任何从事电子、信息技术相关工作的人想必都听说过嵌入式和单片机。

我们都知道这两个名词和硬件系统有着非常密切的关系。但是，如果要问到底什么是嵌入式，什么是单片机，它们之间有什么区别，相信大部分人都无法解释清楚。

今天，尝试给大家介绍一下。

我们经常说51，STM32，到底是什么？嵌入式又是什么？

首先，让我们看看什么是嵌入式。

嵌入式，一般指嵌入式系统，英文叫：embedded system。嵌入式开发实际上就是嵌入式系统的开发。

IEEE（电气和电子工程师协会）对嵌入式系统的定义是：“用于控制、监视或协助机器和设备运行的设备”。

国内的学术定义更具体一些，也更容易理解。

嵌入式系统，以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可切割，适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格要求的特殊计算机系统。

以应用为中心表明嵌入式系统具有明确的实际用途。以计算机技术为基础，表明它实际上是一种特殊的计算机。硬件和软件都可以切割，说明它具有很强的灵活性和可定制性。

特殊计算机系统，“特殊”对应“一般”。我们经常使用个人PC、笔记本电脑、数据中心服务器，可以用于多种用途，是“通用计算机系统”。

嵌入式系统的具体“专用”方向是什么？

以下是一些示例。

个人通信和娱乐系统：手机、数码相机、音乐播放器、可穿戴电子设备、PSP 游戏机

家电：数字电视、扫地机、智能家电

办公自动化：打印机、复印机、传真机

医疗电子产品：生化分析仪、血液分析仪、CT

网络通讯产品：通讯类交换设备、网络设备（交换机、路由器、网络安全）

汽车电子产品：发动机控制、安全系统、汽车导航和娱乐系统

工控产品：工控机、交互终端（POS、ATM）、安防监控、数据采集传输、仪器仪表

军用和航空产品：无人机、雷达、作战机器人

上述所有领域都使用嵌入式系统。这只是冰山一角。

可以说，嵌入式系统完全包围着我们，无时无刻不在影响着我们的工作和生活。

嵌入式系统，既然是计算机系统，必然离不开硬件和软件。

嵌入式系统的典型架构如下：从硬件上看，嵌入式系统是以处理器（CPU）为核心，依靠总线（Bus）进行连接的多模块系统。

上图就是一个嵌入式系统板子有CPU，有RAM，有ROM、网卡、串口、电源等。可见嵌入式系统虽小，但五脏俱全。嵌入式系统的核心是嵌入式处理器。

嵌入式处理器一般分为以下几种典型类型。

嵌入式微控制器MCU（微控制单元）

嵌入式DSP处理器（数字信号处理器）

DSP处理器专用于信号处理，在系统结构和指令算法上进行了专门设计。它广泛用于数字滤波、FFT 和频谱分析。典型代表是 TI (Texas Instruments) 的 TMS320C2000/C5000 系列。

嵌入式微处理器 MPU（微处理器单元）

MPU由通用处理器演变而来，具有高性能和丰富的外围组件接口。典型代表有AM186/88、386EX、SC-400、PowerPC、MIPS、ARM系列等。

此外，还有嵌入式片上系统SoC（System on Chip）和可编程片上系统SoPC（System on a Programmable Chip）。我们的单片机属于上述的第一个——MCU（嵌入式微控制器）。

单片机（微控制器）Microcontroller，英文全称为Single-Chip Microcomputer。

它实际上是一个集成电路芯片，它是一种超大规模集成电路技术，把CPU、RAM、ROM、输入/输出和中断系统、定时器/计数器等功能都塞进一个硅片，变成一台微型计算机。这么看来，单片机不就是嵌入式系统吗？

术语“单片机”实际上是一个旧名称。由于之前半导体技术不成熟，不同的功能无法做到一个芯片（Chip）中，所以会有多片机。现在半导体技术早就很先进了，所以没有多片机。然而，“单片机”这个名称一直沿用至今。

很多高校教师喜欢强调单片机姓“单”，除了指单片机只是一个硅芯片，更多的是指单片机的功能单一，就是完成计算、逻辑控制、通信等功能的单个模块。即使它的性能再强大，功能依然单一。

单片机技术诞生于 1970 年代后期，早期是 4 位，后来发展为 8 位、16 位和 32 位。它在真正崛起是在 8 位时代。8位单片机功能非常强大，广泛应用于工控、仪器仪表、家电、汽车等领域。

我们在研究单片机的时候，经常会听到两个词——51单片机，STM32。下面介绍一下它们的真正含义。

51单片机，其实就是一系列单片机的统称。该系列单片机，兼容Intel 8031指令系统。它们的鼻祖，英特尔(Intel) 8004单片机。

请注意，51系列单片机并非都是英特尔的产品。包括ATMEL（爱德梅尔）、飞利浦（Philips）、华邦、达拉斯（Dallas）、西门子（Siemens）、STC（国产宏芯片）等公司，也有不少产品属于51单片机系列。

长期以来，51单片机曾经是市场上最主流、应用最广泛的单片机，占据了很大的市场份额。

不得不承认51单片机其实现在没有技术优势，是很老的技术了。之所以能如此坚韧，除了曾经的人气之外，就是英特尔彻底开放了51核的版权。因此，无论任何单位或个人，都可以使用51单片机，不用担心付费，不用担心版权风险。

此外，51单片机拥有强大的库存基础和大众基础。很多老项目都在使用51单片机，出于成本考虑，有时只能继续沿用51单片机技术升级。而且，很多老一辈的工程师都精通51单片机开发技术。因此，51单片机的生命力得以延续。

然后看STM32。

STM32，是意法半导体公司推出的基于ARM Cortex-M内核的通用微控制器。

意法半导体是全球最大的半导体公司之一，于1987年6月由意大利SGS微电子和法国汤姆森半导体合并而成。

ARM是目前全球最强大的芯片设计公司之一，利用手机芯片的快速发展和物联网市场份额的巨大上升，在微控制器领域，ARM的Cortex-M内核具有压倒性优势，已成为绝对主流。许多半导体公司已经放弃了原来的架构，转而使用ARM架构的微控制器。STM32的硬件配置可以满足大多数物联网开发需求，开发工具及相关文档齐全，已成为当前微控制器学习的首选对象。

嵌入式和微控制器的区别

说到这，我们来看看，嵌入式和微控制器有什么区别。

从前面的介绍来看，嵌入式系统是一个大类，而微控制器（单片机）是重要的子类之一。嵌入式系统就像一台完整的计算机，而微控制器更像是一台没有外围设备的计算机。以往单片机包含的并不多，两者的硬件差异比较明显。但是，随着半导体技术的飞速进步，现在各种硬件功能都可以做成单片机了。因此，嵌入式系统和微控制器的硬件差异越来越小，分界线越来越模糊。因此，人们倾向于在软件中进行区分。

从软件上来说，业界往往把芯片不带MMU（内存管理单元，memory management unit）因而不支持虚拟地址，只能运行裸机或RTOS（实时操作系统，如ucos、Huawei LiteOS、RT -Thread、freertos等）系统，称为微控制器（如STM32、NXP LPC系列、NXP imxRT1052系列等）。

同时，芯片自带的MMU可以支持虚拟地址，可以运行Linux、Vxworks、WinCE、Android等“高级”操作系统，称为嵌入式。

在某些时候，微控制器本身足够强大，可以用作嵌入式系统。它的开发和维护成本更低，难度也相对较小，特别是对于一些更有针对性的应用程序。另一方面，嵌入式系统在理论上更强大且应用更广泛，但更复杂且难以开发。

嵌入式和微控制器的学习价值

最后说一下嵌入式和单片机的学习价值，到底嵌入式和单片机没必要学。

近年来，有一句话广为流传，那就是——“软件为王”。人们普遍认为，软件知识的价值远大于硬件，而学习软件，从事软件方向的工作，会更容易找到工作，并且收入更高，更有前途。

嵌入式和单片机，常归为“硬件”方向，被人们“嫌弃”。另外，嵌入式和单片机学习比较困难，学习周期长，需要很长的“磨难”，所以越来越多的人放弃了这条路。

我认为这个想法是不正确的。

首先，嵌入式和单片机不是纯粹的“硬件”类方向。正如我之前所说，它们是软件和硬件的紧密结合。如果要学习嵌入式和单片机，只知道数字电路和微机接口这样的硬件知识是不够的，还需要学习更多，就是汇编、C/C++语言、数据结构和算法知识。

拥有软硬件结合的能力，远比简单地掌握某种程序开发语言更有价值。

其次，嵌入式和微控制器应用场景广泛，各个领域都有项目需求和人才需求。据权威机构统计，目前中国每年的嵌入式人才短缺高达50万人。尤其是嵌入式软件开发是未来几年最热门、最受欢迎的职业之一。10年经验的高级嵌入式工程师，年薪约30万-50万人民币。而随着5G建设的深入，全社会正朝着“万物互联”的方向迈进。物联网技术也将迎来前所未有的历史机遇，嵌入式人才待遇也会水涨船高。

因此，尽管学习过程会很艰难，但我仍然建议有抱负的年轻人专注于这条赛道。技术越难，过程越痛苦，越有利于建立竞争壁垒。后期可以进一步体现个人价值。

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然后看STM32。

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