学习嵌入式单片机需要学习哪些内容？

进修嵌入式须要那些内容？

C语言

C语言是嵌入式的重中之重，Linux操作系统就是用C达到的，包含安卓系统的底层也是C语言达到的，根底不牢，地动山摇，一定要打好根底。

C语言进修过程中重点要放在指针，构造体，文件的处理，数组等。在进修过程中，一定要多写代码，代码只看是看不会的。

遇到错误不要怕麻烦，善于运用搜索工具。要知道，你遇到的问题他人肯定也会遇到过，一般在网上一搜就会有答案。

最后，要多调试程序，熟悉调试的过程。程序三分写，七分调，没有谁的程序是能够一遍写对的。而且，多调试程序也能够让我们了解程序详细是怎么样执行的。

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接着前几期关于嵌入式常见的误解

稳定性要求高

大局部嵌入式软件都对程序的长期稳定运行有较高的要求。假如手机经常几个月开机，通讯设备则要求24*7正常运行，即便是通讯上的测试设备也要求至少正常运行8小时。为了稳定性的宗旨，有一些比较常用的设计伎俩：

1.将不同的任务分布在独立的进程中。优秀的模块化设计是重要关键

2.Watch Dog, Heart beat，重新启动失效的进程。

3.完善而统一的日志系统以快捷定位问题。嵌入式设备一般缺少乏有力的调试器，日志系统尤其重要。

将错误孤立在最小的范围内，避免错误的扩散和连锁反应。核心代码要经过充分的验证，对非核心代码，能够在监控或者沙盒中运行，避免其破坏整个系统。

举例，Symbian上的GPRS访问受不同硬件和操作系统版本影响，功能不是非常稳定。其中有一个版本上当关闭GPRS连接时一定会崩溃，而且属于known issue。将GPRS连接，HTTP协议处理，文件下载等操作独立到一个进程中，虽然每次操作完毕该进程都会崩溃，对用户却没有影响。

双备份这样的伎俩较少采用

内存不足

虽然当今的嵌入式系统的内存比之以K计数的时代已经有了很大的提高，但是随着软件规模的增长，内存不足的问题依然时时困扰着系统架构师。有一些原则，架构师在进行设计决策的时候能够参照：

虚拟内存技术

有一些嵌入式设备须要处理宏大的数据量，而这些数据不可能全部装入内存中。一些嵌入式操作系统不提供虚拟内存技术，假如WinCE4.2每个程序最多只能运用32M内存。对这样的应用，架构师应该特别设计自己的虚拟内存技术。所谓的虚拟内存技术的核心是，将暂时不太可能运用的数据移出内存。这波及到一些技术点：

1.引用计数，正在运用的数据不能移出。

2.运用预测，预测下一个阶段某个数据的运用可能性。基于预测移出数据或者提前装入数据。

3.占位数据/对象。

4.高速缓存。在复杂数据结果下缓存高频次运用的数据，直接访问。

5.快捷的持久化和装载。

下图是一个全国电信机房管理系统的界面示意图：

每个节点下都有大量的数据须要装载，能够运用上述技术将内存占用降到最低。

两段式构造

在内存有限的系统里，对象构造失败是必需要处理的问题,失败的理由中最常见的则是内存不足（现实中上这也是对PC平台的要求，但是在现实中中往往忽略，由于内存实在便宜）。两段式构造就是一种常用而有效的设计。举例来说：

当创建CMyCompoundClass的时候会发生什么呢？

CMyCompoundClass* myCompoundClass = new CMyCompoundClass;

1.为CMyCompoundClass的对象分配内存

2.调用CMyCompoundClass对象的构造函数

3.在构造函数中创建一个CMySimpleClass的实例

4.构造函数完毕返回

一切看起来都很简略，但是假如第三步创建CMySimpleClass对象的时候发生内存不足的错误怎么办呢？构造函数没法返回任何错误信息以提示调用者构造没有成功。调用者于是获得了一个指向CMyCompoundClass的指针，但是这个对象并没有构造完整。

假如在构造函数中抛出异常会如何呢？这是个著名的噩梦，由于析构函数不会被调用，在创建CMySimpleClass对象之前假如分配了资源就会泄露。关于在构造函数中抛出异常能够单讲一个小时，但是有一个建议是：尽量避免在构造函数中抛出异常。

所以，运用两段式构造法是一个更好的选择。简略的说，就是在构造函数避免任何可能产生错误的动作，假如分配内存，而把这些动作放在构造完成之后，调用另一个函数。

假如:

这样能够保证当Construct不成功的时候释放已经分配的资源。

在最重要的手机操作系统Symbian上，二段式构造法普遍运用。

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到底什么是嵌入式？什么是单片机？

来源：本文经鲜枣课堂授权转载，谢谢。

大家好，我是小枣君。

凡是从事计算机或电子信息相关领域工作的童鞋，一定都听说过嵌入式 和单片机 吧？

很多人应该知道，这两个名词和硬件系统有着非常密切的关系。一听到它们，就容易让人联想到插满芯片和针脚的电路板：

但是，如果要问具体什么是嵌入式，什么是单片机，它们之间究竟有什么区别，我相信大部分人并不能解释清楚。

今天，小枣君就给大家做一个入门科普，揭秘上述问题的答案。与此同时，我还会给大家介绍一下，我们经常听说的51、STM32，究竟是什么。

什么是嵌入式

首先，我们来看看什么是嵌入式。

嵌入式，一般是指嵌入式系统，英文叫作：embedded system。嵌入式开发，其实就是对嵌入式系统的开发。

IEEE（美国电气和电子工程师协会）对嵌入式系统的定义是：“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”。

国内学术界的定义更为具体一些，也更容易理解：

嵌入式系统，是以应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。

以应用为中心，说明嵌入式系统是有明确实际用途的。以计算机技术为基础，说明它其实就是一种特殊的计算机。软硬件可裁剪，说明它有很强的灵活性和可定制能力。

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：

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：

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CPU，中间是RAM，然后还有ROM、网卡、串口、电源等等。可以看出，嵌入式系统麻雀虽小，五脏俱全。

什么是单片机

嵌入式系统的核心，就是嵌入式处理器。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（Micro Control Unit）

MCU内部集成ROM/RAM、总线逻辑、定时/计数器、看门狗、I/O、串口、A/D、D/A、FLASH等。典型代表是8051、8096、C8051F等。

嵌入式DSP处理器（Digital Signal Processor）

DSP处理器专门用于信号处理，在系统结构和指令算法进行了特殊设计。在数字滤波、FFT、频谱分析中广泛应用。典型代表是TI（德州仪器）公司的TMS320C2000/C5000系列。

嵌入式微处理器MPU（Micro Processor Unit）

MPU由通用处理器演变而来，具有较高的性能，拥有丰富的外围部件接口。典型代表是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，就属于上述的第一种——MCU（嵌入式微控制器）。

我们来详细介绍一下它。

单片机，又称为单片微控制器，英文叫Single-Chip Microcomputer。

它其实就是一种集成电路芯片，是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，塞进一块硅片上，变成一个超小型的计算机。

这么说来，单片机不就是一个嵌入式系统？别急，我们往下看。

“单片机”其实是一种古老的叫法。以前半导体工艺技术不成熟，不同的功能无法做进一个芯片（Chip），所以会有多片机。现在半导体技术早已非常发达，所以不存在多片机。但是，“单片机”的叫法却一直延用至今。

很多高校老师喜欢强调单片机姓“单”，除了指单片机只是一个硅片之外，更多是指单片机的功能单一，它是完成运算、逻辑控制、通信等功能的单一模块。即便它性能再强大，功能依然是单一的。

单片机技术从上世纪70年代末诞生，早期的时候是4位，后来发展为8位，16位，32位。它真正崛起，是在8位时代。8位单片机功能很强，被广泛应用于工业控制、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 。我来介绍一下它们究竟是什么。

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。它们的始祖，是Intel（英特尔）的8004单片机。

注意，51单片机并不全是英特尔公司的产品。包括ATMEL（艾德梅尔）、Philips（飞利浦）、华邦、Dallas（达拉斯）、Siemens（西门子）、STC（国产宏晶）等公司，也有很多产品属于51单片机系列。

ATMEL公司的51单片机，AT89C51

这是一个51单片机的开发板，中间那个芯片才是51单片机

51单片机曾经在很长时间里都是市面上最主流、应用最广泛的单片机，占据大量的市场份额。

51单片机其实放在现在毫无技术优势，是一种很老的技术。之所以它的生命力顽强，除了它曾经很流行之外，还有一个原因，就是英特尔公司彻底开放了51内核的版权。

所以，无论任何单位或个人，都可以毫无顾忌地使用51单片机，不用付费，也不用担心版权风险。

此外，51单片机拥有雄厚的存量基础和群众基础。很多老项目都是用的51单片机，出于成本的考虑，有时候只能继续沿用51单片机的技术进行升级。而且，很多老一辈的工程师，都精通51单片机开发技术。所以，51单片机的生命力得以不断延续。

再来看看STM32。

STM32，是意法半导体公司推出的基于ARM Cortex-M内核的通用型单片机。

STM32单片机

意法半导体（STMicroelectronics）是世界最大的半导体公司之一，于1987年6月成立，是由意大利的SGS微电子公司和法国Thomson半导体公司合并而成。1998年5月，SGS-THOMSON Microelectronics 将公司名称改为意法半导体有限公司。

意法半导体LOGO

ARM公司以前小枣君给大家介绍过。它是目前全球做芯片设计最厉害的公司之一，利用手机芯片的快速发展而崛起，占有物联网市场极大的份额。

在单片机领域，ARM的Cortex-M内核拥有压倒性的优势，已经成为绝对的主流。很多半导体公司都放弃了自己原先的架构，转做ARM架构的单片机。

STM32单片机开发板

STM32的硬件配置可以满足大部分的物联网开发需求，开发工具和相关的文档资料齐全，已经成为目前单片机学习的首选对象。

嵌入式和单片机的区别

说到这里，我们来看看，嵌入式和单片机的区别到底是什么。

从前文的介绍来看，嵌入式系统是一个大类，单片机是其中一个重要的子类。嵌入式系统像是一个完整的计算机，而单片机更像是一个没有外设的计算机。

以前单片机包括的东西并不算多，两者的硬件区别较为明显。但是，随着半导体技术的突飞猛进，现在各种硬件功能都能被做进单片机之中。所以，嵌入式系统和单片机之间的硬件区别越来越小，分界线也越来越模糊。

于是，人们倾向于在软件上进行区分。

从软件上，行业里经常把芯片中不带MMU（memory management unit，内存管理单元）从而不支持虚拟地址，只能裸奔或运行RTOS（实时操作系统，例如ucos、华为LiteOS、RT-Thread、freertos等）的system，叫做单片机（如STM32、NXP LPC系列、NXP imxRT1052系列等）。而把芯片自带MMU可以支持虚拟地址，能够跑Linux、Vxworks、WinCE、Android这样的“高级”操作系统的system，叫做嵌入式。

在某些时候，单片机本身已经足够强大，可以作为嵌入式系统使用。它的成本更低，开发和维护的难度相对较小，尤其是针对一些针对性更强的应用。而嵌入式系统理论上性能更强，应用更广泛，但复杂度高，开发难度大。

嵌入式和单片机的学习价值

最后我们来说一说嵌入式和单片机的学习价值，到底有没有必要学习嵌入式和单片机。

最近这些年，有一句话被广泛传播，那就是——“软件为王”。人们普遍认为软件知识的价值远远大于硬件，而学习软件，从事软件方向，会更容易找到工作，找到更高收入、更有前途的工作。

而嵌入式和单片机，往往被归为“硬件”方向，遭人“嫌弃”。加上嵌入式和单片机的学习难度较大，学习周期很长，需要漫长的“煎熬”，所以越来越多的人放弃这条路。

小枣君认为这种想法是不正确的。

首先，嵌入式和单片机并不是纯“硬件”类方向。前面我也说了，它们是软件和硬件的紧密结合。

如果你想学好嵌入式和单片机，只懂数字电路和微机接口这样的硬件知识是不够的，你更需要学习的，是汇编、C/C++语言、数据结构和算法知识。

拥有软硬结合的能力，远远比单纯掌握某种程序开发语言更有价值。

其次，嵌入式和单片机拥有广泛的应用场景，在各个领域都有项目需求和人才需求。

根据权威部门统计，目前我们国家每年的嵌入式人才缺口高达50万。尤其是嵌入式软件开发，是未来几年最热门和最受欢迎的职业之一。具有10年工作经验的高级嵌入式工程师，年薪可以达到30-50万元左右。

而且我们国家现在正在大力发展芯片产业，也会带动嵌入式人才的就业，提升待遇。

随着5G的全面启动，整个社会正在向“万物互联”的方向发展。物联网技术也将迎来前所未有的历史机遇。嵌入式和单片机技术是物联网技术的重要组成部分，也将进入发展的快车道。

因此，尽管学习过程会比较艰辛，小枣君仍然建议有志青年关注这一赛道。技术越难，过程越苦，越有利于构建竞争壁垒。到了后期，个人价值可以得到进一步的体现。

*免责声明：本文由作者原创。文章内容系作者个人观点，半导体行业观察转载仅为了传达一种不同的观点，不代表半导体行业观察对该观点赞同或支持，如果有任何异议，欢迎联系半导体行业观察。

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