干貨 | 單片機(jī)、ARM、FPGA、嵌入式的區(qū)別和特點(diǎn)有哪些呢?

學(xué)習(xí)嵌入式需要了解硬件知識，其中包括單片機(jī)、ARM、FPGA等，不同的硬件有不同的特點(diǎn)，需要了解他們相應(yīng)的特點(diǎn)才有利于操作應(yīng)用。

那么單片機(jī)、ARM、FPGA、嵌入式的區(qū)別和特點(diǎn)有哪些呢？

單片機(jī)的特點(diǎn)：

（1）高集成度，體積小，高可靠性 單片機(jī)將各功能部件集成在一塊晶體芯片上，集成度很高，體積自然也是最小的。單片機(jī)程序指令，常數(shù)及表格等固化在ROM中不易破壞，許多信號通道均在一個芯片內(nèi)，故可靠性高。

（2）控制功能強(qiáng) 為了滿足對對象的控制要求，單片機(jī)的指令系統(tǒng)均有極豐富的條件:分支轉(zhuǎn)移能力，I/O口的邏輯操作及位處理能力，非常適用于專門的控制功能。

（3）低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品 。為了滿足廣泛使用于便攜式系統(tǒng)，許多單片機(jī)內(nèi)的工作電壓僅為1.8V～3.6V，而工作電流僅為數(shù)百微安。

ARM的特點(diǎn)：

（1）自帶廉價的程序存儲器（FLASH）和非易失的數(shù)據(jù)存儲器（EEPROM）。這些存儲器可多次電擦寫，使程序開發(fā)實(shí)驗(yàn)更加方便，工作更可靠。

（2）高速度，低功耗。在和M51單片機(jī)外接相同晶振條件下，AVR單片機(jī)的工作速度是M51單片機(jī)的30-40倍；并且增加了休眠功能及CMOS技術(shù)，使其功耗遠(yuǎn)低于M51單片機(jī)。

（3）工業(yè)級產(chǎn)品。具有大電流輸出可直接驅(qū)動SSR和繼電器，有看門狗定時器，防止程序走飛，從而提高了產(chǎn)品的抗干擾能力。

（4）超功能精簡指令，具有32個通用工作寄存器，相當(dāng)于M51單片機(jī)中32個累加器！從而克服了單一累加器工作的瓶頸效應(yīng)。

（5）程序下載方便。AVR單片機(jī)即可并行下載也可串行下載，無需昂貴的編程器。此外，還可以在線下載！也就是說可以直接在電路板上進(jìn)行程序修改和燒錄。

（6）具有模擬比較器、脈寬調(diào)制器、模數(shù)轉(zhuǎn)換功能。使得工業(yè)控制中的模擬信號處理更為簡單方便。

（7）并行口、定時計數(shù)器、中斷系統(tǒng)等單片機(jī)內(nèi)部重要資源的功能進(jìn)行了大幅度提升，使之更適合工業(yè)生產(chǎn)過程的實(shí)時控制。

（8）其時鐘頻率既可外接也可使用單片機(jī)內(nèi)部自帶的振蕩器，其頻率可在1MHz-8MHz內(nèi)設(shè)置，使得硬件開發(fā)制作更為簡潔。

（9）強(qiáng)大的通訊功能，內(nèi)置了同步串行接口SPI、通用串行接口UAST、兩線串行總線接口TWI(I2C )，使網(wǎng)絡(luò)控制、數(shù)據(jù)傳送更為方便。

（10）超級保密功能，應(yīng)用程序可采用多重保護(hù)鎖功能?？傻蛢r快速完成廠家產(chǎn)品商品化等等。 除上述特點(diǎn)外“零外設(shè)”也是AVR嵌入式單片機(jī)的重要特征。由于該芯片已內(nèi)置了程序存儲器、晶振并增加了在線匯編功能。所以AVR單片機(jī)芯片接上直流電源，下載個程序就可以獨(dú)立工作。無需附加外部設(shè)備，無需使用昂貴的編程器和仿真裝置。這給我們學(xué)習(xí)和開發(fā)帶來了便利條件。

FPGA的特點(diǎn)：

（1）采用FPGA設(shè)計ASIC電路(專用集成電路)，用戶不需要投片生產(chǎn)，就能得到合用的芯片。

（2）FPGA可做其它全定制或半定制ASIC電路的中試樣片。

（3）FPGA內(nèi)部有豐富的觸發(fā)器和I/O引腳。

（4）FPGA是ASIC電路中設(shè)計周期最短、開發(fā)費(fèi)用最低、風(fēng)險最小的器件之一。

（5）FPGA采用高速CMOS工藝，功耗低，可以與CMOS、TTL電平兼容。

（6）可以說，F(xiàn)PGA芯片是小批量系統(tǒng)提高系統(tǒng)集成度、可靠性的最佳選擇之一。

（7）FPGA是由存放在片內(nèi)RAM中的程序來設(shè)置其工作狀態(tài)的，因此，工作時需要對片內(nèi)的RAM進(jìn)行編程。用戶可以根據(jù)不同的配置模式，采用不同的編程方式。

（8）加電時，F(xiàn)PGA芯片將EPROM中數(shù)據(jù)讀入片內(nèi)編程RAM中，配置完成后，F(xiàn)PGA進(jìn)入工作狀態(tài)。掉電后，F(xiàn)PGA恢復(fù)成白片，內(nèi)部邏輯關(guān)系消失，因此，F(xiàn)PGA能夠反復(fù)使用。FPGA的編程無須專用的FPGA編程器，只須用通用的EPROM、PROM編程器即可。當(dāng)需要修改FPGA功能時，只需換一片EPROM即可。這樣，同一片F(xiàn)PGA，不同的編程數(shù)據(jù)，可以產(chǎn)生不同的電路功能。因此，F(xiàn)PGA的使用非常靈活。

嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)：

（1）系統(tǒng)內(nèi)核小

由于嵌入式系統(tǒng)一般是應(yīng)用于小型電子裝置的，系統(tǒng)資源相對有限，所以內(nèi)核較之傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)要小得多。比如Enea公司的OSE分布式系統(tǒng)，內(nèi)核只有5K，而Windows的內(nèi)核？簡直沒有可比性。

（2）專用性強(qiáng)

嵌入式系統(tǒng)的個性化很強(qiáng)，其中的軟件系統(tǒng)和硬件的結(jié)合非常 緊密，一般要針對硬件進(jìn)行系統(tǒng)的移植，即使在同一品牌、同一系列的產(chǎn)品中也 需要根據(jù)系統(tǒng)硬件的變化和增減不斷進(jìn)行修改。同時針對不同的任務(wù)，往往需要對系統(tǒng)進(jìn)行較大更改，程序的編譯下載要和系統(tǒng)相結(jié)合，這種修改和通用軟件的 “升級”是完全兩個概念。

（3）系統(tǒng)精簡

嵌入式系統(tǒng)一般沒有系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的明顯區(qū)分，不要求 其功能設(shè)計及實(shí)現(xiàn)上過于復(fù)雜，這樣一方面利于控制系統(tǒng)成本，同時也利于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全。

（4）高實(shí)時性的系統(tǒng)軟件(OS)是嵌入式軟件的基本要求。而且軟件要求固態(tài)存儲，以提高速度；軟件代碼要求高質(zhì)量和高可靠性。

（5）嵌入式軟件開發(fā)要想走向標(biāo)準(zhǔn)化，就必須使用多任務(wù)的操作系統(tǒng)。

嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用程序可以沒有操作系統(tǒng)直接在芯片上運(yùn)行；但是為了合理地調(diào)度多任 務(wù)、利用系統(tǒng)資源、系統(tǒng)函數(shù)以及和專家?guī)旌瘮?shù)接口，用戶必須自行選配RTOS （Real－Time OperatingSystem）開發(fā)平臺，這樣才能保證程序執(zhí)行的實(shí)時性、 可靠性，并減少開發(fā)時間，保障軟件質(zhì)量。

（6）嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需要開發(fā)工具和環(huán)境。

由于其本身不具備自舉開發(fā)能力， 即使設(shè)計完成以后用戶通常也是不能對其中的程序功能進(jìn)行修改的，必須有一套 開發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行開發(fā)，這些工具和環(huán)境一般是基于通用計算機(jī)上的軟硬件設(shè)備以及各種邏輯分析儀、混合信號示波器等。開發(fā)時往往有主機(jī)和目標(biāo)機(jī)的 概念，主機(jī)用于程序的開發(fā)，目標(biāo)機(jī)作為最后的執(zhí)行機(jī)，開發(fā)時需要交替結(jié)合進(jìn)行