗、性能单一的特点。
那么，MCU、DSP、FPGA都属于嵌入式系统的范畴，是用来实现某种目的的工具。
MCU俗称“单片机”。 经过这么多年的发展，它不再只是普林斯顿结构的51，性能也有了很大的提升。 由于MCU必须顺序执行程序，因此适合控制，在工业中经常使用。 ARM是一家专门设计MCU的公司。 由于其先进的技术和正确的策略，近两年在微控制器市场占有巨大的份额。 ARM微控制器的种类很多，从低端的M0（小家电）到高端的A8、A9（手机、平板电脑），都很受欢迎。 因此，系统中不一定非要使用ARM微控制器。 关键取决于应用程序。
DSP全称为数字信号处理器。 其结构与MCU不同，加快了计算速度，凸显了计算能力。 将其视为超快速 MCU。 低端DSP，例如C2000系列，主要用于电机控制，但TI似乎将其称为DSC（数字信号控制器），介于MCU和DSP之间。 高端DSP，如C5000/C6000系列，一般用于需要大量计算的视频图像处理和通信设备。
FPGA全称为现场可编程逻辑阵列。 它本身没有任何功能。 它就像一张白纸。 它有什么功能完全是程序员自己设计的（它的所有流程都是硬件，包括VHDL和Verilog HDL编程，也属于硬件范畴，一般叫写“逻辑”。）。 如果你够NB的话，可以把它变成MCU或者DSP。 由于MCU和DSP的内部结构设计良好，只能通过软件编程来进行顺序处理，而FPGA可以进行并行处理和顺序处理，因此相比而言速度最快。
那么为什么MCU、DSP和FPGA同时存在呢？ 这是因为MCU和DSP的内部结构都是经过IC设计者精心设计的，在完成相同功能时，其功耗和价格远低于FPGA。 而且FPGA本身的开发也比较复杂，完成同样的功能需要更多的人力和财力。 因此，三者各有各的长处和用途。 不过，三者之间已经有融合的趋势。 ARM的M4系列增加了精简的DSP内核。 TI的达芬奇系列本身就是ARM+DSP结构。 ALTERA和XINLIX新推出的FPGA都包含ARM的核心在里面。 因此，三者之间的关系变得越来越像三基色的三个圆圈。
一句话，“我中有你，你中有我”。
成为一名硬件工程师从哪里开始学习？
微控制器：通常不带操作系统，用于简单控制，如电梯、空调等。
dsp：用于复杂的计算，如离散余弦变换和快速傅立叶变换，常用于图像处理，用在数码相机等设备中。
arm：一家英国芯片设计公司，但不生产芯片。 只出售知识产权。
fpga：现场可编程门阵列。 用硬件描述语言（Verilog或VHDL）完成的电路设计，经过简单的综合和布局后，可以快速烧录到FPGA中进行测试。 它是现代IC设计验证的主流技术。
与台式计算机相比，嵌入式系统可以定制并有不同的形式。 它们可能受到尺寸、功耗、成本的限制，并且实时性要求较高，例如示波器、手机、平板电脑、全自动洗衣机、路由器、数码相机等。在这些设备中，虽然没有桌面计算机可见，一个或多个嵌入式系统正在工作。
根据目标系统的功能复杂性和计算处理复杂性提供不同的选项。 对于简单的家电控制嵌入式系统，一个简单的8位微控制器就足够了，价格便宜，质量高。 对于手机和游戏机来说，必须使用32位ARM和DSP芯片。 FPGA是一种更加面向硬件的实现方式。
因此，如果你想通过学习成为一名硬件工程师，你必须从单片机开始，然后学习ARM和DSP。
市场上七种主流单片机的详细介绍
现在微控制器的种类繁多，种类繁多，让开发人员应接不暇。 发展也相当迅速，从20世纪80年代的4位、8位单片机到现在的各种高速单片机。
各个厂商也在速度、内存、功能等方面展开竞争，差异参差不齐~~同时涌现了一大批具有代表性的微控制器厂商：Atmel、TI、ST、MicroChip、ARM……国产Acer STC单片机也可圈可点。 观点…
下面给大家带来51、MSP430、TMS、STM32、PIC、AVR、STC等单片机的优缺点及功能实施例对比…
51单片机
使用最广泛的8位单片机当然也是初学者最容易学习的一种。 它首先由英特尔推出。 由于其典型的结构和对总线专用寄存器的完全集中管理、众多的逻辑位操作功能和丰富的面向控制的指令系统堪称一代“经典”，为业界其他单片机的发展奠定了基础。未来。
51单片机成为经典且易用的单片机的主要原因如下：
特征：
1、从内部硬件到软件都有一套完整的按位操作系统，称为位处理器。 处理对象不是字或字节，而是位。 它不仅可以处理芯片上一些特殊功能寄存器的某一位，如发送、设置、清除、测试等，还可以进行位逻辑运算。 它的功能非常齐全，而且使用起来也很方便。
2、同时在片内RAM区域专门开辟了一个双功能地址范围，使用起来极其灵活。 这一功能无疑为用户提供了极大的便利。
3.乘法和除法指令，这也给编程带来了方便。 许多八位微控制器不具备乘法功能。 做乘法时，必须写子程序调用，非常不方便。
缺点：（虽然是经典，但缺点还是很明显）
1、AD、EEPROM等功能需要扩展，增加了硬件和软件的负担。
2、I/O引脚虽然使用简单，但高电平时没有输出能力，这也是51系列单片机的最大弱点。
3、运行速度太慢，尤其是双数据指针。 如果能够改进的话，将会给编程带来很大的方便。
4、51保护能力差，很容易烧坏芯片。
应用范围：
目前广泛应用于教学场合和性能要求不高的场合。
最常用的器件：8051、80C51
MSP430 微控制器
MSP430系列单片机是德州仪器公司于1996年向市场推出的16位超低功耗混合信号处理器，留给人们最大的亮点就是它的低功耗和高速度，而且汇编语言非常使用灵活。 寻址方式多，指令少，上手简单。 主要是因为它在一块芯片上集成了许多模拟电路、数字电路和微处理器，为实际应用需求提供了“单片”解决方案。 其快速发展和应用范围的不断扩大主要取决于以下特点…
特征：
1、处理能力强大，采用精简指令集（RISC）结构，具有丰富的寻址方式（7种源操作数寻址、4种目的操作数寻址）、27条简洁的核心指令和大量模拟指令； 大量的寄存器和片内数据存储器可以参与多种操作； 还有高效的查表处理指令； 处理速度快，8MHz晶振驱动下指令周期为125ns，保证编译出高效的源程序
2、运算速度方面，8MHz晶振驱动可实现125ns的指令周期。 16位数据宽度、125ns指令周期和多功能硬件乘法器（可实现乘法和加法）的结合，可以实现数字信号处理的某些算法（如FFT等）
3、超低功耗方面，MSP430单片机因其独特的降低芯片的供电电压和灵活可控的工作时钟而具有超低功耗。 电源电压为1.8~3.6V。 因此，当工作在1MHz时钟条件下时，芯片的电流约为200~400uA，时钟关闭模式下的最小功耗仅为0.1uA。
缺点：
1.个人感觉入门不太容易。 不太适合初学者入门。 相关信息也相对较少。 你只能去官方网站查找。
2、占用指令空间大。 由于是16位单片机，程序是以字为单位的，有的指令实际上占用了6个字节。虽然表面上程序很简单，但是与pic单片机相比，占用的空间很大。
应用范围：
广泛应用于低功耗、超低功耗的工业场合。
最常用的器件：MSP430F系列、MSP430G2系列、MSP430L09系列
TMS微控制器
这里我也提一下TMS系列的单片机，虽然它们不是主流。 TI推出的8位CMOS微控制器具有多种存储模式和多种外围接口模式，适用于复杂的实时控制场合。 虽然不如STM32，也不如MSP430那么华丽，但TMS370C系列微控制器通过集成各种芯片的先进外围功能模块和存储器配置，提供经济高效的实时系统控制。 它还使用高性能硅栅 CMOS EPROM 和 EEPROM 技术来实现。 低工作功耗的CMOS技术、宽工作温度范围、噪声抑制，加上高性能和丰富的片上外围功能，使得TMS370C系列微控制器在汽车电子、工业电机控制、计算机、通信和消费类应用中具有一定的应用。
STM32微控制器
ST厂家推出的STM32系列单片机，业内的朋友都知道，这是一个性价比极高的系列单片机，应该是独一无二的，而且功能极其强大。 它基于ARM Cortex-M内核，专为需要高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用而设计。 它还拥有一流的外设：1μs双12位ADC、4 Mbit/s UART、18 Mbit/s SPI等，在功耗和集成度方面也有良好的表现。 当然，它的功耗略逊于MSP430，但这并不影响工程师们对它的热情。 它以其简单的结构和易于使用的工具结合其强大的功能而在业界享有盛誉……其强大的功能主要体现在：
特征：
1.内核：ARM32位Cortex-M3CPU，最大工作频率72MHz，1.25DMIPS/MHz，单周期乘法和硬件除法
2、存储器：芯片上集成32-512KB Flash存储器。 6-64KB SRAM 存储器
3、时钟、复位和电源管理：2.0-3.6V电源和I/O接口驱动电压。 POR、PDR 和可编程电压检测器 (PVD)。 4-16MHz晶体振荡器。 内嵌工厂调整的8MHz RC振荡电路。 内部 40 kHz RC 振荡电路。 用于 CPU 时钟的 PLL。32kHz 晶体振荡器，具有 RTC 校准功能
4.调试模式：串行调试（SWD）和JTAG接口。最多112个快速I/O端口，最多11个定时器，最多13个通信接口
最常用的器件：STM32F103系列、STM32 L1系列、STM32W系列
PIC单片机
PIC系列单片机是美国Microchip公司（Microship）的产品。 它分为三个级别，即初级、中级和高级。 它是市场份额增长最快的微控制器之一。 CPU采用RISC结构，分别具有33和35个微控制器。 ，58条指令，简化的指令集，哈佛双总线结构，运行速度快。 它可以实现程序存储器访问和数据存储器访问的并行处理。 这种指令流水线结构在一个周期内完成两部分工作。 ，一是执行指令，二是从程序存储器中取出下一条指令。 一般来说，每条指令只需要一个周期。 这也是高效运行的原因之一。 另外，PIC单片机之所以成为非常热门的单片机。 无非就是以下几个特点：
特征：
1、具有工作电压低、功耗低、驱动能力强的特点。 PIC系列单片机的I/O口是双向的，其输出电路是CMOS互补推挽输出电路。 I/O引脚增加了一个方向寄存器，用于设置输入或输出状态，从而解决了51系列I/O引脚在高电平时既是输入又是输出的问题。
2、设置为1时，处于输入状态，无论该引脚为什么电平，都处于高阻状态； 设置为0时，处于输出状态，无论该引脚处于什么电平，都处于低电平状态。 电阻状态下，具有相当大的驱动能力，低电平灌电流可达25mA，高电平输出电流可达20mA，这是比51系列的一大优势
3、可直接驱动数码管显示，外围电路简单。 其A/D为10位，可以满足精度要求。 具有在线调试和编程（ISP）功能。
缺点：
其特殊用途寄存器（SFR）并不像51系列那样集中在固定的地址范围（80~FFH），而是分散在4个地址范围。 4个存储体中同时出现的只有5个特殊寄存器PCL、STATUS、FSR、PCLATH和INTCON。 然而，在编程过程中，不可避免地要与特殊寄存器打交道，必须反复选择相应的存储体，即状态寄存器STATUS。 位6（RP1）和位5（RP0）被置位或清零。数据的传输和逻辑运算基本上都要通过工作寄存器W（相当于51系列的累加器A）来进行，而51系列之间还可以通过寄存器直接相互调用，因此PIC单片机的瓶颈现象比51系列更大。 情况更严重了。 编程的朋友对此应该深有体会。
最常用的器件：PIC16F873、PIC16F877
AVR单片机
AVR单片机是Atmel公司推出的一款相对较新的单片机。 其显着特点是高性能、高速度、低功耗。 它取消了机器周期，采用时钟周期作为指令周期，实现了流水线操作。 AVR单片机指令以字为单位，大多数指令都是单周期指令。 在一个周期内，可以执行该指令功能，同时完成下一条指令的读取。 通常时钟频率为4~8MHz，因此最短指令执行时间为250~125ns。 AVR单片机最近成为比较流行的单片机。 其主要特点是：
特征：
1、AVR系列没有类似累加器A的结构，主要是通过R16~R31寄存器来实现A的功能。在AVR中，没有像51系列那样的数据指针DPTR，而是由三个来完成16位寄存器：数据指针的功能（相当于三组DPTR），也可以进行后自增或先自减操作。 在51系列中，所有逻辑运算都必须在A中进行； 但是AVR可以在任意两个寄存器之间执行，省去了A中来回折腾。这些都比51系列好。
2、AVR的特殊寄存器集中在地址范围00~3F。 不需要像PIC那样经历选择存储体的过程，而且使用起来比PIC更方便。 AVR片上RAM的地址范围为0~00DF（AT90S2313）和0060~025F（AT90S8515、AT90S8535）。 它们占据数据空间的地址。 这些片上RAM仅用于存储数据，通常不具有通用寄存器功能。 当程序复杂时，通用寄存器R0~R31不够用； 而51系列的通用寄存器多达128个（是AVR的4倍），所以编程时不会有这样的感觉。
3. AVR 的I/O 引脚与PIC 类似。 它还具有用于控制输入或输出的方向寄存器。 输出状态下，高电平输出电流约为10mA，低电平灌电流为20mA。 虽然这个不如PIC，但还是比51系列好……
缺点：
1、无位操作，以字节形式对相关寄存器位进行控制和判断。
2、C语言和51 C语言在写法上有很大差异，这让刚开始学习51单片机的朋友很不适应。
3. 共有32 个通用寄存器（R0~R31）。 前16个寄存器（R0~R15）不能直接处理立即数，因此通用性降低。 51系列中，其所有通用寄存器（地址00~7FH）都可以直接处理立即数，这显然比前者要好。
最常用的器件：ATUC64L3U、ATxmega64A1U、AT90S8515
STC单片机
说到STC单片机，有人会说STC也能算主流了，估计要被诟病了~~我们立足于它是国内比较好的单片机。 STC单片机是宏晶公司生产的单时钟/机器周期单片机。 说白了，STC单片机就是51和AVR的结合体。 有人说AVR是51的替代单片机，但AVR单片机在位控制和C语言编写上有很大的区别。 不同之处。 STC单片机结合了51和AVR的优点。 虽然功能没有AVR强大，但是AVR中能找到的功能在STC上基本都有。 同时STC单片机有51核，是在51单片机的基础上发展起来的。 给工程师们提供了极大的方便，节省了学习AVR的时间，同时仍然保留了AVR的各种功能…
STC单片机是新一代8051单片机，具有高速、低功耗、超强抗干扰性。 指令代码与传统8051完全兼容，但速度快8~12倍。 它集成了MAX810专用复位电路。 4通道PWM、8通道高速10位A、D转换，针对供应商控制电机和强干扰的情况，成为继51单片机之后的新系列单片机…
特征：
1、下载烧录程序并使用串口。 它方便且易于使用。 它有很多学习资料和视频。 最著名的就是杜先生的视频。 很多对单片机感兴趣的朋友都是通过这个视频入门的。 同时具有宽电压：5.5~3.8V、2.4~3.8V，低功耗设计：空闲模式、掉电模式（可通过外部中断唤醒）
2、STC单片机具有应用内编程，调试更方便； 具有10位AD，内部EEPROM，可工作在1T/机器周期下，速度是传统51单片机的8~12倍，价格也便宜
3.4通道捕获/比较单元，STC12C2052AD系列有2个通道，也可用于实现4个定时器或4个外部中断、2个硬件16位定时器，并且与普通8051定时器兼容。 4通道PCA还可以实现另外4个定时器。 具有硬件看门狗、高速SPI通信口、全双工异步串口，兼容普通8051串口。 它还具有先进的指令集结构，与普通8051指令兼容。 放
PS：虽然STC单片机的功能没有AVR和STM32强大，价格也没有51和ST32便宜，但这些都不重要。 重要的是，这是一款比较优秀的国产单片机。 希望国产单片机能够继续繁荣发展……
最常用的器件：STC12C2052AD
飞思卡尔微控制器
主要针对S08、S12等微控制器。 当然，飞思卡尔微控制器远非如此。 飞思卡尔系列微控制器采用哈佛结构和流水线指令结构，在很多领域具有低成本、高性能的特点。 其架构节省了大量产品开发时间。 此外，飞思卡尔还提供多种集成模块和总线接口，可以在不同的系统中更加灵活地发挥作用！ 飞思卡尔微控制器的独特功能如下：
1、全系列：从低端到高端，从8位到32位，全系列可用。 其推出的8位/32位引脚兼容的QE128，可以直接从8位移植到32位，弥补了单片机行业8/8的不足。 32位兼容性架构中缺失的环节
2. 多种系统时钟模块：三个模块，七种工作模式。多种时钟源输入选择。 不同的MCU有不同的时钟产生机制，可以是RC振荡器、外部时钟或晶振，也可以是内部时钟。 大多数CPU同时具有以上三个模块！ 可运行于FEI、FEE，七种工作模式：FBI、FBILP、FBE、FBELP、STOP
3、通信模块接口丰富：飞思卡尔微控制器内部几乎集成了各种通信接口模块：包括串行通信接口模块SCI、多主I2C总线模块、串行外设接口模块SPI、MSCAN08控制器模块、通用串行总线模块(USB/PS2) ）
4、可选模块较多：有LCD驱动模块、温度传感器、超高频发送模块、同步处理器模块，带有同步处理器的MCU还有屏幕显示模块OSD等。 MCU具有振铃检测模块RING和双音多频/音调发生器DMG模块
5、可靠性高、抗干扰性强、多种引脚数和封装选择
6、功耗低。 也许飞思卡尔系列微控制器的功耗没有MSP430低，但是它有两种全静态的“等待”和“停止”模式，从整体上降低你的功耗！ 最近推出的几款型号 超低功耗堪比MSP430！
使用最多的器件：MC9S12G系列
如果你真的想在这些单片机中排名第一、第二、第三，那么如果你想随波逐流，51单片机仍然是首选也是可以理解的； 如果您追求超高性价比，STM32将是您理想的选择； 如果您渴望超低功耗，MSP430绝对不会让您失望； 如果你想支持国内生产，STC会让你兴奋……
