单片机到底是不是嵌入式?

winniewei 提交于 周二, 04/21/2020
单片机到底是不是嵌入式?

01 问题

很多同学一直在纠结:我是学单片机呢还是学嵌入式呢?

还有人说单片机也是嵌入式,到底对不对?

嵌入式是不是就是linux

今天咱们说说这个问题。

02 什么是单片机

单片机的本质是一种计算机。

那什么是计算机?计算机就是一个硬件上包含了CPU、内存和一定外设(IO引脚、网口、I2C接口、串口等),并且可以运行一定的程序的电子系统。

计算机有很多种。大的如超算,几间房那么大。小的如个人电脑台式机、笔记本电脑大家都很熟,再小的如平板和手机,这些都是计算机。再小的如智能手表也是计算机。只要符合上面定义,硬件上有以CPU为首的几大件,软件上能运行程序他就是计算机。

而单片机是一种计算机,这种计算机的特点就是“单片”。

什么叫单片?有单片是不是还有多片?确实有的。

下图左边是一个电脑主板,右图是一个单片机。明显可以看出,电脑主板很复杂,而单片机很简单。

单片机到底是不是嵌入式?单片机到底是不是嵌入式?

如果你见过电脑主板,就知道这东西核心是一块PCB板,上面焊接了众多的芯片。而每一个芯片其实就是一个“单片”,所以电脑这台计算机就是个“多片机”。

而单片机就是只有一个芯片(本质上是芯片内只有一个半导体chip)的计算机系统。

那为什么都是计算机,有些就要多片,而有些就单片呢?其实还是功能大小的问题。藏獒长那么大,宠物犬长那么小,但是它们 都是狗,一样的道理。

03 什么是嵌入式

单片机其实是有清晰定义的,就是单个片(chip)上的计算机系统。而不同的单片机虽然配置不同,性能不同,厂家不同,甚至指令集和开发方式不同,但是都是在一个片上的完整的计算机系统,这个定义不会错。

而嵌入式就是个不清晰的定义了,并没有非常明确的关于“嵌入式”这个词的定义。他也不像单片机一样,是个确定的“物”的名字。

嵌入式(英文是embeded)本质上是一种电子设计方法,这种方法就是将微型计算机嵌入到电子产品内部。只要符合这种设计方法的电子产品就可以称为嵌入式系统。这有点像客家菜的酿(又写为让)苦瓜酿豆腐一样,我刚到广东只觉得这东西好吃名字奇怪,后来才知道让其实就是一种操作手法,就是把肉馅塞进苦瓜或者豆腐里,这个塞进的设计方法就叫做让。所以嵌入式系统和让苦瓜其实是一类命名手法。

为什么会有这个词?其实是历史原因。因为早期的半导体工艺不发达,计算机都是大块头。所以那时候的电子产品都是计算机独立出来在外面,然后拉根线去电子产品里控制他。

大家你想想一下一台空调,空调是空调只管制冷,上面也没有按键,然后空调拉根线出来接上一台电脑上,然后通过电脑按键盘来控制空调。这种空调就叫非嵌入式系统。

而现实中你看到的空调都不是这样,空调柜机上有按钮可以直接按,本质上是空调内部集成了一个电路板,这个电路板其实就是一个嵌入式的计算机,用来控制空调的。因为把计算机电路板“嵌入”到空调里了,所以叫嵌入式系统。

所以你现在明白了,现在你看到的所有的计算机系统,除了个人电脑(实际上还有服务器等专用电脑,但是大家都很少见)外其实都是嵌入式系统。包括:空调、冰箱、洗衣机等家电,汽车火车飞机等大件,智能手机和智能手表和其他可穿戴智能硬件,摄像头、智能门锁、自助办理机器等,太多了。

04 单片机是不是嵌入式

那单片机到底是不是嵌入式呢?简单来说:是。

因为很多嵌入式产品中被嵌入的计算机系统就是单片机,譬如空调中嵌入的控制板其实核心就是个单片机。实际上大部分家电产品中嵌入的计算机系统都是单片机。

因为单片机足够简单便宜而且够用,所以使用单片机是最划算最适合的。而单片机现在出货量最大的领域也就是家电产品了,当然未来IOT类的应用会越来越多,会成为单片机的很大的增量市场。

05 广义和狭义的嵌入式

嵌入式这个概念实际上很泛化,现在讲嵌入式这个词的人,可能想表达的意思并不相同。咱们上面讲的嵌入式的概念是嵌入式本来的定义,也就是所谓广义上的嵌入式。

而狭义的嵌入式,其实是“嵌入式linux系统”的简称。这种狭义的嵌入式最初指的是运行了linux系统的嵌入式计算机系统。后来也包括运行了和linux同级别的其他嵌入式系统(譬如WinCE、Vxworks、Android等)的计算机。

这种能够运行linux的嵌入式计算机并不是单片机,单片机限于资源和性能是运行不了linux的。我们平时常见产品的智能手机、汽车中控大屏、工控HMI、网络摄像机等就是这类狭义的嵌入式系统。

所以当你和一个人讨论单片机究竟算不算嵌入式的时候,你要先和他确认下他所认为的嵌入式到底具体是什么?

好了,现在我们可以给出结论了:从广义上讲单片机属于嵌入式,而从狭义上讲单片机不属于嵌入式(linux)。

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