山西企业建站方案,建设监督网站首页,上海门户网站建设公司,it培训机构倒闭来源: ittbank首先#xff0c;“嵌入式”这是个概念#xff0c;准确的定义没有#xff0c;各个书上都有各自的定义。但是主要思想是一样的#xff0c;就是相比较PC机这种通用系统来说#xff0c;嵌入式系统是个专用系统#xff0c;结构精简#xff0c;在硬件和软件上都只… 来源: ittbank首先“嵌入式”这是个概念准确的定义没有各个书上都有各自的定义。但是主要思想是一样的就是相比较PC机这种通用系统来说嵌入式系统是个专用系统结构精简在硬件和软件上都只保留需要的部分而将不需要的部分裁去。所以嵌入式系统一般都具有便携、低功耗、性能单一等特性。然后MCU、DSP、FPGA这些都属于嵌入式系统的范畴是为了实现某一目的而使用的工具。MCU俗称”单片机“经过这么多年的发展早已不单单只有普林斯顿结构的51了性能也已得到了很大的提升。因为MCU必须顺序执行程序所以适于做控制较多地应用于工业。而ARM本是一家专门设计MCU的公司由于技术先进加上策略得当这两年单片机市场份额占有率巨大。ARM的单片机有很多种类从低端M0(小家电)到高端A8、A9(手机、平板电脑)都很吃香所以也不是ARM的单片机一定要上系统关键看应用场合。DSP叫做数字信号处理器它的结构与MCU不同加快了运算速度突出了运算能力。可以把它看成一个超级快的MCU。低端的DSP如C2000系列主要是用在电机控制上不过TI公司好像称其为DSC(数字信号控制器)一个介于MCU和DSP之间的东西。高端的DSP如C5000/C6000系列一般都是做视频图像处理和通信设备这些需要大量运算的地方。FPGA叫做现场可编程逻辑阵列本身没有什么功能就像一张白纸想要它有什么功能完全靠编程人员设计(它的所有过程都是硬件包括VHDL和Verilog HDL程序设计也是硬件范畴一般称之为编写“逻辑”。)。如果你够NB你可以把它变成MCU也可以变成DSP。由于MCU和DSP的内部结构都是设计好的所以只能通过软件编程来进行顺序处理而FPGA则可以并行处理和顺序处理所以比较而言速度最快。那么为什么MCU、DSP和FPGA会同时存在呢?那是因为MCU、DSP的内部结构都是由IC设计人员精心设计的在完成相同功能时功耗和价钱都比FPGA要低的多。而且FPGA的开发本身就比较复杂完成相同功能耗费的人力财力也要多。所以三者之间各有各的长处各有各的用武之地。但是目前三者之间已经有融合的态势ARM的M4系列里多加了一个精简的DSP核TI的达芬奇系列本身就是ARMDSP结构ALTERA和XINLIX新推出的FPGA都包含了ARM的核在里面。所以三者之间的关系是越来越像三基色的三个圆了。一言以蔽之“你中有我我中有你”。硬件工程师学习从何开始?单片机:通常无操作系统用于简单的控制如电梯空调等。dsp:用于复杂的计算像离散余弦变换、快速傅里叶变换常用于图像处理在数码相机等设备中使用。arm:一个英国的芯片设计公司但是不生产芯片。只卖知识产权。fpga:现场可编程门阵列以硬件描述语言(Verilog 或 VHDL)所完成的电路设计可以经过简单的综合与布局快速的烧录至 FPGA 上进行测试是现代 IC 设计验证的技术主流。嵌入式 是相对于台式电脑而言系统可裁剪形态各异可能体积、功耗、成本受限、实时性要求高如示波器手机平板电脑全自动洗衣机路由器、数码相机这些设备中虽然看不到台式机的存在但是都有一个或多个嵌入式系统在工作。根据对象体系的功能复杂性和计算处理复杂性提供的不同选择。对于简单的家电控制嵌入式系统采用简单的8位单片机就足够了价廉物美对于手机和游戏机等就必须采用32位的ARM和DSP等芯片了。FPGA是一种更偏向硬件的实现方式。所以要通过学习成为硬件工程师要从单片机开始然后学习ARM和DSP之类。市面上七大主流单片机的详细介绍单片机现在可谓是铺天盖地种类繁多让开发者们应接不暇发展也是相当的迅速从上世纪80年代由当时的4位8位发展到现在的各种高速单片机。各个厂商们也在速度、内存、功能上此起彼伏参差不齐~~同时涌现出一大批拥有代表性单片机的厂商Atmel、TI、ST、MicroChip、ARM…国内的宏晶STC单片机也是可圈可点…下面为大家带来51、MSP430、TMS、STM32、PIC、AVR、STC单片机之间的优缺点比较及功能体现……51单片机应用最广泛的8位单片机当然也是初学者们最容易上手学习的单片机最早由Intel推出由于其典型的结构和完善的总线专用寄存器的集中管理众多的逻辑位操作功能及面向控制的丰富的指令系统堪称为一代“经典”为以后的其它单片机的发展奠定了基础。51单片机之所以成为经典成为易上手的单片机主要有以下特点特性1.从内部的硬件到软件有一套完整的按位操作系统称作位处理器处理对象不是字或字节而是位。不但能对片内某些特殊功能寄存器的某位进行处理如传送、置位、清零、测试等还能进行位的逻辑运算其功能十分完备使用起来得心应手。2. 同时在片内RAM区间还特别开辟了一个双重功能的地址区间使用极为灵活这一功能无疑给使用者提供了极大的方便3. 乘法和除法指令这给编程也带来了便利。很多的八位单片机都不具备乘法功能作乘法时还得编上一段子程序调用十分不便。缺点(虽然是经典但是缺点还是很明显的)1.AD、EEPROM等功能需要靠扩展,增加了硬件和软件负担2. 虽然I/O脚使用简单但高电平时无输出能力这也是51系列单片机的最大软肋3. 运行速度过慢特别是双数据指针如能改进能给编程带来很大的便利4. 51保护能力很差很容易烧坏芯片应用范围目前在教学场合和对性能要求不高的场合大量被采用使用最多的器件8051、80C51MSP430单片机MSP430系列单片机是德州仪器1996年开始推向市场的一种16位超低功耗的混合信号处理器给人们留下的最大的亮点是低功耗而且速度快,汇编语言用起来很灵活,寻址方式很多,指令很少,容易上手。主要是由于其针对实际应用需求把许多模拟电路、数字电路和微处理器集成在一个芯片上以提供“单片”解决方案。其迅速发展和应用范围的不断扩大主要取决于以下的特点…特性1.强大的处理能力采用了精简指令集(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)、简洁的 27 条内核指令以及大量的模拟指令;大量的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算;还有高效的查表处理指令;有较高的处理速度在 8MHz 晶体驱动下指令周期为 125 ns 。这些特点保证了可编制出高效率的源程序2.在运算速度方面能在 8MHz 晶体的驱动下实现 125ns 的指令周期。16 位的数据宽度、 125ns 的指令周期以及多功能的硬件乘法器(能实现乘加)相配合能实现数字信号处理的某些算法(如 FFT 等)3.超低功耗方面MSP430 单片机之所以有超低的功耗是因为其在降低芯片的电源电压及灵活而可控的运行时钟方面都有其独到之处。电源电压采用的是 1.8~3.6V 电压。因而可使其在 1MHz 的时钟条件下运行时 芯片的电流会在 200~400uA 左右时钟关断模式的最低功耗只有 0.1uA缺点1.个人感觉不容易上手不适合初学者入门资料也比较少只能跑官网去找2.占的指令空间较大,因为是16位单片机,程序以字为单位,有的指令竟然占6个字节。虽然程序表面上简洁, 但与pic单片机比较空间占用很大应用范围在低功耗及超低功耗的工业场合应用的比较多使用最多的器件MSP430F系列、MSP430G2系列、MSP430L09系列TMS单片机这里也提一下TMS系列单片机虽不算主流。由TI推出的8位CMOS单片机,具有多种存储模式、多种外围接口模式,适用于复杂的实时控制场合。虽然没STM32那么优秀也没MSP430那么张扬但是TMS370C系列单片机提供了通过整合先进的外围功能模块及各种芯片的内存配置具有高性价比的实时系统控制。同时采用高性能硅栅CMOS EPROM和EEPROM技术实现。低工作功耗CMOS技术宽工作温度范围噪声抑制再加上高性能和丰富的片上外设功能使TMS370C系列单片机在汽车电子工业电机控制电脑通信和消费类具有一定的应用。STM32单片机由ST厂商推出的STM32系列单片机行业的朋友都知道这是一款性价比超高的系列单片机应该没有之一功能及其强大。其基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M内核同时具有一流的外设1μs的双12位ADC4兆位/秒的UART18兆位/秒的SPI等等在功耗和集成度方面也有不俗的表现当然和MSP430的功耗比起来是稍微逊色的一些但这并不影响工程师们对它的热捧程度由于其简单的结构和易用的工具再配合其强大的功能在行业中赫赫有名…其强大的功能主要表现在特性1.内核ARM32位Cortex-M3CPU最高工作频率72MHz1.25DMIPS/MHz单周期乘法和硬件除法2.存储器片上集成32-512KB的Flash存储器。6-64KB的SRAM存储器3.时钟、复位和电源管理2.0-3.6V的电源供电和I/O接口的驱动电压。POR、PDR和可编程的电压探测器(PVD)。4-16MHz的晶振。内嵌出厂前调校的8MHz RC振荡电路。内部40 kHz的RC振荡电路。用于CPU时钟的PLL。带校准用于RTC的32kHz的晶振4、调试模式串行调试(SWD)和JTAG接口。最多高达112个的快速I/O端口、最多多达11个定时器、最多多达13个通信接口使用最多的器件STM32F103系列、STM32 L1系列、STM32W系列PIC单片机PIC单片机系列是美国微芯公司(Microship)的产品共分三个级别,即基本级、中级、高级是当前市场份额增长最快的单片机之一CPU采用RISC结构,分别有33、35、58条指令,属精简指令集同时采用Harvard双总线结构,运行速度快,它能使程序存储器的访问和数据存储器的访问并行处理,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,二是从程序存储器取出下一条指令,这样总的看来每条指令只需一个周期,这也是高效率运行的原因之一此外PIC单片机之所以成为一时非常热的单片机不外乎以下特点特点1.具有低工作电压、低功耗、驱动能力强等特点。PIC系列单片机的I/O口是双向的,其输出电路为CMOS互补推挽输出电路。I/O脚增加了用于设置输入或输出状态的方向寄存器,从而解决了51系列I/O脚为高电平时同为输入和输出的状态。2.当置位1时为输入状态,且不管该脚呈高电平或低电平,对外均呈高阻状态;置位0时为输出状态,不管该脚为何种电平,均呈低阻状态,有相当的驱动能力,低电平吸入电流达25mA,高电平输出电流可达20mA。相对于51系列而言,这是一个很大的优点3.它可以直接驱动数码管显示且外电路简单。它的A/D为10位,能满足精度要求。具有在线调试及编程(ISP)功能。不足之处其专用寄存器(SFR)并不像51系列那样都集中在一个固定的地址区间内(80FFH),而是分散在四个地址区间内。只有5个专用寄存器PCL、STATUS、FSR、PCLATH、INTCON在4个存储体内同时出现但是在编程过程中,少不了要与专用寄存器打交道,得反复地选择对应的存储体,也即对状态寄存器STATUS的第6位(RP1)和第5位(RP0)置位或清零。数据的传送和逻辑运算基本上都得通过工作寄存器W(相当于51系列的累加器A)来进行,而51系列的还可以通过寄存器相互之间直接传送,因而PIC单片机的瓶颈现象比51系列还要严重,这在编程中的朋友应该深有体会使用最多的器件PIC16F873、PIC16F877AVR单片机AVR单片机是Atmel公司推出的较为新颖的单片机,其显著的特点为高性能、高速度、低功耗。它取消机器周期,以时钟周期为指令周期,实行流水作业。AVR单片机指令以字为单位,且大部分指令都为单周期指令。而单周期既可执行本指令功能,同时完成下一条指令的读取。通常时钟频率用48MHz,故最短指令执行时间为250125ns。AVR单片机能成为最近仍是比较火热的单片机主要的特点特点1.AVR系列没有类似累加器A的结构,它主要是通过R16R31寄存器来实现A的功能。在AVR中,没有像51系列的数据指针DPTR,而是由X(由R26、R27组成)、Y(由R28、R29组成)、Z(由R30、R31组成)三个16位的寄存器来完成数据指针的功能(相当于有三组DPTR),而且还能作后增量或先减量等的运行而在51系列中,所有的逻辑运算都必须在A中进行;而AVR却可以在任两个寄存器之间进行,省去了在A中的来回折腾,这些都比51系列出色些2.AVR的专用寄存器集中在003F地址区间,无需像PIC那样得先进行选存储体的过程,使用起来比PIC方便。AVR的片内RAM的地址区间为000DF(AT90S2313) 和0060025F(AT90S8515、AT90S8535),它们占用的是数据空间的地址,这些片内RAM仅仅是用来存储数据的,通常不具备通用寄存器的功能。当程序复杂时,通用寄存器R0R31就显得不够用;而51系列的通用寄存器多达128个(为AVR的4倍),编程时就不会有这种感觉。3.AVR的I/O脚类似PIC,它也有用来控制输入或输出的方向寄存器,在输出状态下,高电平输出的电流在10mA左右,低电平吸入电流20mA。这点虽不如PIC,但比51系列还是要优秀的…缺点1.是没有位操作都是以字节形式来控制和判断相关寄存器位的2.C语言与51的C语言在写法上存在很大的差异这让从开始学习51单片机的朋友很不习惯3.通用寄存器一共32个(R0R31),前16个寄存器(R0R15)都不能直接与立即数打交道,因而通用性有所下降。而在51系列中,它所有的通用寄存器(地址007FH)均可以直接与立即数打交道,显然要优于前者。使用最多的器件ATUC64L3U、ATxmega64A1U、AT90S8515STC单片机说到STC单片机有人会说到STC也能算主流估计要被喷了~~我们基于它是国内还算是比较不错的单片机来说。STC单片机是宏晶生产的单时钟/机器周期的单片机说白了STC单片机是51与AVR的结合体有人说AVR是51的替代单片机但是AVR单片机在位控制和C语言写法上存在很大的差异。而STC单片机洽洽结合了51和AVR的优点虽然功能不及AVR那么强大但是在AVR能找到的功能在STC上基本都有同时STC单片机是51内核这给以51单片机为基础的工程师们提供了极大的方便省去了学习AVR的时间同时也不失AVR的各种功能…STC单片机是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机51单片机指令代码完全兼容传统8051但速度快8~12倍内部集成MAX810专用复位电路。4路PWM 8路高速10位A、D转换针对电机电机 的供应商控制强干扰场合成为继51单片机后一个全新系列单片机…特性1.下载烧录程序用串口方便好用容易上手拥有大量的学习资料及视频最著名的要属于杜老师的那个视频了好多对单片机有兴趣的朋友都是通过这个视频入门的同时具有宽电压5.53.8V2.43.8V, 低功耗设计空闲模式掉电模式(可由外部中断唤醒)2.STC单片机具有在应用编程调试起来比较方便;带有10位AD、内部EEPROM、可在1T/机器周期下工作速度是传统51单片机的8~12倍价格也较便宜3.4 通道捕获/比较单元STC12C2052AD系列为2通道也可用来再实现4个定时器或4个外部中断2个硬件16位定时器兼容普通8051的定时器。4路PCA还可再实现4个定时器具有硬件看门狗、高速SPI通信端口、全双工异步串行口,兼容普通8051的串口同时还具有先进的指令集结构兼容普通8051指令集PSSTC单片机功能虽不及AVR、STM32强大价格也不及51和ST32便宜但是这些并并不重要重要的是这属于国产单片机比较出色的单片机但愿国产单片机能一路长虹…使用最多的器件STC12C2052ADFreescale单片机主要针对S08,S12这类单片机当然Freescale单片机远非于此。Freescale系列单片机采用哈佛结构和流水线指令结构在许多领域内都表现出低成本高性能的的特点它的体系结构为产品的开发节省了大量时间。此外Freescale提供了多种集成模块和总线接口可以在不同的系统中更灵活的发挥作用!Freescale单片机的特有的特点如下1.全系列从低端到高端从8位到32位全系列应有尽有其推出的8位/32位管脚兼容的QE128可以从8位直接移植到32位,弥补单片机业界8/32 位兼容架构中缺失的一环2.多种系统时钟模块三种模块七种工作模式。多种时钟源输入选项不同的mcu具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多数CPU同时具有上述三种模块!可以运行在FEIFEEFBIFBILPFBEFBELPSTOP这七种工作模式3.多种通讯模块接口Freescale单片机几乎在内部集成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,串行外围接口模块 SPIMSCAN08控制器模块通用串行总线模块(USB/PS2)4.具有更多的可选模块具有LCD驱动模块带有温度传感器具有超高频发送模块含有同步处理器模块含有同步处理器的MCU还具有屏幕显示模块OSD还有少数的MCU具有响铃检测模块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.低功耗、也许Freescale系列的单片机的功耗没有MSP430的低但是他具有全静态的“等待”和“停止”两种模式从总体上降低您的功耗!新近推出的几款超低功耗已经与MSP430的不相上下!使用最多的器件MC9S12G系列如果真要在这些单片机中分个一二三等那么如果你想跟随大众无可厚非51单片机还是首选;如果你追求超高性价比STM32将是你理想选择;如果你渴望超低功耗MSP430肯定不会让你失望;如果你想支持国产STC会让你兴奋…未来智能实验室的主要工作包括建立AI智能系统智商评测体系开展世界人工智能智商评测开展互联网城市大脑研究计划构建互联网城市大脑技术和企业图谱为提升企业行业与城市的智能水平服务。每日推荐范围未来科技发展趋势的学习型文章。目前线上平台已收藏上千篇精华前沿科技文章和报告。 如果您对实验室的研究感兴趣欢迎加入未来智能实验室线上平台。扫描以下二维码或点击本文左下角“阅读原文”
