arm嵌入式單片機

『壹』 ARM和嵌入式的解釋

• ARM是Advance RISC Machines的縮寫，而RISC（reced instrument set computer）計算機精簡的指令集合。

• 嵌入式系統一般指非 PC 系統，有計算機功能但又不稱之為計算機的設備或器材。它是以應用為中心，軟硬體可裁減的，適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗等綜合性嚴格要求的專用計算機系統。簡單地說，嵌入式系統集系統的應用軟體與硬體於一體，類似於 PC 中 BIOS 的工作方式，具有軟體代碼小、高度自動化、響應速度快等特點，特別適合於要求實時和多任務的體系。嵌入式系統主要由嵌入式處理器、相關支撐硬體、嵌入式操作系統及應用軟體系統等組成，它是可獨立工作的「器件」。

• 嵌入式系統幾乎包括了生活中的所有電器設備，如掌上 PDA 、移動計算設備、電視機頂盒、手機上網、數字電視、多媒體、汽車、微波爐、數字相機、家庭自動化系統、電梯、空調、安全系統、自動售貨機、蜂窩式電話、消費電子設備、工業自動化儀表與醫療儀器等。

『貳』 ARM技術，嵌入式系統，單片機的簡介和區別

我很碧褲直白的跟你解析
如果 單片機=電腦主塵顫機 ，那麼ARM= CPU。
也就是說，ARM是內核處理器
單片機=內核+存儲器+IO輸出介面。
又所以有ARM可以做出你想派慧敗要的任意單片機系統

『叄』 嵌入式單片機的簡介

中文名稱：單片機與嵌入式系統
英文名稱：Single Chip Microcomputer & Embedded System 嵌入式系統指的是系統能單獨完成一項功能， 而單片機只是能實現這個目的的一個部分而已。 嵌入式系統是指把一個微處理器「嵌入」到實際的應用系統中從而構成一個嵌入式系統，可分為硬體部分和軟體部分。
其硬體部分主要有以下幾種方式實現：
1.以mpu為核心組成，例如：arm等。
2.以mcu為核心,就是各種各樣的單片機，它主要把處理器和存儲器等部件集成在一塊晶元上。
3.以dsp為核心，主要用來處理語音圖形方面。
4.就是人們所說的sop了。
而軟體部分，有的嵌入式有操作系統，有的沒有。這主要由系統大小來決定。 1.始於微型機時代的嵌入式應用
電子數字計算機誕生於1946年，在其後漫長的歷史進程中，計算機始終是供養在特殊的機房中，實現數值計算的大型昂貴設備。直到20世紀70年代，微處理器的出現，計算機才出現了歷史性的變化。以微處理器為核心的微型計算機以其小型、價廉、高可靠性特點，迅速走出機房；基於高速數值解算能力的微型機，表現出的智能化水平引起了控制專業人士的興趣，要求將微型機嵌入到一個對象體系中，實現對象體系的智能化控制。例如，將微型計算機經電氣加固、機械加固，並配置各種外圍介面電路，安裝到大型艦船中構成自動駕駛儀或輪機狀態監測系統。這樣一來，計算機便失去了原來的形態與通用的計算機功能。為了區別於原有的通用計算機系統，把嵌入到對象體系中，實現對象體系智能化控制的計算機，稱作嵌入式計算機系統。因此，嵌入式系統誕生於微型機時代，嵌入式系統的嵌入性本質是將一個計算機嵌入到一個對象體系中去，這些是理解嵌入式系統的基本出發點。
2.現代計算機技術的兩大分支
由於嵌入式計算機系統要嵌入到對象體系中，實現的是對象的智能化控制，因此，它有著與通用計算機系統完全不同的技術要求與技術發展方向。通用計算機系統的技術要求是高速、海量的數值計算；技術發展方向是匯流排速度的無限提升，存儲容量的無限擴大。而嵌入式計算機系統的技術要求則是對象的智能化控制能力；技術發展方向是與對象系統密切相關的嵌入性能、控制能力與控制的可靠性。
早期，人們勉為其難地將通用計算機系統進行改裝，在大型設備中實現嵌入式應用。然而，對於眾多的對象系統（如家用電器、儀器儀表、工控單元……），無法嵌入通用計算機系統，況且嵌入式系統與通用計算機系統的技術發展方向完全不同，因此，必須獨立地發展通用計算機系統與嵌入式計算機系統，這就形成了現代計算機技術發展的兩大分支。
如果說微型機的出現，使計算機進入到現代計算機發展階段，那麼嵌入式計算機系統的誕生，則標志了計算機進入了通用計算機系統與嵌入式計算機系統兩大分支並行發展時代，從而導致20世紀末，計算機的高速發展時期。
3.兩大分支發展的里程碑事件
通用計算機系統與嵌入式計算機系統的專業化分工發展，導致20世紀末、21世紀初，計算機技術的飛速發展。計算機專業領域集中精力發展通用計算機系統的軟、硬體技術，不必兼顧嵌入式應用要求，通用微處理器迅速從286、386、486到奔騰系列；操作系統則迅速擴張計算機基於高速海量的數據文件處理能力，使通用計算機系統進入到盡善盡美階段。
嵌入式計算機系統則走上了一條完全不同的道路，這條獨立發展的道路就是單晶元化道路。它動員了原有的傳統電子系統領域的廠家與專業人士，接過起源於計算機領域的嵌入式系統，承擔起發展與普及嵌入式系統的歷史任務，迅速地將傳統的電子系統發展到智能化的現代電子系統時代。
因此，現代計算機技術發展的兩大分支的里程碑意義在於：它不僅形成了計算機發展的專業化分工，而且將發展計算機技術的任務擴展到傳統的電子系統領域，使計算機成為進入人類社會全面智能化時代的有力工具。 1.單片機開創了嵌入式系統獨立發展道路
嵌入式系統雖然起源於微型計算機時代，然而，微型計算機的體積、價位、可靠性都無法滿足廣大對象系統的嵌入式應用要求，因此，嵌入式系統必須走獨立發展道路。這條道路就是晶元化道路。將計算機做在一個晶元上，從而開創了嵌入式系統獨立發展的單片機時代。
在探索單片機的發展道路時，有過兩種模式，即「Σ模式」與「創新模式」。「Σ模式」本質上是通用計算機直接晶元化的模式，它將通用計算機系統中的基本單元進行裁剪後，集成在一個晶元上，構成單片微型計算機；「創新模式」則完全按嵌入式應用要求設計全新的，滿足嵌入式應用要求的體系結構、微處理器、指令系統、匯流排方式、管理模式等。Intel公司的MCS-48、MCS-51就是按照創新模式發展起來的單片形態的嵌入式系統（單片微型計算機）。MCS-51是在MCS-48探索基礎上，進行全面完善的嵌入式系統。歷史證明，「創新模式」是嵌入式系統獨立發展的正確道路，MCS-51的體系結構也因此成為單片嵌入式系統的典型結構體系。
2.單片機的技術發展史
單片機誕生於20世紀70年代末，經歷了SCM、MCU、SoC三大階段。
1.SCM即單片微型計算機（Single Chip Microcomputer）階段，主要是尋求最佳的單片形態嵌入式系統的最佳體系結構。「創新模式」獲得成功，奠定了SCM與通用計算機完全不同的發展道路。在開創嵌入式系統獨立發展道路上，Intel公司功不可沒。
2.MCU即微控制器（Micro Controller Unit）階段，主要的技術發展方向是：不斷擴展滿足嵌入式應用時，對象系統要求的各種外圍電路與介面電路，突顯其對象的智能化控制能力。它所涉及的領域都與對象系統相關，因此，發展MCU的重任不可避免地落在電氣、電子技術廠家。從這一角度來看，Intel逐漸淡出MCU的發展也有其客觀因素。在發展MCU方面，最著名的廠家當數Philips公司。
Philips公司以其在嵌入式應用方面的巨大優勢，將MCS-51從單片微型計算機迅速發展到微控制器。因此，當我們回顧嵌入式系統發展道路時，不要忘記Intel和Philips的歷史功績。
3.單片機是嵌入式系統的獨立發展之路，向MCU階段發展的重要因素，就是尋求應用系統在晶元上的最大化解決；因此，專用單片機的發展自然形成了SoC化趨勢。隨著微電子技術、IC設計、EDA工具的發展，基於SoC的單片機應用系統設計會有較大的發展。因此，對單片機的理解可以從單片微型計算機、單片微控制器延伸到單片應用系統。

『肆』 2. 單片機是不是嵌入式系統它與ARM嵌入式系統有何異同

一般的說，單片機是採用超大規模集成電路技術把具有數據處理能力的中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統、定時器/計時器等功能（可能還包括顯示驅動電路、脈寬調制電路、模擬多路轉換器、A/D轉換器等電路）集成到一塊矽片上構成的一個小而完善的計算機系統，它的正式名稱叫微控制器（MCU）。
IEEE對嵌入式系統的定義是「用於控制、監視或者輔助操作機器和設備的裝置」，因此所有單片機系統都可以稱為嵌入式系統，ARM只是其中一種，例如飛利浦公司的LPC2000系統就是著名的32位的ARM單片機。ARM與傳統單片機的最大不同在於指令集，傳統的單片機如51系列使用的是復雜指令集（CISC），且不具備指令流水線。而ARM使用的是精簡指令集（RISC，而且使用了至少3級流水線。這使得ARM的製造成本和運行效率相對51有著明顯的優勢。
另外，傳統的單片機一般都是8位機，而ARM是32位機。32bit數據的加減法，51需要多次處理，而在ARM中只需要1個指令。而且ARM的編譯器相對傳統單片機來說，易用性大大加強，比較流行的編譯工具有IAR,RVCT,ADS,ARM-GCC等。

『伍』 ARM,單片機，嵌入式，FPGA有啥區別我想學習FPGA，需要其他單片機，嵌入式等的知識嗎

ARM是一種微處理器的類型。
單片機范圍很廣，其實廣義上講，ARM也是單片機。但是算是比較高級的單片機了。
ARM和單片機的關系就像說 酷睿i3 和 計算機處理器之間的關系。

嵌入式，這個沒有明確的定義的。曾經有個工程師對我說：只要滿足一下兩個條件就屬於嵌入式產品---1.專用性，就是是為了某一項功能或者某一個領域而設計的軟硬體系統.2.可裁剪性，就是陸旅亮說和通用計算機相比，不管是軟體還是硬體都可以根據自己的需要鎮李進行刪減的軟硬體系統。就是嵌入式系統。
嵌入式要說定義沒有，舉例的話很多了，什麼手機，MP3\4，Pad，上班用的打卡機，復印機……

FPGA，FPGA和前面所說的ARM，單片機是有本質區別的。因為ARM屬於處理器，而FPGA不是。FPGA內部沒有運算器，沒有控制器，沒有寄存器。只有許多邏輯門。你可以通過自己的需要控制裡面邏輯門的連通與斷開從而實現不同的電路。打個比方ARM是一把劍，那麼FPGA就是一塊鐵，你可以照著ARM的樣子打一把劍出來用，也可以照著51單片機一樣打一把刀出來用。

單純從學習方面來說，學習FPGA只早寬需要硬體描述語言的知識，比如verilog、VHDL等等。其他可以不管，有了這基礎一定能學會。
如果要是應用的話，還得有單片機、嵌入式的知識才行。因為FPGA獨立使用的話價值不大。成本不低。要和嵌入式處理器或其他器件配合使用才能發揮FPGA最大的用處。

『陸』 ARM技術，嵌入式系統，單片機的簡介和區別

ARM技術是ARM公司的一個產品，是一種CPU架構。其它廠商購買ARM授權的IP後，可以自行添加其它外設，比如I2C/SPI/UART等等，製作成真正的處理器晶元，比如三星的SC2440、NXP的LPC22XX等等。嵌入式系統包括兩部分：硬體和軟體。其中：硬體是以嵌入式處理器為核心的真實的設備的電氣連接；軟體就是指嵌入式軟體。單片機的全稱是：單片微型計算機。是微型處理器的統稱，包括樓主提到的ARM內核處理器，還有諸如51內核單片機、MSP430系列等等。

『柒』 基於ARM的嵌入式系統與傳統單片機系統相比性能有哪些明顯優勢

首先，ARM與傳統的單片機一樣，都是用來進行運算、控制、通訊的微處理器，都具游侍有ALU、內部寄存器（通用寄存器、棧指針寄存器、狀態寄存器等）、地址匯流排、數據匯流排、中斷控制器等。所以說，ARM並不是什麼天外來客，在某種程度上來講，ARM也是「普通人」，傳統的單片機也並非「殘疾」。
ARM與傳統單片機的最大不同在於級指令集，傳統的單片機（如51）使用的是復雜指令集（CISC)，且不具備指令流水線；ARM使用的是精簡指令集(RISC，正如ARM的全稱Advanced
RISC
Machine）,而且使用了至少態茄3級流水線。這使得ARM的製造成本和運行效率相對51有著明顯的優勢。
第三，ARM是32位機，傳統的單片機一般都是8位機。隨著信息量的增加，我們會越來越多的需要處理超過8位以上的數據。以32bit數據的加減法為例，51需要多次處理，而在ARM中只需要1個指令（數帆磨察據時4Byte對齊的，一般來說都會是對齊的）。
第四，基於ARM內核的晶元種類越來越多，器外圍介面（UART/SPI/IIC/USB/CAN/BUS/LCDC),內部一般都加入了DMA，進一步提升了性能。給用戶提供了很大的選擇空間。
第五，工具和調試。ARM的編譯器相對於傳統單片機，其易用性大大加強，比較流行的編譯工具有IAR,RVCT,ADS,ARM-GCC等。另外，ARM內部集成有JTAG調試介面，可以在線調試，只需要購買於編譯器配套的Trace工具即可（IAR的J-link的，淘寶上好像有70元一個USB介面的；另外還有一種列印口的，更是便宜了）。
第六，軟體資源。基於ARM的開源軟體很多，OS類的有FreeRTOS/Linux/UCOS等。有的廠家還會提供USB/TCPIP協議棧，還有的提供特殊的庫（如觸摸按鍵的庫、加密庫等）。

『捌』 什麼是嵌入式系統 什麼是ARM (我要的是處理機)

一 什麼是嵌入式系統

嵌入式系統一般指非 PC 系統，有計算機功能但又不稱之為計算機的設備或器材。它是以應用為中心，軟硬體可裁減的，適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗等綜合性嚴格要求的專用計算機系統。簡單地說，嵌入式系統集系統的應用軟體與硬體於一體，類似於 PC 中 BIOS 的工作方式，具有軟體代碼小、高度自動化、響應速度快等特點，特別適合於要求實時和多任務的體系。嵌入式系統主要由嵌入式處理器、相關支撐硬體、嵌入式操作系統及應用軟體系統等組成，它是可獨立工作的「器件」。

嵌入式系統幾乎包括了生活中的所有電器設備，如掌上 PDA 、移動計算設備、電視機頂盒、手機上網、數字電視、多媒體、汽車、微波爐、數字相機、家庭自動化系統、電梯、空調、安全系統、自動售貨機、蜂窩式電話、消費電子設備、工業自動化儀表與醫療儀器等。

嵌入式系統的硬體部分，包括處理器 / 微處理器、存儲器及外設器件和 I/O 埠、圖形控制器等。嵌入式系統有別於一般的計算機處理系統，它不具備像硬碟那樣大容量的存儲介質，而大多使用 EPROM 、 EEPROM 或快閃記憶體 (Flash Memory) 作為存儲介質。軟體部分包括操作系統軟體 ( 要求實時和多任務操作 ) 和應用程序編程。應用程序控制著系統的運作和行為；而操作系統控制著應用程序編程與硬體的交互作用。

二 嵌入式處理器

嵌入式系統的核心是嵌入式微處理器。嵌入式微處理器一般具備 4 個特點： (1) 對實時和多任務有很強的支持能力，能完成多任務並且有較短的中斷響應時間，從而使內部的代碼和實時操作系統的執行時間減少到最低限度； (2) 具有功能很強的存儲區保護功能，這是由於嵌入式系統的軟體結構已模塊化，而為了避免在軟體模塊之間出現錯誤的交叉作用，需要設計強大的存儲區保護功能，同時也有利於軟體診斷； (3) 可擴展的處理器結構，以能迅速地擴展出滿足應用的高性能的嵌入式微處理器； (4) 嵌入式悉畝御微處理器的功耗必須很低，尤其是睜岩用於攜帶型的無線及移動的計算和通信設備中靠電池供電的嵌入式系統更是如此，功耗只能為 mW 甚至μ W 級。

據不完全統計，目前全世界嵌入式處理器的品種總量已經超過 1000 種，流行的體系結構有 30 多個系列。其中 8051 體系佔多半，生產這種單片機的半導體廠家有 20 多個，共 350 多種衍生產品，僅 Philips 就有近 100 種。現在幾乎每個半導體製造商都生產嵌入式處理器，越來越多的公司有自己的處理器設計部門。嵌入式處理器的定址空間一般從 64kB 到 16MB ，處理速度為 0.1~2000MIPS ，常用封裝 8~144 個引腳。

根據現狀，耐備嵌入式計算機可分成下面幾類。

(1) 嵌入式微處理器 (Embedded Microprocessor Unit, EMPU)

嵌入式微處理器採用「增強型」通用微處理器。由於嵌入式系統通常應用於環境比較惡劣的環境中，因而嵌入式微處理器在工作溫度、電磁兼容性以及可靠性方面的要求較通用的標准微處理器高。但是，嵌入式微處理器在功能方面與標準的微處理器基本上是一樣的。根據實際嵌入式應用要求，將嵌入式微處理器裝配在專門設計的主板上，只保留和嵌入式應用有關的主板功能，這樣可以大幅度減小系統的體積和功耗。和工業控制計算機相比，嵌入式微處理器組成的系統具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高的優點，但在其電路板上必須包括 ROM 、 RAM 、匯流排介面、各種外設等器件，從而降低了系統的可靠性，技術保密性也較差。由嵌入式微處理器及其存儲器、匯流排、外設等安裝在一塊電路主板上構成一個通常所說的單板機系統。嵌入式處理器目前主要有 Am186/88 、 386EX 、 SC-400 、 Power PC 、 68000 、 MIPS 、 ARM 系列等。

(2) 嵌入式微控制器 (Microcontroller Unit, MCU)

嵌入式微控制器又稱單片機，它將整個計算機系統集成到一塊晶元中。嵌入式微控制器一般以某種微處理器內核為核心，根據某些典型的應用，在晶元內部集成了 ROM/EPROM 、 RAM 、匯流排、匯流排邏輯、定時 / 計數器、看門狗、 I/O 、串列口、脈寬調制輸出、 A/D 、 D/A 、 Flash RAM 、 EEPROM 等各種必要功能部件和外設。為適應不同的應用需求，對功能的設置和外設的配置進行必要的修改和裁減定製，使得一個系列的單片機具有多種衍生產品，每種衍生產品的處理器內核都相同，不同的是存儲器和外設的配置及功能的設置。這樣可以使單片機最大限度地和應用需求相匹配，從而減少整個系統的功耗和成本。和嵌入式微處理器相比，微控制器的單片化使應用系統的體積大大減小，從而使功耗和成本大幅度下降、可靠性提高。由於嵌入式微控制器目前在產品的品種和數量上是所有種類嵌入式處理器中最多的，而且上述諸多優點決定了微控制器是嵌入式系統應用的主流。微控制器的片上外設資源一般比較豐富，適合於控制，因此稱為微控制器。通常，嵌入式微處理器可分為通用和半通用兩類，比較有代表性的通用系列包括 8051 、 P51XA 、 MCS-251 、 MCS-96/196/296 、 C166/167 、 68300 等。而比較有代表性的半通用系列，如支持 USB 介面的 MCU 8XC930/931 、 C540 、 C541 ；支持 I2C 、 CAN 匯流排、 LCD 等的眾多專用 MCU 和兼容系列。目前 MCU 約占嵌入式系統市場份額的 70% 。

(3) 嵌入式 DSP 處理器 (Embedded Digital Signal Processor, EDSP

在數字信號處理應用中，各種數字信號處理演算法相當復雜，這些演算法的復雜度可能是 O(nm) 的，甚至是 NP 的，一般結構的處理器無法實時的完成這些運算。由於 DSP 處理器對系統結構和指令進行了特殊設計，使其適合於實時地進行數字信號處理。在數字濾波、 FFT 、譜分析等方面， DSP 演算法正大量進入嵌入式領域， DSP 應用正從在通用單片機中以普通指令實現 DSP 功能，過渡到採用嵌入式 DSP 處理器。嵌入式 DSP 處理器有兩類： (1)DSP 處理器經過單片化、 EMC 改造、增加片上外設成為嵌入式 DSP 處理器， TI 的 TMS320C2000/C5000 等屬於此范疇； (2) 在通用單片機或 SOC 中增加 DSP 協處理器，例如 Intel 的 MCS-296 和 Infineon(Siemens) 的 TriCore 。另外，在有關智能方面的應用中，也需要嵌入式 DPS 處理器，例如各種帶有智能邏輯的消費類產品，生物信息識別終端，帶有加解密演算法的鍵盤， ADSL 接入、實時語音壓解系統，虛擬現實顯示等。這類智能化演算法一般都是運算量較大，特別是向量運算、指針線性定址等較多，而這些正是 DSP 處理器的優勢所在。嵌入式 DSP 處理器比較有代表性的產品是 TI 的 TMS320 系列和 Motorola 的 DSP56000 系列。 TMS320 系列處理器包括用於控制的 C2000 系列、移動通信的 C5000 系列，以及性能更高的 C6000 和 C8000 系列。 DSP56000 目前已經發展成為 DSP56000 、 DSP56100 、 DSP56200 和 DSP56300 等幾個不同系列的處理器。另外， Philips 公司最近也推出了基於可重置嵌入式 DSP 結構，採用低成本、低功耗技術製造的 R. E. A. L DSP 處理器，其特點是具備雙 Harvard 結構和雙乘 / 累加單元，應用目標是大批量消費類產品。

(4) 嵌入式片上系統 (System On Chip, SOC)

隨著 EDI 的推廣和 VLSI 設計的普及化，以及半導體工藝的迅速發展，可以在一塊矽片上實現一個更為復雜的系統，這就產生了 SOC 技術。各種通用處理器內核將作為 SOC 設計公司的標准庫，和其他許多嵌入式系統外設一樣，成為 VLSI 設計中一種標準的器件，用標準的 VHDL 、 Verlog 等硬體語言描述，存儲在器件庫中。用戶只需定義出其整個應用系統，模擬通過後就可以將設計圖交給半導體工廠製作樣品。這樣除某些無法集成的器件以外，整個嵌入式系統大部分均可集成到一塊或幾塊晶元中去，應用系統電路板將變得很簡單，對於減小整個應用系統體積和功耗、提高可靠性非常有利。 SOC 可分為通用和專用兩類，通用 SOC 如 Infineon(Siemens) 的 TriCore 、 Motorola 的 M-Core ，以及某些 ARM 系列器件，如 Echelon 和 Motorola 聯合研製的 Neuron 晶元等；專用 SOC 一般專用於某個或某類系統中，如 Philips 的 Smart XA ，它將 XA 單片機內核和支持超過 2048 位復雜 RSA 演算法的 CCU 單元製作在一塊矽片上，形成一個可載入 java 或 C 語言的專用 SOC ，可用於互聯網安全方面。

三 嵌入式操作系統

嵌入式操作系統是一種支持嵌入式系統應用的操作系統軟體，它是嵌入式系統 ( 包括硬、軟體系統 ) 極為重要的組成部分，通常包括與硬體相關的底層驅動軟體、系統內核、設備驅動介面、通信協議、圖形界面、標准化瀏覽器等 Browser 。嵌入式操作系統具有通用操作系統的基本特點，如能夠有效管理越來越復雜的系統資源；能夠把硬體虛擬化，使得開發人員從繁忙的驅動程序移植和維護中解脫出來；能夠提供庫函數、驅動程序、工具集以及應用程序 。與通用操作系統相比較，嵌入式操作系統在系統實時高效性、硬體的相關依賴性、軟體固態化以及應用的專用性等方面具有較為突出的特點。

1. 嵌入式操作系統的種類

一般情況下，嵌入式操作系統可以分為兩類，一類是面向控制、通信等領域的實時操作系統，如 WindRiver 公司的 VxWorks 、 ISI 的 pSOS 、 QNX 系統軟體公司的 QNX 、 ATI 的 Nucleus 等；另一類是面向消費電子產品的非實時操作系統，這類產品包括個人數字助理 (PDA) 、行動電話、機頂盒、電子書、 WebPhone 等。

a. 非實時操作系統

早期的嵌入式系統中沒有操作系統的概念，程序員編寫嵌入式程序通常直接面對裸機及裸設備。在這種情況下，通常把嵌入式程序分成兩部分，即前台程序和後台程序。前台程序通過中段來處理事件，其結構一般為無限循環；後台程序則掌管整個嵌入式系統軟、硬體資源的分配、管理以及任務的調度，是一個系統管理調度程序。這就是通常所說的前後台系統。一般情況下，後台程序也叫任務級程序，前台程序也叫事件處理級程序。在程序運行時，後台程序檢查每個任務是否具備運行條件，通過一定的調度演算法來完成相應的操作。對於實時性要求特別嚴格的操作通常由中斷來完成，僅在中斷服務程序中標記事件的發生，不再做任何工作就退出中斷，經過後台程序的調度，轉由前台程序完成事件的處理，這樣就不會造成在中斷服務程序中處理費時的事件而影響後續和其他中斷。

實際上，前後台系統的實時性比預計的要差。這是因為前後台系統認為所有的任務具有相同的優先順序別，即是平等的，而且任務的執行又是通過 FIFO 隊列排隊，因而對那些實時性要求高的任務不可能立刻得到處理。另外，由於前台程序是一個無限循環的結構，一旦在這個循環體中正在處理的任務崩潰，使得整個任務隊列中的其他任務得不到機會被處理，從而造成整個系統的崩潰。由於這類系統結構簡單，幾乎不需要 RAM/ROM 的額外開銷，因而在簡單的嵌入式應用被廣泛使用。

b. 實時操作系統

實時系統是指能在確定的時間內執行其功能並對外部的非同步事件做出響應的計算機系統。其操作的正確性不僅依賴於邏輯設計的正確程度，而且與這些操作進行的時間有關。「在確定的時間內」是該定義的核心。也就是說，實時系統是對響應時間有嚴格要求的。

實時系統對邏輯和時序的要求非常嚴格，如果邏輯和時序出現偏差將會引起嚴重後果。實時系統有兩種類型：軟實時系統和硬實時系統。軟實時系統僅要求事件響應是實時的，並不要求限定某一任務必須在多長時間內完成；而在硬實時系統中，不僅要求任務響應要實時，而且要求在規定的時間內完成事件的處理。通常，大多數實時系統是兩者的結合。實時應用軟體的設計一般比非實時應用軟體的設計困難。實時系統的技術關鍵是如何保證系統的實時性。

實時多任務操作系統是指具有實時性、能支持實時控制系統工作的操作系統。其首要任務是調度一切可利用的資源完成實時控制任務，其次才著眼於提高計算機系統的使用效率，重要特點是要滿足對時間的限制和要求。實時操作系統具有如下功能：任務管理 ( 多任務和基於優先順序的任務調度 ) 、任務間同步和通信 ( 信號量和郵箱等 ) 、存儲器優化管理 ( 含 ROM 的管理 ) 、實時時鍾服務、中斷管理服務。實時操作系統具有如下特點：規模小，中斷被屏蔽的時間很短，中斷處理時間短，任務切換很快。

實時操作系統可分為可搶占型和不可搶占型兩類。對於基於優先順序的系統而言，可搶占型實時操作系統是指內核可以搶占正在運行任務的 CPU 使用權並將使用權交給進入就緒態的優先順序更高的任務，是內核搶了 CPU 讓別的任務運行。不可搶占型實時操作系統使用某種演算法並決定讓某個任務運行後，就把 CPU 的控制權完全交給了該任務，直到它主動將 CPU 控制權還回來。中斷由中斷服務程序來處理，可以激活一個休眠態的任務，使之進入就緒態；而這個進入就緒態的任務還不能運行，一直要等到當前運行的任務主動交出 CPU 的控制權。使用這種實時操作系統的實時性比不使用實時操作系統的系統性能好，其實時性取決於最長任務的執行時間。不可搶占型實時操作系統的缺點也恰恰是這一點，如果最長任務的執行時間不能確定，系統的實時性就不能確定。

可搶占型實時操作系統的實時性好，優先順序高的任務只要具備了運行的條件，或者說進入了就緒態，就可以立即運行。也就是說，除了優先順序最高的任務，其他任務在運行過程中都可能隨時被比它優先順序高的任務中斷，讓後者運行。通過這種方式的任務調度保證了系統的實時性，但是，如果任務之間搶占 CPU 控制權處理不好，會產生系統崩潰、死機等嚴重後果。

2. 嵌入式操作系統的發展

嵌入式操作系統伴隨著嵌入式系統的發展經歷了 4 個比較明顯的階段。

第一階段是無操作系統的嵌入演算法階段，是以單晶元為核心的可編程式控制制器形式的系統，同時具有與監測、伺服、指示設備相配合的功能。這種系統大部分應用於一些專業性極強的工業控制系統中，一般沒有操作系統的支持，通過匯編語言編程對系統進行直接控制，運行結束後清除內存。這一階段系統的主要特點是：系統結構和功能都相對單一，處理效率較低，存儲容量較小，幾乎沒有用戶介面。由於這種嵌入式系統使用簡便、價格很低，以前在國內工業領域應用較為普遍，但是已經遠遠不能適應高效的、需要大容量存儲介質的現代化工業控制和新興的信息家電等領域的需求。

第二階段是以嵌入式 CPU 為基礎、以簡單操作系統為核心的嵌入式系統。這一階段系統的主要特點是： CPU 種類繁多，通用性比較差；系統開銷小， 效率高；一般配備系統模擬器，操作系統具有一定的兼容性和擴展性；應用軟體較專業，用戶界面不夠友好；系統主要用來控制系統負載以及監控應用程序運行。

第三階段是通用的嵌入式實時操作系統階段，是以嵌入式操作系統為核心的嵌入式系統。這一階段系統的主要特點是：嵌入式操作系統能運行於各種不同類型的微處理器上，兼容性好；操作系統內核精小、效率高，並且具有高度的模塊化和擴展性；具備文件和目錄管理、設備支持、多任務、網路支持、圖形窗口以及用戶界面等功能；具有大量的應用程序介面 (API) ，開發應用程序簡單；嵌入式應用軟體豐富。

第四階段是以基於 Internet 為標志的嵌入式系統，這是一個正在迅速發展的階段。目前大多數嵌入式系統還孤立於 Internet 之外，但隨著 Internet 的發展以及 Internet 技術與信息家電、工業控制技術等結合日益密切，嵌入式設備與 Internet 的結合將代表著嵌入式技術的真正未來。

3. 使用實時操作系統的必要性

嵌入式實時操作系統在目前的嵌入式應用中用得越來越廣泛，尤其在功能復雜、系統龐大的應用中顯得愈來愈重要。

首先，嵌入式實時操作系統提高了系統的可靠性。在控制系統中，出於安全方面的考慮，要求系統起碼不能崩潰，而且還要有自愈能力。不僅要求在硬體設計方面提高系統的可靠性和抗干擾性，而且也應在軟體設計方面提高系統的抗干擾性，盡可能地減少安全漏洞和不可靠的隱患。長期以來的前後台系統軟體設計在遇到強干擾時，使得運行的程序產生異常、出錯、跑飛，甚至死循環，造成了系統的崩潰。而實時操作系統管理的系統，這種干擾可能只是引起若干進程中的一個被破壞，可以通過系統運行的系統監控進程對其進行修復。通常情況下，這個系統監視進程用來監視各進程運行狀況，遇到異常情況時採取一些利於系統穩定可靠的措施，如把有問題的任務清除掉。

其次，提高了開發效率，縮短了開發周期。在嵌入式實時操作系統環境下，開發一個復雜的應用程序，通常可以按照軟體工程中的解耦原則將整個程序分解為多個任務模塊。每個任務模塊的調試、修改幾乎不影響其他模塊。商業軟體一般都提供了良好的多任務調試環境。 再次，嵌入式實時操作系統充分發揮了 32 位 CPU 的多任務潛力。 32 位 CPU 比 8 、 16 位 CPU 快，另外它本來是為運行多用戶、多任務操作系統而設計的，特別適於運行多任務實時系統。 32 位 CPU 採用利於提高系統可靠性和穩定性的設計，使其更容易做到不崩潰。例如， CPU 運行狀態分為系統態和用戶態。將系統堆棧和用戶堆棧分開，以及實時地給出 CPU 的運行狀態等，允許用戶在系統設計中從硬體和軟體兩方面對實時內核的運行實施保護。如果還是採用以前的前後台方式，則無法發揮 32 位 CPU 的優勢。

從某種意義上說，沒有操作系統的計算機 ( 裸機 ) 是沒有用的。在嵌入式應用中，只有把 CPU 嵌入到系統中，同時又把操作系統嵌入進去，才是真正的計算機嵌入式應用。

4. 實時操作系統的優缺點

在嵌入式實時操作系統環境下開發實時應用程序使程序的設計和擴展變得容易，不需要大的改動就可以增加新的功能。通過將應用程序分割成若干獨立的任務模塊，使應用程序的設計過程大為簡化；而且對實時性要求苛刻的事件都得到了快速、可靠的處理。通過有效的系統服務，嵌入式實時操作系統使得系統資源得到更好的利用。但是，使用嵌入式實時操作系統還需要額外的 ROM/RAM 開銷， 2~5% 的 CPU 額外負荷，以及內核的費用。
回答者：與爾同軒 - 榜眼 十三級 8-21 10:05
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對最佳答案的評論
我想問：嵌入式系統 等不等於 PLC？？？
評論者： nickkung - 試用期 一級

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一 什麼是嵌入式系統

嵌入式系統一般指非 PC 系統，有計算機功能但又不稱之為計算機的設備或器材。它是以應用為中心，軟硬體可裁減的，適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗等綜合性嚴格要求的專用計算機系統。簡單地說，嵌入式系統集系統的應用軟體與硬體於一體，類似於 PC 中 BIOS 的工作方式，具有軟體代碼小、高度自動化、響應速度快等特點，特別適合於要求實時和多任務的體系。嵌入式系統主要由嵌入式處理器、相關支撐硬體、嵌入式操作系統及應用軟體系統等組成，它是可獨立工作的「器件」。

嵌入式系統幾乎包括了生活中的所有電器設備，如掌上 PDA 、移動計算設備、電視機頂盒、手機上網、數字電視、多媒體、汽車、微波爐、數字相機、家庭自動化系統、電梯、空調、安全系統、自動售貨機、蜂窩式電話、消費電子設備、工業自動化儀表與醫療儀器等。

嵌入式系統的硬體部分，包括處理器 / 微處理器、存儲器及外設器件和 I/O 埠、圖形控制器等。嵌入式系統有別於一般的計算機處理系統，它不具備像硬碟那樣大容量的存儲介質，而大多使用 EPROM 、 EEPROM 或快閃記憶體 (Flash Memory) 作為存儲介質。軟體部分包括操作系統軟體 ( 要求實時和多任務操作 ) 和應用程序編程。應用程序控制著系統的運作和行為；而操作系統控制著應用程序編程與硬體的交互作用。

二 嵌入式處理器

嵌入式系統的核心是嵌入式微處理器。嵌入式微處理器一般具備 4 個特點： (1) 對實時和多任務有很強的支持能力，能完成多任務並且有較短的中斷響應時間，從而使內部的代碼和實時操作系統的執行時間減少到最低限度； (2) 具有功能很強的存儲區保護功能，這是由於嵌入式系統的軟體結構已模塊化，而為了避免在軟體模塊之間出現錯誤的交叉作用，需要設計強大的存儲區保護功能，同時也有利於軟體診斷； (3) 可擴展的處理器結構，以能迅速地擴展出滿足應用的高性能的嵌入式微處理器； (4) 嵌入式微處理器的功耗必須很低，尤其是用於攜帶型的無線及移動的計算和通信設備中靠電池供電的嵌入式系統更是如此，功耗只能為 mW 甚至μ W 級。

據不完全統計，目前全世界嵌入式處理器的品種總量已經超過 1000 種，流行的體系結構有 30 多個系列。其中 8051 體系佔多半，生產這種單片機的半導體廠家有 20 多個，共 350 多種衍生產品，僅 Philips 就有近 100 種。現在幾乎每個半導體製造商都生產嵌入式處理器，越來越多的公司有自己的處理器設計部門。嵌入式處理器的定址空間一般從 64kB 到 16MB ，處理速度為 0.1~2000MIPS ，常用封裝 8~144 個引腳。

根據現狀，嵌入式計算機可分成下面幾類。

(1) 嵌入式微處理器 (Embedded Microprocessor Unit, EMPU)

嵌入式微處理器採用「增強型」通用微處理器。由於嵌入式系統通常應用於環境比較惡劣的環境中，因而嵌入式微處理器在工作溫度、電磁兼容性以及可靠性方面的要求較通用的標准微處理器高。但是，嵌入式微處理器在功能方面與標準的微處理器基本上是一樣的。根據實際嵌入式應用要求，將嵌入式微處理器裝配在專門設計的主板上，只保留和嵌入式應用有關的主板功能，這樣可以大幅度減小系統的體積和功耗。和工業控制計算機相比，嵌入式微處理器組成的系統具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高的優點，但在其電路板上必須包括 ROM 、 RAM 、匯流排介面、各種外設等器件，從而降低了系統的可靠性，技術保密性也較差。由嵌入式微處理器及其存儲器、匯流排、外設等安裝在一塊電路主板上構成一個通常所說的單板機系統。嵌入式處理器目前主要有 Am186/88 、 386EX 、 SC-400 、 Power PC 、 68000 、 MIPS 、 ARM 系列等。

(2) 嵌入式微控制器 (Microcontroller Unit, MCU)

嵌入式微控制器又稱單片機，它將整個計算機系統集成到一塊晶元中。嵌入式微控制器一般以某種微處理器內核為核心，根據某些典型的應用，在晶元內部集成了 ROM/EPROM 、 RAM 、匯流排、匯流排邏輯、定時 / 計數器、看門狗、 I/O 、串列口、脈寬調制輸出、 A/D 、 D/A 、 Flash RAM 、 EEPROM 等各種必要功能部件和外設。為適應不同的應用需求，對功能的設置和外設的配置進行必要的修改和裁減定製，使得一個系列的單片機具有多種衍生產品，每種衍生產品的處理器內核都相同，不同的是存儲器和外設的配置及功能的設置。這樣可以使單片機最大限度地和應用需求相匹配，從而減少整個系統的功耗和成本。和嵌入式微處理器相比，微控制器的單片化使應用系統的體積大大減小，從而使功耗和成本大幅度下降、可靠性提高。由於嵌入式微控制器目前在產品的品種和數量上是所有種類嵌入式處理器中最多的，而且上述諸多優點決定了微控制器是嵌入式系統應用的主流。微控制器的片上外設資源一般比較豐富，適合於控制，因此稱為微控制器。通常，嵌入式微處理器可分為通用和半通用兩類，比較有代表性的通用系列包括 8051 、 P51XA 、 MCS-251 、 MCS-96/196/296 、 C166/167 、 68300 等。而比較有代表性的半通用系列，如支持 USB 介面的 MCU 8XC930/931 、 C540 、 C541 ；支持 I2C 、 CAN 匯流排、 LCD 等的眾多專用 MCU 和兼容系列。目前 MCU 約占嵌入式系統市場份額的 70% 。

(3) 嵌入式 DSP 處理器 (Embedded Digital Signal Processor, EDSP

在數字信號處理應用中，各種數字信號處理演算法相當復雜，這些演算法的復雜度可能是 O(nm) 的，甚至是 NP 的，一般結構的處理器無法實時的完成這些運算。由於 DSP 處理器對系統結構和指令進行了特殊設計，使其適合於實時地進行數字信號處理。在數字濾波、 FFT 、譜分析等方面， DSP 演算法正大量進入嵌入式領域， DSP 應用正從在通用單片機中以普通指令實現 DSP 功能，過渡到採用嵌入式 DSP 處理器。嵌入式 DSP 處理器有兩類： (1)DSP 處理器經過單片化、 EMC 改造、增加片上外設成為嵌入式 DSP 處理器， TI 的 TMS320C2000/C5000 等屬於此范疇； (2) 在通用單片機或 SOC 中增加 DSP 協處理器，例如 Intel 的 MCS-296 和 Infineon(Siemens) 的 TriCore 。另外，在有關智能方面的應用中，也需要嵌入式 DPS 處理器，例如各種帶有智能邏輯的消費類產品，生物信息識別終端，帶有加解密演算法的鍵盤， ADSL 接入、實時語音壓解系統，虛擬現實顯示等。這類智能化演算法一般都是運算量較大，特別是向量運算、指針線性定址等較多，而這些正是 DSP 處理器的優勢所在。嵌入式 DSP 處理器比較有代表性的產品是 TI 的 TMS320 系列和 Motorola 的 DSP56000 系列。 TMS320 系列處理器包括用於控制的 C2000 系列、移動通信的 C5000 系列，以及性能更高的 C6000 和 C8000 系列。 DSP56000 目前已經發展成為 DSP56000 、 DSP56100 、 DSP56200 和 DSP56300 等幾個不同系列的處理器。另外， Philips 公司最近也推出了基於可重置嵌入式 DSP 結構，採用低成本、低功耗技術製造的 R. E. A. L DSP 處理器，其特點是具備雙 Harvard 結構和雙乘 / 累加單元，應用目標是大批量消費類

『玖』 什麼叫做嵌入式單片機

MCU的嵌入式開發是與傳統的MCU開發方式相對應的開發方式，傳統的開發方式是採用模擬MCU（例如：我們目前常見的51系列開發裝置，就是利用模擬裝置的MCU的插頭在插在應用板的MCU插座上，用模擬器代替應用板上的MCU），這類模擬器對於DIP和PLCC封橘爛裝的MCU，同時MCU的工作段岩時鍾較低時，是十分有效的，但是對於表貼的MCU就不一定適用（當然可以用表貼的接插件，但價格很貴，圓燃漏只適應用於開發用）。

MCU的嵌入式開發是指MCU自身內嵌模擬調功能，如JTAG，BDM介面和軟體的monitor。在開發這一類MCU時只需要一根JTAG線或者RSS232

TO

TTL

線就行了。

MCU的嵌入式開發將集應用與開發一體，它是一種非常有效的新型開發方式，目前許多MCU，如：ARM

TI的DSP，C80C51F

M430

一部份AVR......。等都是具用的JTAG開發方式。JTAG已成為IEEE標准。

至於採用UART的monitor方式算不算嵌入式開，我想這是一個定義問題。但這種方式也是一種有效的方式，如富士通的MB90FXX，KEIL

51中的ISD51，和一些ARM開發都是採用UART與軟體接合進得的。

『拾』 IT培訓分享ARM與單片機的區別

1、軟體方面

這應該是最大的區別了。引入了操作系統。為什麼引入操作系統?有什麼好處嘛?

1)方便。主要體現在後期的開發，即在操作系統上直接開發應用程序。不像單片機一樣一切都要重新寫。前期的操作系統移植工作，還是要專業人士來做。

2)安全。這是LINUX的一個特點。LINUX的內核與用戶空間的內存管理分開，不會因為用戶的單個程序錯誤而引起系統死讓悶掉。這在單片機的軟體開發中沒見到過。

3)高效。引入進程的管理調度系統，使系統運行更加高效。在傳統的單片機開發中大多是基於中斷的前後台技術，對多任務的管理有局限性。

2、硬體方面

現在的8位單片機技術硬體發展的也非常得快，也出現了許多功能非常強大的單片機。但是與32arm相比還是有些差距吧。

arm晶元大多把SDRAM,LCD等控制器集成到片子當中。在8位機，大多要進行外擴。

總的來說，單片機是個微控制器，arm顯然已經是個微處理器了。

引入嵌入式操作系統之後，可以實現許多單片機系統不能完成的功能。比如：嵌入式web伺服器，java虛擬機等。也就是說，有很多免費的資源可以利用，IT培訓發現上述兩種服務就正滑悔是例子。舉正如果在單片機上開發這些功能可以想像其中的難度。