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分析貼你所不知道的嵌入式和單片機

作者:wy  來源:網絡整理  發布日期:2019-01-24 08:32:00

  隨著經濟結構框架的不斷更新、研發科技技術的不斷改進,這些都給我們的生活帶來了巨大的幫助和便利,我們熱愛著這個世界熱愛著這個國家,我們愿意時時刻刻都為此而付出辛勤的汗水,今天本篇文章給大家帶來相關嵌入式的分析貼嵌入式是什么?到底單片機屬不屬于嵌入式?

  其實,一直以來,嵌入式都是一個比較復雜的技術概念,目前國內外關于嵌入式系統尚無嚴格、統一的定義。

  根據美國IEEE的定義,嵌入式系統是用于控制、監視或輔助操作機器和設備的裝置。

  目前,大家廣泛地定義就是:除了桌面的PC機之外,其他的具有控制、操作功能的設備就是嵌入式。

  那么,51單片機算不算是嵌入式呢?

  這個問題之前折騰了我好長一段時間,還跟別人爭執過。

  但是,你看上面的定義,51單片機就屬于嵌入式。

  嵌入式系統一般有嵌入式微處理器、外圍硬件設備、嵌入式操作系統以及用戶應用軟件四個部分組成。

  其中嵌入式微處理器的體系結構可以采用馮 -諾依曼體系結構或者哈佛體系結構,指令系統可以選用精簡指令集系統(RISC)和復雜指令集系統(CISC)。馮-諾依曼與哈佛的體系最大的不同就是在于,前者其程序和數據共用一個存儲空間,而后者是將程序和數據存儲在不同的存儲空間中。而關于指令系統,CISC更加專注于高性能但同時也需要高功耗,而后者(RISC)則專注于小尺寸低功耗的領域。

  所以,一般嵌入式系統用的都是RISC。

  為什么?

  因為嵌入式設備自出生以來,本來就是用在某一領域的,它既繼承了計算機特有的一些功能,又裁剪了除此之外大部分不需要用到的功能?梢哉f,相對計算機,嵌入式設備只針對于某一方面,而計算機是針對于全局而言。

  再來說說目前嵌入式微處理器的主要系列,有ARM7、ARM9、ARM10、ARM11、ARM Cortex等。

單片機

  當然,在ARM7之前還有其他ARM系列的,但是由于市場上目前主流的是ARM7及ARM7以后的,所以前面的我們就不說了。

  ARM7 ,32位核,采用的是三級流水線和馮-諾依曼體系結構,ARMv3或ARMV4架構;一般來說跑操作系統比較吃力;ARM9,ARMv4或ARMv5架構,五級流水線,哈佛體系;由于結構不同,ARM7的執行效率低于ARM9。

  此外,ARM7一般沒有MMU(內存管理單元),(ARM720T有MMU)。ARM9一般是有MMU的,ARM9940T只有MPU ,但不是一個完整的MMU。

  這一條很重要,MMU單元是大型操作系統必需的硬件支持,如LINUX;WINCE等。這就是說,ARM7一般只能運行小型的實時系統如UCOS-II,eCOS等,而ARM9無此限制,一般的操作系統都可以移植。其實即使ARM720T能支持LINUX;WINCE等系統,也鮮有人用,因為以ARM7的運行速度跑這種大型操作系統,實在有點吃力。

  再來說一下ARM10,為什么會有ARM10而沒有聽說過ARM8呢?

  其實,都是有的;只是,ARM8與ARM7沒有發生本質上的區別,ARM10相比于ARM9也是,所以,很少提及。

  這里再說一下ARM9E,雖然它也是屬于ARM9系列的,但與ARM還是有了很大的區別,就是ARM9E系列微處理器提供了增強的DSP處理能力,很適合于那些需要同時使用DSP和微控制器的應用場合。

  接下來就是ARM11了,ARMv6架構,8/9級流水線,以32位的成本提供64位處理器性能。為多媒體應用的開發和推廣打下了堅實的基礎。

  那么有沒有ARM12,ARM13呢?

  沒有了。

  因為后面ARM公司(ARM既是一門技術的泛稱,也同時代指一家公司)由于ARMv-6開始之后,引進了許多突破性的新技術,存儲器系統增加了很多嶄新的特性,如單指令多數據流(SIMD)指令;所以,ARM公司進一步擴展了其CPU的設計,推出了ARMv-7體系結構處理器。而且,在ARMv7版本中,內核結構首次從單一的款式變成了三種。

  1.ARMv7-A:支持大型嵌入式操作系統,追求其高性能,使其越來越接近于一臺計算機。其產品包含了高端的手機,手持儀器,電子錢包和金融事務處理機等;

  2.ARMv7-R:主要追求的是帶有實時應用的嵌入式系統,典型的應用在于大型發電機的控制器,機器人手臂控制器等;

  3.ARMv7-M:其用于深度嵌入的單片機或MCU風格的系統中;追求低成本,低功耗,極速中斷反應以及高處理效率,例如STM32中的ARM Cortex M3就屬于這一類。

  那么,Cortex-M3跑得了系統嗎?

  答案是可以的,但是跑不了Linux這類大型的,但是對于 C/OS-Ⅱ和FreeRTOS還是綽綽有余的。

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