嵌入式开发比单片机难多了？谈谈单片机和嵌入式开发设计的经验
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事实上，单片机和嵌入式没有标准定义来区分它们。对于进行过单片机和嵌入式开发的开发人员，他们都有自己的定义。接下来，让我们谈谈我对这两个概念的理解和感知。
首先明确概念，什么是单片机，单片机是集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理才能的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O开口和中断系统、定时器/计数器等功能(也可能包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器A/D转换器等电路)集成到一个小而完美的微型计算机系统，由硅片组成，广泛应用于工业控制领域。从20世纪80年代开始，从当时的从当时的单片机到300台M高速单片机。
如果最典型的51系列单片机，如下图所示，外观只是一个拇指大小的矩形芯片，共有40个引脚，其中包含逻辑操作单元。它实际上是一个cpu。
刚接触单片机的时候，有一个问题，为什么单片机是黑色的，不能是其他颜色，后来才知道是单片机材料的限制。
事实上，对于单片机来说，一个芯片就是全部。如果单片机的最小系统是为单片机的正常运行添加其他元件，如果晶体振动，5v电源、电感电阻等。当然，最小系统只能保证单片机的正常运行，无法实现任何基于单片机的应用。
为了实现单片机的应用，必须添加其他外设。假设按钮，led灯，led屏幕，蜂鸣器，各种sensor。这就是市场上很多公司都在做的单片机开发板。
综上所述，单片机是完成运算、逻辑控制、通信等功能的单一模块。也就是说，单片机真的叫单片机。DSP芯片也可以被视为单片机。当然，它们的性能非常强大，但功能仍然非常单一。简而言之，它们处理数据和逻辑。
那么什么是嵌入式呢？一般来说，嵌入式系统是指嵌入式系统。嵌入式系统是一个集应用程序、操作系统和计算机硬件于一体的系统。它是指以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可以切割的专用计算机系统。其目标用户对功能、可靠性、资本、体积、功耗和使用环境有特殊要求。IEEE(Instituteof Electrical and ElectronicsEngineers，嵌入式系统的定义：用于控制、监督或辅助操作机器和设备的装置。
嵌入式系统是备的一部分，嵌入式系统是一种特殊的计算机系统。通常，嵌入式系统是存储在控制程序中的控制程序ROM嵌入式处理器控制板。事实上，所有带有数字接口的设备，如手表、微波炉、录像机、汽车等，都使用嵌入式系统。一些嵌入式系统还包括操作系统，但大多数嵌入式系统由单个程序实现整个控制逻辑。这是因为嵌入式系统通常用于工业控制，也就是说，外围设备的控制是写死的，不需要人工干预，但也为了确保系统的稳定性和可靠性。
我们经常听到公司的招聘要求是嵌入式软件工程师或嵌入式硬件工程师，也就是说，嵌入式系统包括软件和硬件，事实上，仔细考虑可以理解，已经运行了系统，当然，有软件和bsp硬件啦。也就是说，嵌入式系统是软硬件联合体。国内公认的嵌入式系统定义为以应用为中心、以计算机技术为基础的专用计算机系统，可以切割软硬件，适应应用系统对功能、可靠性、资本、体积、功耗的严格要求。
下面详细说明嵌入式分成硬件和软件。
硬件层：
硬件层包括嵌入式微处理器和存储器(SDRAM、ROM、Flash等I/O接口(A/D、D/A、I/O等待)。将电源电路、时钟电路和存储电路添加到嵌入式处理器的基础上，形成嵌入式核心控制模块。操作系统和应用程序可以固化ROM中。
核心是微处理器、嵌入式处理器和一般计算机cpu还有区别。如果嵌入式微处理器在特定设计的系统中工作，如果TI或者Atmel公司有许多不同定位的处理器，Atmel的SAM该系列是专门为物联网设计的，AVR由于性能突出，广泛应用于工业领域。
嵌入式微处理器有不同的系统，即使在同一系统中，也可能有不同的时钟频率和数据总线宽度，或集成不同的外设和接口。据不完全统计，世界上有1000多种嵌入式微处理器，系统结构有30多个系列，其中主流系统有ARM、MIPS、PowerPC、X86和SH等。但与全球PC市场不同的是，没有一种嵌入式微处理器可以主导市场位的产品，才有100多种嵌入式微处理器。根据详细的应用，选择嵌入式微处理器。
假如arm公司有各种各样的处理器架构，最典型的cortex它属于系列ARMv7架构，到2010年为止ARM公司最新的指令集架构。ARMv7架构定义了三个分工明确的系列：A基于虚拟内存的操作系统和用户应用系列面向尖端；R该系列针对实时系统；M对微控制器系列。下图就是cortex系列定位不同。
可以说嵌入式领域arm架构的处理器占据了半壁江山，arm该公司也成为了一家著名的科技公司，但它没有生产任何处理器，只提供它IP，可以看出，最好的公司是标准化的。其他使用较多的架构是sparc、powerpc等。
嵌入式系统和外部交互需要一定形式的通用设备接口，如A/D、D/A、I/O等等，外设通过连接芯片外的其他设备或传感器来实现微处理器的输写/输出功能。每个外设通常都有一个独特的功能，可以在芯片外面或内置芯片。外设有很多种，从简单的串行通信设备到非常复杂的802.11没线设备。
嵌入式系统中常用的通用设备接口有A/D(模/数转换接口)，D/A(数/模转换接口)，I/O接口有RS-232接口(串行通信接口)Ethernet(以太网接口)，USB(通用串行总线接口)、音频接口、VGA视频输出接口，I2C(现场总线)，SPI(串行外围设备接口)和IrDA(红外接口)等。其实这和单片机差不多。
软件层：
即操作系统，包括核心和文件系统，以及更顶层的应用程序，嵌入式操作系统通常是Linux或者其他类Unix，还有一些实时操作系统(RTOS)假如VxWorks、RTEMS、ucOS等。
其中Linux还包括不同的distribution，假如Ubuntu、Redhat、Debian、centos等等，他们都用Linux内核的区别在于以上software和tools，当然，不要太担心规范。Linux发行版选择的软件简直比较通用，假如网页服务器Apache、电子邮件服务器postfix、sendmail、文件服务器Samba等。此外还有Linuxstandard base等鄙伊准来规范开发者。
类Unix主要是FreeBSD以及Solaris等。
嵌入式领域最常用的是一些实时操作系统。实时操作系统的核心是实时性，本质上是任务处理所华为时间的可预测性，即任务必须在规定的时间内完成。IEEE实时系统的定义是这些正确性不仅取决于计算的逻辑结果，还取决于产生结果所需的系统。实时操作系统可分为硬实时和软实时。在设计操作系统时，必须在规定的时间内完成硬实时操作；软实时只能根据任务的优先级尽快完成操作。我们通常使用的操作系统常使用的操作系统可以成为实时操作系统。
那么实时操作系统和Linux这种分时操作系统的区别列举如下：
(1)多路性。实时信息处理系统与分时系统一样具有多路性。系统按分时原则为多个终端用户效劳;而对实时控制系统，其多路性则主要表此时经常对多路的现场信息进行采集以及对多个对象或多个执行机构进行控制。
(2)独立性。实时信息处理系统与分时系统一样具有独立性。每个终端用户在向分时系统提出效劳请求时，是彼此独立的操作，互不干扰;而在实时控制系统中信息的采集和对对象的控制，也彼此互不干扰。
(3)及时性。实时信息系统对实时性的要求与分时系统类似，都是以人所能承受的等待时长来确定;而实时控制系统的及时性，则是以控制对象所要求的初始截止时长或完成截止时长来确定的，一般为秒级、百毫秒级直至毫秒级，甚至有的要低于100微秒。
(4)交互性。实时信息处理系统具有交互性，但这里人与系统的交互，仅限于访问系统中某些特定的专用效劳程序。它不像分时系统那样能向终端用户提供数据处理效劳、资源共享等效劳。
(5)可靠性。分时系统要求系统可靠，相比之下，实时系统则要求系统高度可靠。由于任何差错都可能带来宏大的经济损失甚至没法预料的灾难性后果。因此，在实时系统中，采取了多级容错措施来保证系统的安全及数据的安全。
由于愈加可靠和及时。嵌入式实时操作系统愈加广泛应用于工业控制、航空航天、军工等领域，假如美国航天局NASA近几年发射的火星探测器等都是采用的RTEMS实时操作系统。
中间层：
所谓的中间层就是软件层和硬件层之间的接口层，其实严格而言也属于软件层。一般开发者称之为BSP，这一层主要负责的是向下提供硬件的驱动，硬件的配置等操作，向上则向软件开发者提供规范API，进行中间层开发的开发者通常称为嵌入式驱动工程师。
从这里也能够看出来，嵌入式设计和软硬都分不开，既要掌握底层硬件的特性以及如何驱动其工作，也要了解操作系统的相关知识，才能够编写相应功能的应用。
因此看一个操作系统是否支持某个芯片或者某个开发板，只有看其源码中是否包含相应芯片或开发板的板级支持包。
以上就是本人对嵌入式系统系统的了解，接下来再来谈谈嵌入式系统应该跑在什么样的硬件上。
谈起嵌入式硬件或者开发板，我想很多人第一印象就是RaspberryPi，是一块独有信誉卡大小的微型电脑，别看其外表“娇小”，内“心”却很强大，视频、音频等功能通通皆有，可谓是“麻雀虽小，五脏俱全”。树莓派推出后，很多厂商争相推出类似产品，假如香蕉派之类的。在这里用TI的Beagleboneblack板子进行说明，Beagleboneblack板如下图所示：
能够看出体积大小和树莓派类似，外设包括有USBhost和USBmini以及网卡接口，，背面还有一个sd卡槽和HDMI接口。接下来看看它的性能参数：
下表是BBB板和树莓派的性能参数比较：
Beagleboneblack的处理器是一块主频到达1GHZ的Ti处理器，基于arm的cortexa8架构，RAM是512M的DDR3，存储器大小为2GB，支持的操作系统包括Ubuntu、archLinux、Android等。外设有USBhost和一块百兆网卡。
BBB的处理器采用的是当前嵌入式系统中最时兴的ARMv7指令集。采用当今广泛使用的指令集的处理器能够被更多的软件支持。例如，一些操作系统已经不支持在ARMv6指令集上运行，例如，Ubuntu在2012年4月放弃了对ARMv6指令集的支持。
ARMv7相对与ARMv6指令集的另一个优势在于，使用ARMv7的处理器的实际性能愈增强劲。ARMv7相对与ARMv6的优势还有很多，假如一些显著的改进：实现了超标量架构、包含了SIMD操作指令、改进了分支预测算法从而极大的提高了某些性能。
最后总结：
以上就是一块根本的嵌入式核心板所具有的性能参数，和上面说到的单片机的性能参数相比较，单片机的处理才能较低，主频大多在几十M高低，和嵌入式动辄上百上千M的处理速度还是相差较多，此外单片机并不具有图形界面的处理才能，也就是GPU的缺少乏导致单片机简直不可能带动图形界面;单片机的存储空间和嵌入式处理器也不是一个等级的，单片机通常片内存储独有几k大小，而由于外设的限制也不太可能大范围增加外设emmc，而嵌入式处理器通常有几百兆的RAM，如此宏大的差别导致单片机简直不可能像嵌入式处理器那样运行操作系统，甚至连TCP/IP协议栈和USB协议栈都跑不起来，一些高端的单片机假如ST公司的STM32系列，可能能够跑一些轻量级的系统os和嵌入式网络协议栈，假如IwIP协议栈。嵌入式处理器丰盛强大的性能决定它能完成更多单片机不能完成的应用，假如网络通信功能，视频传输处理功能等，而当外设存储增加后，嵌入式处理器能够轻松运行各种Linux系统，以及图形GUI界面。
在开发方式上单片机和嵌入式也有较大差别，也就是编译过程的区别，单片机主要在Windows等图形界面下开发，目前有很多成熟的IDE工具假如keil、IAR、以及ti的CCS等，这些工具集编译、汇编、链接、仿真为一体，并且由于在Windows下开发，具有友好的用户界面，开发者只需编写c代码，然后点击编译链接按键即可，出现错误还能够debug或者仿真，上手还是非常快的。而嵌入式开发一般是在Linux下进行的，要将c代码在自己主机上编译完成，然后通过系统镜像或者uboot引导将编译好的文件烧入开发板，由于主机的处理器的x86架构，而编写的代码是为了运行在arm架构或sparc架构的处理器上，因此存在一个交叉编译链的安装，此外，Linux下没有Windows那样的IDE，也就是编译，链接源代码都须要开发者自己完成，一般都是利用GNUmake脚本编写Makefile以及configure文件来完成，Makefile文件中编写如何对c或者h文件编译，也就是编译规则以及依赖文件是什么。这些都须要开发者自己完成。并且以上过程都是在Linux下的终端也就是命令行中完成，这也给嵌入式开发增加了难度。
彩蛋：最近有同学跟我要单片机的资料，我特意花几个月时间，总结了我10年产品研发经验，资料包几乎覆盖了C语言、单片机、模电数电、原理图和PCB设计、单片机高级编程等等，非常适合初学者入门和进阶。除此以外，再含泪分享我压箱底的22个热门开源项目，包含源码+原理图+PCB+说明文档，不是市面上打包卖的那种课程，我认为教程多未必是好事，10年前我自学快，除了自身执行力以外，还有就是教程少。不要害羞做伸手党，等你一个小红点。后期我也会组建一些纯技术交流的小圈子，让大家能认识更多的大佬，有个好的圈子，你对行业的认知一定是最前沿的。