凡是從事計算機或電子信息相關領域工作的童鞋，一定都聽說過嵌入式和單片機吧？
很多人應該知道，這兩個名詞和硬件系統有著非常密切的關系 。一聽到它們，就容易讓人聯想到插滿芯片和針腳的電路板：
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但是，如果要問具體什么是嵌入式，什么是單片機，它們之間究竟有什么區別，我相信大部分人并不能解釋清楚 。
今天，小棗君就給大家做一個入門科普，揭秘上述問題的答案 。與此同時，我還會給大家介紹一下，我們經常聽說的51、STM32，究竟是什么 。
什么是嵌入式
首先，我們來看看什么是嵌入式 。
嵌入式，一般是指嵌入式系統，英文叫作：embedded system 。嵌入式開發，其實就是對嵌入式系統的開發 。
IEEE（美國電氣和電子工程師協會）對嵌入式系統的定義是：“用于控制、監視或者輔助操作機器和設備的裝置” 。
國內學術界的定義更為具體一些，也更容易理解：
嵌入式系統，是以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟件硬件可裁剪，適用于對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統 。
以應用為中心，說明嵌入式系統是有明確實際用途的 。以計算機技術為基礎，說明它其實就是一種特殊的計算機 。軟硬件可裁剪，說明它有很強的靈活性和可定制能力 。
專用計算機系統，“專用”所對應的，就是“通用” 。我們常用的個人PC、筆記本電腦、數據中心服務器，可以用于多種用途，就是“通用計算機系統” 。
嵌入式系統究竟具體應用于哪些“專用”方向呢？
舉例如下：
個人通信與娛樂系統：手機、數碼相機、音樂播放器、可穿戴電子產品、PSP游戲機
家電類產品：數字電視、掃地機器人、智能家電
辦公自動化：打印機，復印機、傳真機
醫療電子類產品：生化分析儀、血液分析儀、CT
網絡通信類產品：通信類交換設備、網絡設備 (交換機、路由器、網絡安全)
汽車電子類產品：引擎控制、安全系統、汽車導航與娛樂系統
工業控制類產品：工控機、交互式終端 (POS、ATM)、安全監控、數據采集與傳輸、儀器儀表
軍事及航天類產品：無人機、雷達、作戰機器人
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嵌入式系統的應用領域
上述這些領域，都使用了嵌入式系統 。這還只是冰山一角 。
可以說，嵌入式系統完完全全地包圍了我們，時刻影響著我們的工作和生活 。
嵌入式系統，既然是一個計算機系統，那么肯定離不開硬件和軟件 。
一個嵌入式系統的典型架構如下：
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注意，最重要的就是嵌入式操作系統和嵌入式微處理器 。
從硬件角度來看，嵌入式系統就是以處理器（CPU）為核心，依靠總線（Bus）進行連接的多模塊系統：
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和個人PC是一樣的方式
下面這張圖，就是一個嵌入式系統的實物樣例：
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中間偏左上角，S3C2440，是CPU，中間是RAM，然后還有ROM、網卡、串口、電源等等 ?？梢钥闯觯度胧较到y麻雀雖小，五臟俱全 。
什么是單片機
嵌入式系統的核心，就是嵌入式處理器 。嵌入式處理器一般分為以下幾種典型類型：
嵌入式微控制器MCU（Micro Control Unit）
MCU內部集成ROM/RAM、總線邏輯、定時/計數器、看門狗、I/O、串口、A/D、D/A、FLASH等 。典型代表是8051、8096、C8051F等 。
嵌入式DSP處理器（Digital Signal Processor）
DSP處理器專門用于信號處理，在系統結構和指令算法進行了特殊設計 。在數字濾波、FFT、頻譜分析中廣泛應用 。典型代表是TI（德州儀器）公司的TMS320C2000/C5000系列 。
嵌入式微處理器MPU（Micro Processor Unit）
MPU由通用處理器演變而來，具有較高的性能，擁有豐富的外圍部件接口 。典型代表是AM186/88、386EX、SC-400、PowerPC、MIPS、ARM系列等 。
此外，還有嵌入式片上系統SoC（System on Chip）和可編程片上系統SoPC（System on a Programmable Chip） 。
我們的單片機，就屬于上述的第一種——MCU（嵌入式微控制器） 。
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我們來詳細介紹一下它 。
單片機，又稱為單片微控制器，英文叫Single-Chip Microcomputer 。
它其實就是一種集成電路芯片，是通過超大規模集成電路技術，將CPU、RAM、ROM、輸入輸出和中斷系統、定時器/計數器等功能，塞進一塊硅片上，變成一個超小型的計算機 。
這么說來，單片機不就是一個嵌入式系統？別急，我們往下看 。
“單片機”其實是一種古老的叫法 。以前半導體工藝技術不成熟，不同的功能無法做進一個芯片（Chip），所以會有多片機 ?，F在半導體技術早已非常發達，所以不存在多片機 。但是，“單片機”的叫法卻一直延用至今 。
很多高校老師喜歡強調單片機姓“單”，除了指單片機只是一個硅片之外，更多是指單片機的功能單一，它是完成運算、邏輯控制、通信等功能的單一模塊 。即便它性能再強大，功能依然是單一的 。
單片機技術從上世紀70年代末誕生，早期的時候是4位，后來發展為8位，16位，32位 。它真正崛起，是在8位時代 。8位單片機功能很強，被廣泛應用于工業控制、儀器儀表、家電汽車等領域 。
我們在研究單片機的時候，經常會聽到兩個詞——51單片機、STM32 。我來介紹一下它們究竟是什么 。
51單片機，其實就是一系列單片機的統稱 。該系列單片機，兼容Intel 8031指令系統 。它們的始祖，是Intel（英特爾）的8004單片機 。
注意，51單片機并不全是英特爾公司的產品 。包括ATMEL（艾德梅爾）、Philips（飛利浦）、華邦、Dallas（達拉斯）、Siemens（西門子）、STC（國產宏晶）等公司，也有很多產品屬于51單片機系列 。
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ATMEL公司的51單片機，AT89C51
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這是一個51單片機的開發板，中間那個芯片才是51單片機
51單片機曾經在很長時間里都是市面上最主流、應用最廣泛的單片機，占據大量的市場份額 。
51單片機其實放在現在毫無技術優勢，是一種很老的技術 。之所以它的生命力頑強，除了它曾經很流行之外，還有一個原因，就是英特爾公司徹底開放了51內核的版權 。
所以，無論任何單位或個人，都可以毫無顧忌地使用51單片機，不用付費，也不用擔心版權風險 。
此外，51單片機擁有雄厚的存量基礎和群眾基礎 。很多老項目都是用的51單片機，出于成本的考慮，有時候只能繼續沿用51單片機的技術進行升級 。而且，很多老一輩的工程師，都精通51單片機開發技術 。所以，51單片機的生命力得以不斷延續 。
再來看看STM32 。
STM32，是意法半導體公司推出的基于ARM Cortex-M內核的通用型單片機 。
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STM32單片機
意法半導體（STMicroelectronics）是世界最大的半導體公司之一，于1987年6月成立，是由意大利的SGS微電子公司和法國Thomson半導體公司合并而成 。1998年5月，SGS-THOMSON Microelectronics 將公司名稱改為意法半導體有限公司 。
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意法半導體LOGO
ARM公司以前小棗君給大家介紹過 。它是目前全球做芯片設計最厲害的公司之一，利用手機芯片的快速發展而崛起，占有物聯網市場極大的份額 。
在單片機領域，ARM的Cortex-M內核擁有壓倒性的優勢，已經成為絕對的主流 。很多半導體公司都放棄了自己原先的架構，轉做ARM架構的單片機 。
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STM32單片機開發板
STM32的硬件配置可以滿足大部分的物聯網開發需求，開發工具和相關的文檔資料齊全，已經成為目前單片機學習的首選對象 。
嵌入式和單片機的區別
說到這里，我們來看看，嵌入式和單片機的區別到底是什么 。
從前文的介紹來看，嵌入式系統是一個大類，單片機是其中一個重要的子類 。嵌入式系統像是一個完整的計算機，而單片機更像是一個沒有外設的計算機 。
以前單片機包括的東西并不算多，兩者的硬件區別較為明顯 。但是，隨著半導體技術的突飛猛進，現在各種硬件功能都能被做進單片機之中 。所以，嵌入式系統和單片機之間的硬件區別越來越小，分界線也越來越模糊 。
于是，人們傾向于在軟件上進行區分 。
從軟件上，行業里經常把芯片中不帶MMU（memory management unit，內存管理單元）從而不支持虛擬地址，只能裸奔或運行RTOS（實時操作系統，例如ucos、華為LiteOS、RT-Thread、freertos等）的system，叫做單片機（如STM32、NXP LPC系列、NXP imxRT1052系列等） 。而把芯片自帶MMU可以支持虛擬地址，能夠跑Linux、Vxworks、WinCE、Android這樣的“高級”操作系統的system，叫做嵌入式 。
在某些時候，單片機本身已經足夠強大，可以作為嵌入式系統使用 。它的成本更低，開發和維護的難度相對較小，尤其是針對一些針對性更強的應用 。而嵌入式系統理論上性能更強，應用更廣泛，但復雜度高，開發難度大 。
嵌入式和單片機的學習價值
最后我們來說一說嵌入式和單片機的學習價值，到底有沒有必要學習嵌入式和單片機 。
最近這些年，有一句話被廣泛傳播，那就是——“軟件為王” 。人們普遍認為軟件知識的價值遠遠大于硬件，而學習軟件，從事軟件方向，會更容易找到工作，找到更高收入、更有前途的工作 。
而嵌入式和單片機，往往被歸為“硬件”方向，遭人“嫌棄” 。加上嵌入式和單片機的學習難度較大，學習周期很長，需要漫長的“煎熬”，所以越來越多的人放棄這條路 。
小棗君認為這種想法是不正確的 。
首先，嵌入式和單片機并不是純“硬件”類方向 。前面我也說了，它們是軟件和硬件的緊密結合 。
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如果你想學好嵌入式和單片機，只懂數字電路和微機接口這樣的硬件知識是不夠的，你更需要學習的，是匯編、C/C++語言、數據結構和算法知識 。
擁有軟硬結合的能力，遠遠比單純掌握某種程序開發語言更有價值 。
其次，嵌入式和單片機擁有廣泛的應用場景，在各個領域都有項目需求和人才需求 。
根據權威部門統計，目前我們國家每年的嵌入式人才缺口高達50萬 。尤其是嵌入式軟件開發，是未來幾年最熱門和最受歡迎的職業之一 。具有10年工作經驗的高級嵌入式工程師，年薪可以達到30-50萬元左右 。
而且我們國家現在正在大力發展芯片產業，也會帶動嵌入式人才的就業，提升待遇 。
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隨著5G的全面啟動，整個社會正在向“萬物互聯”的方向發展 。物聯網技術也將迎來前所未有的歷史機遇 。嵌入式和單片機技術是物聯網技術的重要組成部分，也將進入發展的快車道 。
【嵌入式和單片機的區別 什么叫做嵌入式】因此，盡管學習過程會比較艱辛，小棗君仍然建議有志青年關注這一賽道 。技術越難，過程越苦，越有利于構建競爭壁壘 。到了后期，個人價值可以得到進一步的體現 。
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