在科技飞速發展的今天，嵌入式技術和單片機技術在我們的生活中扮演著舉足輕重的角色。然而，對於這兩種技術的理解和應用卻存在一定的混淆。本文將為您揭開這兩者之間的神秘面紗，深入解析其定義、特點、應用領域以及未來發展前景。凡從事計算機或電子信息相關領域工作的同仁，一定都聽過嵌入式和單片機吧？很多人應該知道，這兩個名稱和硬體系統有著非常密切的關係。一聽到它們，就容易讓人聯想到插滿晶片和針腳的電路板：但是，如果要問具體地，它們之間究竟有什么區別，我相信大部分人都不能解釋清楚。今天，小枣君就給大家做一個入門科普，揭秘上述問題的答案。同時，我還會向大家介紹，我們經常聽說的五十一、STM32，究竟是什麼。

我們來看看嵌入式。一般來說，嵌入式指的是嵌入式系統，英文名為：embedded system。嵌入式開發，就是對嵌入式系統的開發。IEEE（美國 Electrical and Electronics Engineers Association）對嵌入式系統的定義是：“用於控制、監視或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，軟硬件可裁剪，適用於對功能、可靠度、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，說明它其實是一種特殊的計算機。軟硬件可裁剪，說明它具有強大的靈活性和可定制能力。

专用计算机系统，"专用"所对应的,就是"通用"。我们常用的个人PC、笔记本电脑、数据中心服务器,可以用于多种用途,就是"通用计算机系统"。嵌入式系统究竟具体应用于哪些"专用"方向呢?举例如下:个人通信与娱乐系统:手机、数码相机、音乐播放器、可穿戴电子产品、PSP游戏机;家电类产品:数字电视、扫地机器人、智能家电;办公自动化:打印机,复印机、传真机;医疗电子类产品:生化分析仪、血液分析仪、CT;网络通信类产品:通信类交换设备、网络设备(交换机、路由器、网络安全);汽车电子类产品:引擎控制、安全系统、汽车导航与娱乐系统;工业控制类产品:工控机、交互式终端(POS、ATM)、安全监控、数据采集与传输、仪器仪表;军事及航天类产品:无人机、雷达、作战机器人。嵌入式系统的应用领域上述这些领域,都使用了嵌入式系统。这还只是冰山一角。可以说,嵌入式系统完完全全地包围了我们,时刻影响着我们的工作和生活。嵌入式系统,既然是一个计算机系统,那么肯定离不开硬件和软件。一个嵌入式系统的典型架构如下:请注意,最重要的就是嵌入式操作系统和嵌入式微处理器。从硬件角度来看,嵌入式系统就是以处理器(CPU为核心,依靠总线(Bus进行连接的多模块系统):和个人PC是一样的方式。下面这张图,就是一个嵌入式系统的实物样例:

中间偏左上角，S3C2440是一款嵌入式处理器，其内部集成了CPU、RAM等核心组件。虽然体积小巧，但其功能却一应俱全。嵌入式系统的核心就是这种处理器。嵌入式处理器主要分为四种类型：嵌入式微控制器MCU（如8051、8096、C8051F等）、嵌入式DSP处理器（主要用于信号处理，如TI（德州仪器的TMS320C2000/C5000系列）、嵌入式微处理器MPU（如AM186/88、386EX、SC-400、PowerPC、MIPS、ARM系列等）以及嵌入式片上系统SoC（如System on Chip）和可编程片上系统SoPC（如System on a Programmable Chip）。而我们使用的单片机则属于第一种类型——嵌入式微控制器MCU。下面将详细介绍它。

它实际上就是一种集成电路芯片。通过超大规模集成电路技术，将CPU、RAM、ROM、输入输出和中断系统、定时器/计数器等功能集成在一块硅片上，形成了一个超小型计算机。因此，单片机实际上可以被视为嵌入式系统。不过，我们还是需要继续了解。

“单片机”这个术语实际上是相对较老的称呼。在过去，由于半导体工艺技术不够成熟，不同的功能无法集成在一个芯片中，因此出现了多片机。然而，随着半导体技术的不断发展，现在已经不存在多片机了。尽管如此，“单片机”这个术语仍然被广泛使用。

许多高校教师喜欢强调单片机姓“单”。他们不仅指的是单片机只是一个硅片，还意味着单片机的功能较为单一，仅能完成运算、逻辑控制、通信等功能。尽管其性能可能非常强大，但功能仍然是单一的。

单片机技术始于上世纪70年代末，最初为4位。后来发展至8位、16位和32位。它在8位时代的崛起最为显著，当时8位单片机功能强大，被广泛应用于工业控制、仪器仪表、家电汽车等领域。

在研究单片机时，我们会经常遇到两个术语：51单片机和STM32。下面我将介绍它们的具体含义。

51单片机实际上是一系列单片机的统称。这些单片机兼容Intel 8031指令系统。其中，51单片机的始祖是Intel的8004单片机。

请注意，51单片机并非全部由英特尔公司生产。包括Atmel（艾德梅尔）、Philips（飞利浦）、华邦、Dallas（达拉斯）和Siemens（西门子）在内的多家公司，也有许多属于51单片机系列的电子产品。

Atmel公司的51单片机，如AT89C51，是一个51单片机的开发板。其中，中间的芯片才是真正的51单片机。

51单片机曾在很长一段时间内成为市场上最受欢迎且应用最广泛的单片机，占据了绝大部分市场份额。然而，从现代技术的角度来看，51单片机并无太大优势，其技术相对较老。

尽管如此，51单片机之所以能够生存下来并持续发展，有两个主要原因。英特尔公司已完全开放了51内核的版权，使得任何单位和个人都可以自由使用51单片机，无需支付费用，也不必担忧版权问题。51单片机具有庞大的存量用户基础和广泛的应用场景。由于成本考虑，许多老项目仍然采用51单片机进行升级；同时，许多资深工程师精通51单片机开发技术，这也是51单片机生命力的一个重要因素。

再来看STM32。STM32是意法半导体公司推出的一款基于ARM Cortex-M内核的通用型单片机。

意法半导体（STMicroelectronics）是世界上最大的半导体公司之一，成立于1987年6月，由意大利的SGS微电子公司和法国的Thomson半导体公司合并而成。1998年5月，SGS-THOMSON完成了对摩托罗拉（Motorola）嵌入式业务的收购。

Microelectronics 公司已将公司名称更改为意法半导体有限公司。意法半导体的标志在 ARM 公司之前的小枣君已经为大家详细介绍了。作为全球芯片设计领域的佼佼者之一，该公司凭借智能手机芯片的飞速发展而崛起，占据了物联网市场的巨大份额。在单片机领域，ARM 的 Cortex-M 内核具有无可匹敌的优势，已成为主流。许多半导体公司都已放弃原本的架构，转而采用 ARM 架构的单片机。

STM32 单片机开发板能够满足大部分物联网开发的需求，配备的开发工具和相关文档资料一应俱全，已成为单片机学习者的首选对象。那么，什么是 STM32 呢？

从之前的介绍可以看出，嵌入式系统是一个庞大的类别，其中单片机是其重要分支之一。嵌入式系统就像一个完整的计算机，而单片机则更像一个没有外设的计算机。过去，单片机的功能相对较少，硬件差异显著。然而，随着半导体技术的突飞猛进，现在的单片机已经可以将各种功能集成在其中。因此，嵌入式系统和单片机之间的硬件差异逐渐减小，二者的分界线变得越来越模糊。

在这种情况下，人们开始倾向于从软件方面进行区分。在行业内，通常将不带有 MMU（内存管理单元）的芯片称为“单片机”，这些单片机不支持虚拟地址，只能裸奔或者运行实时操作系统（如 uCos、华为 LiteOS、RT-Thread 和 Freertos 等）。而那些带有 MMU 的单片机被称为“微控制器”（如 STM32、NXP 等）。

LPC系列、NXP imxRT1052系列等。这些带有内置MMU（内存管理单元）的芯片，可以支持虚拟地址，从而能运行诸如Linux、Vxworks、WinCE、Android等“高级”操作系统。将这些芯片作为嵌入式系统使用，意味着它们具有强大的计算能力，成本较低，且开发与维护过程较为简单，尤其适用于特定应用场景。虽然嵌入式系统的理论性能更强大，应用范围更广，但复杂度较高，开发难度较大。

关于是否需要学习嵌入式和单片机的讨论，近期流传着这样一种观点：“软件为王”。许多人普遍认为软件知识的价值远超硬件，因此选择从事软件开发方向的人更容易找到工作和获得高薪。然而，嵌入式和单片机通常被视为硬件领域，并未受到人们的青睐。此外，这两者学习难度较大，所需时间较长，导致很多人望而却步。

我认为这种观点并不正确。嵌入式和单片机并非纯粹的硬件方向。正如我之前所提到的，它们是软件与硬件紧密融合的产物。若想精通嵌入式和单片机技术，仅了解数字电路和微机接口等硬件知识是远远不够的。相反，你需要学习汇编、C/C++语言、数据结构和算法等知识。具备软硬件综合能力的价值，显然优于仅仅擅长某一种程序开发语言。

嵌入式和单片机在众多领域都具有广泛的应用场景，市场需求巨大。因此，学习嵌入式和单片机技术是明智的选择。

根据我国权威部门的统计数据，每年我国的嵌入式人才缺口达到50万。尤其是在嵌入式软件开发领域，该职业在未来几年将成为热门且受欢迎的行业之一。具备10年以上工作经验的高级嵌入式工程师，其年薪可达到30至50万元人民币。此外，我国正积极推动芯片产业发展，这将有助于推动嵌入式人才就业并提高其待遇。随着5G的全面启动，整个社会正在迈向“万物互联”的时代，这为物联网技术的快速发展提供了历史性的机遇。嵌入式技术和单片机技术作为物联网技术的重要部分，也将在这一过程中加速发展。