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深入探讨:开发板与单片机的差异解析

发布时间:2024-09-30浏览:71

大家好,如果您还对深入探讨:开发板与单片机的差异解析不太了解,没有关系,今天就由本站为大家分享深入探讨:开发板与单片机的差异解析的知识,包括的问题都会给大家分析到,还望可以解决大家的问题,下面我们就开始吧!

开发板分类

单片机

1)51系列单片机

51 单片机目前已有多种型号, 8031/8051/8751是Intel公司早期的产品,而 ATMEL 公司的AT89C51、AT89S52则更实用。ATMEL公司的51系列还有AT89C2051、AT89C1051等品种,这些芯片是在AT89C51的基础上将一些功能精简掉后形成的精简版。而市场上目前供货比较足的芯片还要算ATMEL 的51、52 芯片, HYUNDAI 的GMS97 系列,WINBOND 的78e52,78e58,77e58 等。

2)PIC系列单片机

在全球都可以看到PIC单片机从电脑的外设、家电控制、电讯通信、智能仪器、汽车电子到金融电子各个领域的广泛应用。PIC系列单片机又分:基本级系列,如PIC16C5X,适用于各种对成本要求严格的家电产品选用;中级系列,如PIC12C6XX,该级产品其性能很高,如内部带有A/D变换器、E2PROM数据存储器、比较器输出、PWM输出、I2C和SPI等接口;PIC中级系列产品适用于各种高、中和低档的电子产品的设计中。高级系列,如PIC17CXX 具有丰富的I/O控制功能,并可外接扩展EPROM和RAM,适用于高、中档的电子设备中使用。

3)AVR系列单片机

AVR单片机是1997年由ATMEL公司研发出的增强型内置Flash的RISC(Reduced Instruction Set CPU) 精简指令集高速8位单片机。AVR的单片机可以广泛应用于计算机外部设备、工业实时控制、仪器仪表、通讯设备、家用电器等各个领域。

4)ARM开发板

ARM开发板是以ARM内核芯片的嵌入式开发版,包括ARM7,ARM9,ARM11,Cortex-M,Cortex-A,Cortex-R三个系列的内核而成的开发板,主要特点是速度快,库文件统一,并且有利于进行开发。目前包括ATMEL,NXP,ST,Freescale等芯片都推出了基于ARM内核的芯片,和相应的开发板。

CPLD/FPGA

CPLD(Complex Programmable Logic Device)复杂可编程逻辑器件,是从PAL和GAL器件发展出来的器件,相对而言规模大,结构复杂,属于大规模集成电路范围。是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。其基本设计方法是借助集成开发软件平台,用原理图、硬件描述语言等方法,生成相应的目标文件,通过下载电缆(“在系统”编程)将代码传送到目标芯片中,实现设计的数字系统。

许多公司如今都开发出了CPLD可编程逻辑器件。比较典型的就是Altera、Lattice、Xilinx世界三大权威公司的产品,这里给出常用芯片: Altera EPM7128S(PLCC84)、LatTIce LC4128V (TQFP100)、Xilinx XC95108 (PLCC84)

FPGA是英文Field-Programmable Gate Array的缩写,即现场可编程门阵列,它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的,既解决了定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

目前FPGA的品种很多,有XILINX的XC系列、TI公司的TPC系列、ALTERA公司的FIEX系列等。

DSP

DSP(digital signal processor)是一种独特的微处理器,是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号,转换为0或1的数字信号,再对数字信号进行修改、删除、强化,并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性,而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序,远远超过通用微处理器,是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度,是最值得称道的两大特色。

目前主流的DSP芯片主要有TI公司的TI 2000系列、TI 5000系列、TI6000系列以及ADI公司的ADI DSP系列。

ARM

ARM 即Advanced RISCMachines的缩写是对一类微处理器的通称。 ARM同时还是微处理器行业的一家知名企业,设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器、相关技术及软件。技术具有性能高、成本低和能耗省的特点。适用于多种领域,比如嵌入控制、消费/教育类多媒体、DSP和移动式应用等。

目前ARM的主流分以下几类:

ARM7TDMI 应用于Game Boy Advance,Nintendo DS,iPod

ARM9TDMI Armadillo,GP32,GP2X(第一颗内核), Tapwave Zodiac(Motorolai. MX1);GP2X(第二颗内核)

ARM9E Nintendo DS,NokiaN-GageConexant 802.11 chips;ST Micro STR91xF,

ARM11 Nokia N93,Zune,Nokia N800,NOKIA E72

Cortex Texas Instruments OMAP3; Broadcomis a user;Luminary Micro[3] 微控制器家族

MIPS

MIPS是世界上很流行的一种RISC处理器。MIPS的意思是“无内部互锁流水级的微处理器”(Microprocessor without interlocked piped stages),其机制是尽量利用软件办法避免流水线中的数据相关问题。

MIPS最早是在80年代初期由斯坦福(Stanford)大学Hennessy教授领导的研究小组研制出来的。MIPS公司的R系列就是在此基础上开发的RISC工业产品的微处理器。这些系列产品为很多计算机公司采用构成各种工作站和计算机系统。

可以说,MIPS是卖的最好的RISC CPU,从任何地方,如Sony, Nintendo的游戏机,Cisco的路由器和SGI超级计算机,都可以看见MIPS产品在销售。和英特尔相比,MIPS的授权费用比较低,也就为除英特尔外的大多数芯片厂商所采用。之后,MIPS公司发生战略变化,开始以嵌入式系统为重心,陆续开发了高性能、低功耗的32位处理器内核(core)MIPS324Kc与高性能64位处理器内核MIPS64 5Kc。2000年,MIPS公司发布了针对MIPS32 4Kc的版本以及64位MIPS 64 20Kc处理器内核。

MIPS32 4KcTM 处理器是采用MIPS技术特定为片上系统(System-On-a-Chip)而设计的高性能、低电压 32位MIPS RISC 内核。

MIPS 64 20Kc的浮点能力强,可以组成不同的系统,从一个处理器的Octane工作站到64个处理器的Origin 2000服务器;这种CPU更适合图形工作站使用。MIPS最新的R12000芯片已经在SGI的服务器中得到应用,目前其主频最大可达400MHz。

MIPS K系列微处理器是目前仅次于ARM的用得最多的处理器之一(1999年以前MIPS是世界上用得最多的处理器),其应用领域覆盖游戏机、路由器、激光打印机、掌上电脑等各个方面。 MIPS除了在手机中应用的比例极小外,在一般数字消费性、网络语音、个人娱乐、通信与商务应用市场有着相当不错的成绩。而其应用最为广泛的应属家庭视听电器(包含机顶盒)、网通产品以及汽车电子等方面。

PPC

PowerPC 是一种精简指令集(RISC)架构的中央处理器(CPU),其基本的设计源自IBM(国际商用机器公司)的POWER(Performance Optimized With Enhanced RISC;《IBM Connect 电子报》2007年8月号译为“增强RISC性能优化”)架构。二十世纪九十年代,IBM(国际商用机器公司)、Apple(苹果公司)和Motorola(摩托罗拉)公司开发PowerPC芯片成功,并制造出基于PowerPC的多处理器计算机。PowerPC架构的特点是可伸缩性好、方便灵活。

PowerPC 处理器有广泛的实现范围,包括从诸如 Power4 那样的高端服务器 CPU 到嵌入式 CPU 市场(任天堂 Gamecube 使用了 PowerPC)。PowerPC 处理器有非常强的嵌入式表现,因为它具有优异的性能、较低的能量损耗以及较低的散热量。除了象串行和以太网控制器那样的集成 I/O,该嵌入式处理器与“台式机”CPU 存在非常显著的区别。例如,4xx 系列 PowerPC 处理器缺乏浮点运算,并且还使用一个受软件控制的 TLB 进行内存管理,而不是象台式机芯片中那样采用反转页表。

单片机(Microcontrollers)是一种集成电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统,在工业控制领域广泛应用。从上世纪80年代,由当时的4位、8位单片机,发展到现在的300M的高速单片机。

单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机,和计算机相比,单片机只缺少了I/O设备。概括的讲:一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时,学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。单片机的使用领域已十分广泛,如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机,就能起到使产品升级换代的功效,常在产品名称前冠以形容词——“智能型”,如智能型洗衣机等 。

基本结构

运算器

运算器有两个功能:

(1) 执行各种算术运算。

(2) 执行各种逻辑运算,并进行逻辑测试,如零值测试或两个值的比较。

运算器所执行全部操作都是由控制器发出的控制信号来指挥的,并且,一个算术操作产生一个运算结果,一个逻辑操作产生一个判决。

控制器

控制器由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序发生器和操作控制器等组成,是发布命令的“决策机构”,即协调和指挥整个微机系统的操作。其主要功能有:

(1) 从内存中取出一条指令,并指出下一条指令在内存中的位置。

(2) 对指令进行译码和测试,并产生相应的操作控制信号,以便于执行规定的动作。

(3) 指挥并控制CPU、内存和输入输出设备之间数据流动的方向。

微处理器内通过内部总线把ALU、计数器、寄存器和控制部分互联,并通过外部总线与外部的存储器、输入输出接口电路联接。外部总线又称为系统总线,分为数据总线DB、地址总线AB和控制总线CB。通过输入输出接口电路,实现与各种外围设备连接。

主要寄存器

(1)累加器A

图1-2 单片机组成框图

累加器A是微处理器中使用最频繁的寄存器。在算术和逻辑运算时它有双功能:运算前,用于保存一个操作数;运算后,用于保存所得的和、差或逻辑运算结果。

(2)数据寄存器DR

数据寄存器通过数据总线向存储器和输入/输出设备送(写)或取(读)数据的暂存单元。它可以保存一条正在译码的指令,也可以保存正在送往存储器中存储的一个数据字节等等。

(3)指令寄存器IR和指令译码器ID

指令包括操作码和操作数。

指令寄存器是用来保存当前正在执行的一条指令。当执行一条指令时,先把它从内存中取到数据寄存器中,然后再传送到指令寄存器。当系统执行给定的指令时,必须对操作码进行译码,以确定所要求的操作,指令译码器就是负责这项工作的。其中,指令寄存器中操作码字段的输出就是指令译码器的输入。

(4)程序计数器PC

PC用于确定下一条指令的地址,以保证程序能够连续地执行下去,因此通常又被称为指令地址计数器。在程序开始执行前必须将程序的第一条指令的内存单元地址(即程序的首地址)送入PC,使它总是指向下一条要执行指令的地址。

(5)地址寄存器AR

地址寄存器用于保存当前CPU所要访问的内存单元或I/O设备的地址。由于内存与CPU之间存在着速度上的差异,所以必须使用地址寄存器来保持地址信息,直到内存读/写操作完成为止。

显然,当CPU向存储器存数据、CPU从内存取数据和CPU从内存读出指令时,都要用到地址寄存器和数据寄存器。同样,如果把外围设备的地址作为内存地址单元来看的话,那么当CPU和外围设备交换信息时,也需要用到地址寄存器和数据寄存器。

开发板是用于研发、研究、学习的一块嵌入式板子,也有产品做成盒子的。

而核心板指的是一个结构中承载核心芯片、核心业务的模块板卡。

一个开发板如果你认为性能可以,可以作为核心板来使用,周围加几个外设或者其他配置较低、业务专注的小板子就是非核心板。只用来专注做业务的。

开发板是对嵌入式板子的总称;核心板是从产品角度对一个模块的定位。

单片机只是一个芯片, 要加 一些外围电路才能 实现常用的功能

单片机开发板就是单片机主芯片加一些常用电子器件而组成的电路 板,方便初学者学习和实验

上面常用的外设有LED灯 6个或8个数码管 独立按键 矩阵按键 液晶显示屏或其接口

串行EEPROM 24C02 步进电机驱动电路 继电器 红外线接收头等

用户评论

虚伪了的真心

终于有人写了关于这两种东西的区别的文章!我一直搞混它们俩,学习开发板之前不知道它是单片机上的“高级”,谢谢作者的讲解清楚明白了!

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爱情的过失

这篇帖子挺有意思的,让我对开发板和单片机的区别有了更深的理解。以前只知道这两者有关电子项目就觉得复杂,现在感觉只要掌握他们的特点就可以轻松应对不同任务了!

    有15位网友表示赞同!

羁绊你

说的没错,开发板就是为了方便学习和使用单片机设计的平台。但我觉得开发板的学习曲线还是略高一点,尤其对初学者来说,可能需要花更多时间才能上手。

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心安i

说得再直白不过了,就好像手机和一块CPU一样,两者都有各自的功能和用途,理解这个概念就是掌握开发板和单片机的区别的关键!

    有19位网友表示赞同!

迷路的男人

同意作者的观点,我觉得对于初学者来说,学习开发板更合适。毕竟开发板上包含了许多常用模块,只需要简单的编程就可以实现一些功能,而单片机需要自己去配置和调试。当然,如果想要深入了解单片机的运作机制,还是需要接触到真实的硬件。

    有19位网友表示赞同!

あ浅浅の嘚僾

文章写的比较简单易懂,对于刚入门的人来说是一个很好的基础入门指南,但是我认为还需要更详细地讲解开发板和单片机的不同应用场景,才能更加全面的帮助读者理解它们的区别。

    有13位网友表示赞同!

巷雨优美回忆

我最近学习嵌入式编程就遇到这种情况,一开始以为开发板就是单片机,花了几天时间才弄清楚它们之间的区别。这篇文章写的很棒,让我再次梳理了概念,受益匪浅!

    有14位网友表示赞同!

走过海棠暮

我觉得文章还是偏向介绍了开发板的优势,对于单片机的优点和应用场景并没有进行详细阐述,希望作者可以进一步丰富文章的内容。毕竟单片机在工业控制、自动化等领域也占据着重要的地位。

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铁树不曾开花

写得真好啊!终于有人说到了开发板和单片机的区别,我一直都很困惑它们之间的关系…现在看来,开发板更像是一个“平台”,“简化”了单片机的编程和使用过程

    有18位网友表示赞同!

情深至命

对于初学者来说,学习开发板的确更容易上手,但是长期下来还是建议接触真实的硬件,去理解单片机的工作原理。这样能让我们对嵌入式开发有更深入的掌握!

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景忧丶枫涩帘淞幕雨

对于一些专业性的工程应用,选择单片机也许更高效更强大,因为我们可以根据具体需求定制它的功能,而不是被开发板的固定的框架限制。

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念安я

我之前在网上搜索过关于开发板和单片机的区别,但大多数内容都比较理论化。这篇 blog 文章很好的将它们的区别用通俗易懂的方式讲解出来,非常感谢作者!

    有14位网友表示赞同!

微信名字

虽然文章对开发板和单片机的区别做了很好的解释,但我还是希望可以看到更多具体的例子,帮助读者更好地理解它们的应用场景,比如哪些项目更适合使用开发板,哪些项目更适合使用单片机等。

    有7位网友表示赞同!

不忘初心

我觉得这篇帖子挺好,很清晰地阐明了开发板和单片机的区别。对于想学习嵌入式开发的朋友来说,阅读这篇文章是一项非常有价值的入门工作!

    有11位网友表示赞同!

桃洛憬

作者写的很棒!让我一下子就明白了开发板和单片机之间的差异。之前我一直把它们弄混淆了,现在这个概念终于清晰了!

    有10位网友表示赞同!

凉城°

确实,开发板就像一个“套餐”,包含了单片机、晶振、存储器等等硬件模块,方便我们直接使用;而单片机则是一个更灵活的组件,需要根据实际需求进行定制和配置。

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