单片机与嵌入式区别

1、单片机和嵌入式系统linux的区别岡随着嵌入式行业硬件平台的性能增强，项目需求和功能日益复杂，ARM公司推出的C0RTEX-M3，更是让以往做单片机的工程师在芯片和技术选型面临两难选择，本专题将从芯片价格、整个系统的硬件软件设计 及维护的成本等各个方面给您提供一个参考，并从技术角度分析单片机和带操作系统的系统的软件开发的异同点。 1.单片机与ARM等新处理器的价格比较 2.带操作系统与不带操作系统的软件开发的区别 2.1.驱动开发的区别 2.2.应用程序开发的区别1. 单片机与ARM等新处理器的价格比较型号架构资源价格（元）AT89S518051最咼频率33MHz4KB Flash128B 内

2、部 RAM32个可编程10引脚两个16bit 的计数器一个 UART 口4SST89E564RD8051最咼频率40MHz64KB Flash1KB内部RAM32个可编程IO引脚 三个16bit 的计数器一个 UART 口一个SPI接口35STM32F103CORTEX-M3最高频率72MHz64KB 或 128BK Flash20KB SRAM80个可编程IO引脚2 个 12bit 的 ADC7通道DMA控制器标准调试口 （SWD和JTAG）7个定时器USB 接口2个I2C接口3 个 UART2个SPI接口21HI3510ARM9+DSP 双核最高工作频率240MHz视频处理单元，支持多种协

3、议的实时编解码80图形处理单元视音频接口 以太网接口DDR控制器USB、UART、IrDA、2C、SPI、GPIO等多种外设 接口S3C2440ARM9最高工作频率400MHzSDRA M控制器LCD控制器4通道DMA控制器3 个 UART2 个 SPI1个I2C接口IS音频接口SD HOST 接口2个USB接口8 个 10bit ADC摄像头接口Camera 接口40从表1里面各种芯片的资源，大概就可以猜知它们的应用场合。51单片机通常被用来做一些比较简单的控 制，比如采集信号、驱动一些开关。AT89S51的Flash只有4K，一个稍微复杂的程序就不止4K 了。SST89E564RD 是一种

4、扩展的 51单片机，它的 Flash 达到64KB，可以外接最多 64KB的SRAM。在SST89 E564RD上的程序可以写得更复杂一些，但是它对外的接口也比较少。CORTEX-M3系列的处理器，对外接口极其丰富，这使得它的应用面更广，但是限于它的Flash、内存还是比较小，一般不在上面运行操作系统，它算是一个性能非常突岀的单片机。HI3510是海思半导体公司的一款用于监控设备的芯片，一般上面运行Linux系统，通过摄像头采集数据、编码，然后通过网络传输。另一端接收到数据之后，再解码。在上面运行的程序非常复杂，有漂亮的图片 界面、触摸屏控制、数据库等等。对声音图像的编解码更是用到DSP核。S

5、3C2440是一款通用的芯片，它与高级单片机” STM32F103相比，多了存储控制器和 NAND控制器一这 使得可以外接更大的 Flash 、更大的内存；多了内存管理单元 （MM -这使得它可以进行地址映身（虚拟 地址、物理地址之间的映射）。可以在S3C2440上运行Linux 系统，运行更大更复杂的程序。在具体工作中，怎么选择这些芯片呢？ 一句话：成本！进行任何产品的开发都要考虑性价比，一切应该从 成本”岀发。成本不仅包括芯片的价格，也包括整个系统的硬件、软件设计及维护的难易。芯片价格可以在电子市场问到，也可以在上找到有卖这种芯片的柜台，然后电话咨询。基于不同的应用，处理器和其他外设的选择

6、是要统一考虑的，如果要实现一个简单的 U 盘读写功能，那么 可以选择带USB控制器的C0RTEX-M3芯片，也可以选择 8051外接一个USB控制器比如SL811 ,就看 哪种方案成本更低。进行芯片选型时，必须基于整个系统来考虑。员工的偏好和知识结构也是一个很重要的因素，如果他对 ATMEL 的芯片比较熟， 他就不会倾向于三星； 如 果他不会 Linux 等操作系统， 那么选型时就不会有操作系统的概念。 选择自己不熟悉的芯片和技术， 最后 的成本也可能更高。2. 带操作系统与不带操作系统的软件开发的区别用通俗的话来说， 一个处理芯片不运行操作系统， 我们就把它称为单片机， 而单片机编程就是写裸

7、板程序， 这个程序直接在板子上运行；相对的，另一种程序就是基于操作系统的程序，说得简单点就是，这种程序 可以通过统一的接口调用 “别人写好的代码 ”，在 “别人的基础上 ”更快更方便地实现自己的功能。2.1. 驱动开发的区别驱动开发的区别我总结有两点：能否借用、是否通用。2.1.1 能否借用基于操作系统的软件资源非常丰富， 你要写一个 Linux 设备驱动时， 首先在网上找找， 如果有直接拿来用； 其次是找到类似的，在它的基础上进行修改；如果实在没有，就要研究设备手册，从零写起。而不带操作 系统的驱动开发，一开始就要深入了解设备手册，从零开始为它构造运行环境，实现各种函数以供应用程 序使用。举

8、个例子，要驱动一块 LCD,在单片机上的做法是： 首先要了解 LCD 的规格，弄清楚怎么设置各个寄存器，比如设置 LCD 的时钟、分辨率、象素 划出一块内存给 LCD 使用 编写一个函数，实现在指定坐标描点。比如根据x、y 坐标在这块内存里找到这个象素对应的小区域，填入数据。基于操作系统时，我们首先是找到类似的驱动，弄清楚驱动结构，找到要修改的地方进行修改。下面是单片机操作 LCD 的代码： 初始化：void Tft_Lcd_Init(int type)/* 设置 LCD 控制器的控制寄存器 LCDCON15* 1. LCDCON1:* 设置 VCLK 的频率： VCLK(Hz) = HCLK

9、/(CLKVAL+1)x2* 选择 LCD 类型: TFT LCD*设置显示模式 : 16BPP*先禁止 LCD 信号输出* 2. LCDCON2/3/4:*设置控制信号的时间参数*设置分辨率，即行数及列数*现在，可以根据公式计算出显示器的频率：*当 HCLK=100MHz 时，* Rate = 1/(VSPW+1)+(VBPD+1)+(LIINEVAL+1)+(VFPD+1)x* (HSPW+1)+(HBPD+1)+(HFPD+1)+(HOZVAL+1)x* 2x(CLKVAL+1)/(HCLK)*= 60Hz* 3. LCDCON5:* 设置显示模式为 16BPP 时的数据格式 : 5:6

10、:5* 设置HSYNC、VSYNC脉冲的极性(这需要参考具体LCD的接口信号): 反转* 半字 (2 字节 ) 交换使能*/LCDCON1 = (CLKVAL_TFT_3202408) | (LCDTYPE_TFT5) | (BPPMODE_16BPP1) | (ENVID_DISABLE0);LCDCON2 = (VBPD_32024024) | (LINEVAL_TFT_32024014) | (VFPD_3202406) | (VSPW_320240);LCDCON3 = (HBPD_32024019) | (HOZVAL_TFT_3202408) | (HFPD_320240);LCD

11、CON4 = HSPW_320240;/ LCDCON5 = (FORMAT8BPP_56511) | (HSYNC_INV9) | (VSYNC_INV8) | /(HWSWP1);LCDCON5 = (FORMAT8BPP_56511) | (HSYNC_INV9) | (VSYNC_INV8) | (VDEN_INV 6) | (HWSWP22)1);LCDSADDR2 = LOWER21BITS(LCDBUFFER+ (LINEVAL_TFT_320240+1)*(HOZVAL_TFT_320240+1)*2)1);LCDSADDR3 = (0 19) & 0x1f;green = (

12、color 10) & 0x3f;blue = (color 3) & 0x1f;color = (red 11) | (green 5) | blue; /格式 5:6:5*addr = (UINT16) color; break;case 8:UINT8 *addr = (UINT8 *)fb_base_addr + (y * xsize + x);*addr = (UINT8) color;break;default:break;下面是在 Linux 的 LCD 驱动里修改的地方 (archarmmach-s3c2440mach-smdk2440.c) /* 320x240 */stat

13、ic struct s3c2410fb_mach_info smdk2440_lcd_cfg _initdata = .regs = .lcdcon1 = S3C2410_LCDCON1_TFT16BPP | S3C2410_LCDCON1_TFT | S3C2410_LCDCON1_CLKVAL(0x04),.lcdcon2 = S3C2410_LCDCON2_VBPD(1) | S3C2410_LCDCON2_LINEVAL(239) | S3C2410_LCDCON2_VFPD(5) | S3C2410_LCDCON2_VSPW(1),.lcdcon3 = S3C2410_LCDCON3

14、_HBPD(36) | S3C2410_LCDCON3_HOZVAL(319) | S3C2410_LCDCON3_HFPD(19),.lcdcon4 = S3C2410_LCDCON4_MVAL(13) | S3C2410_LCDCON4_HSPW(5),.lcdcon5 = S3C2410_LCDCON5_FRM565 |S3C2410_LCDCON5_INVVLINE |S3C2410_LCDCON5_INVV |S3C2410_LCDCON5_INVVDEN |S3C2410_LCDCON5_PWREN |S3C2410_LCDCON5_HWSWP,.gpccon = 0xaaaa56

15、aa,.gpccon_mask = 0xffffffff,.gpcup = 0xffffffff,.gpcup_mask = 0xffffffff,.gpdcon = 0xaaaaaaaa,.gpdcon_mask = 0xffffffff,.gpdup = 0xffffffff,.gpdup_mask = 0xffffffff,.fixed_syncs = 1,.type = S3C2410_LCDCON1_TFT,.width = 320,.height = 240,.xres = .min = 320,.max = 320,.defval = 320,.yres = .max = 240

16、,.min = 240,.defval = 240,.bpp = .min = 16,.max = 16,.defval = 16,;这并不表示代码 Linux 的驱动程序就比单片机的驱动程序好写，怎么在几万个文件中找到要修改的代码， 这也是需要艰苦的学习的。基于操作系统的驱动开发，既要懂得芯片的具体操作，也要理解操作系统的软 件结构。2.1.2 是否通用有些单片机厂家也给客户提供了大量的驱动程序，比如 USB HOST 驱动程序，这可以让客户很容易就可以 在它的上面编写程序读写 U 盘。但是客户写的这些程序，只能在这种芯片、这个驱动程序上使用；更换另 一种芯片后，即使芯片公司也提供了驱动程序

17、，但是接口绝对不一样，客户又得重新编写应用程序。 基于操作系统的驱动程序要遵循统一的接口，比如对于不同的芯片的USB HOST 驱动，它们都要向上提供一个相同的数据结构，在里面实现了各自的USB 操作。下面是 S3C2410/S3C2440 的 USB 驱动向上层提供的数据结构：static const struct hc_driver ohci_s3c2410_hc_driver = .deion = hcd_name,.product_desc = S3C24XX OHCI, .hcd_priv_size = sizeof(struct ohci_hcd),/* generic hardw

18、are linkage*/.irq = ohci_irq,.flags = HCD_USB11 | HCD_MEMORY,/* basic lifecycle operations*/.start = ohci_s3c2410_start,.stop = ohci_stop,.shutdown = ohci_shutdown,/* managing i/o requests and associated device resources */.urb_enqueue = ohci_urb_enqueue,.urb_dequeue = ohci_urb_dequeue,.endpoint_dis

19、able = ohci_endpoint_disable,/* scheduling support*/.get_number = ohci_get_,/* root hub support*/.hub_status_data = ohci_s3c2410_hub_status_data,.hub_control = ohci_s3c2410_hub_control,.hub_irq_enable = ohci_rhsc_enable,#ifdef CONFIG_PM.bus_suspend = ohci_bus_suspend,.bus_resume = ohci_bus_resume,#e

20、ndif.start_port_reset = ohci_start_port_reset,;下面是ATMEL公司的ARM芯片的USB驱动向上层提供的数据结构:/* / static const struct hc_driver ohci_at91_hc_driver = .deion = hcd_name, .product_desc = AT91 OHCI, .hcd_priv_size = sizeof(struct ohci_hcd),/* generic hardware linkage*/.irq = ohci_irq,.flags = HCD_USB11 | HCD_MEMORY

21、,/* basic lifecycle operations*/.start = ohci_at91_start,.stop = ohci_stop,.shutdown = ohci_shutdown,/* managing i/o requests and associated device resources */.urb_enqueue = ohci_urb_enqueue,.urb_dequeue = ohci_urb_dequeue,.endpoint_disable = ohci_endpoint_disable,/* scheduling support*/.get_number

22、 = ohci_get_,/* root hub support*/.hub_status_data = ohci_hub_status_data,.hub_control = ohci_hub_control,.hub_irq_enable = ohci_rhsc_enable, #ifdef CONFIG_PM.bus_suspend = ohci_bus_suspend,.bus_resume = ohci_bus_resume, #endif.start_port_reset = ohci_start_port_reset, ;基于通用性，即使是你自己写的Linux 驱动，简单到只是点

23、亮一个 LED，基于通用性”这个驱动也要向上提供统一的接口。下面是单片机 LED 驱动程序和 Linux 下的 LED 驱动程序的部分代码。单片机 LED 驱动程序：void led_init(void)将 LED 对应的 GPB5 引脚设为输出加载模式后，执行 ”cat /proc/devices ” 命令看到GPBCON = GPB5_out; /void led_on(void)GPBDAT &= (15);void led_off(void)GPBDAT |= (15);Linux 的 LED 驱动程序：#define DEVICE_NAME leds /* 的设备名称 */#defi

24、ne LED_MAJOR 231 /* 主设备号 */* 应用程序执行 ioctl(fd, cmd, arg) 时的第 2 个参数 */#define IOCTL_LED_ON 0#define IOCTL_LED_OFF 1/* 用来指定 LED 所用的 GPIO 引脚 */static unsigned long led_table = S3C2410_GPB5,S3C2410_GPB6,S3C2410_GPB7,S3C2410_GPB8,;/* 用来指定 GPIO 引脚的功能：输出 */static unsigned int led_cfg_table = S3C2410_GPB5_OU

25、TP,S3C2410_GPB6_OUTP,S3C2410_GPB7_OUTP,S3C2410_GPB8_OUTP,;/* 应用程序对设备文件 /dev/leds 执行 open(.) 时，* 就会调用 s3c24xx_leds_open 函数*/static int s3c24xx_leds_open(struct inode *inode, struct file *file) int i;for (i = 0; i 4) return -EINVAL;switch(cmd) case IOCTL_LED_ON:/ 设置指定引脚的输出电平为 0 s3c2410_gpio_setpin(led_tablearg, 0);return 0;case IOCTL_LED_OFF:/ 设置指定引脚的输出电平为 1 s3c2410_gpio_setpin(led_tablearg, 1