首先，“嵌入式”是一個(gè)概念。沒(méi)有準(zhǔn)確的定義。每本書(shū)都有自己的定義。但主要思想是一樣的，就是嵌入式系統(tǒng)相對(duì)于PC這樣的通用系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，是一個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特殊系統(tǒng)，在硬件和軟件上只保留了必要的部分，而不必要的部分被裁剪掉了。因此，嵌入式系統(tǒng)一般具有可移植性、低功耗、性能單一的特點(diǎn)。

然后，屬于嵌入式系統(tǒng)范疇的單片機(jī)、DSP、FPGA都是用來(lái)達(dá)到一定目的的工具。

硬件工程師在哪里學(xué)？

單片機(jī):通常不用操作系統(tǒng)，用于簡(jiǎn)單控制，如電梯，空調(diào)節(jié)等。

Dsp:用于復(fù)雜計(jì)算，如離散余弦變換、快速傅里葉變換等。它經(jīng)常用于圖像處理和數(shù)碼相機(jī)等設(shè)備。

Arm:英國(guó)芯片設(shè)計(jì)公司，但不生產(chǎn)芯片。只賣知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

Fpga:現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列。用硬件描述語(yǔ)言(Verilog或VHDL)完成的電路設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的綜合和布局，可以快速燒錄到FPGA中進(jìn)行測(cè)試。是現(xiàn)代IC設(shè)計(jì)驗(yàn)證技術(shù)的主流。

嵌入式系統(tǒng)與臺(tái)式電腦相比，可以量身定制，外形各異，可能在尺寸、功耗、成本等方面有所限制，實(shí)時(shí)性要求較高，如示波器、手機(jī)、平板電腦、自動(dòng)洗衣機(jī)、路由器、數(shù)碼相機(jī)等。在這些設(shè)備中，雖然沒(méi)有臺(tái)式機(jī)，但有一個(gè)或多個(gè)嵌入式系統(tǒng)在工作。

根據(jù)對(duì)象系統(tǒng)的功能復(fù)雜度和計(jì)算復(fù)雜度，提供不同的選擇。對(duì)于一個(gè)簡(jiǎn)單的用于家電控制的嵌入式系統(tǒng)，用一個(gè)簡(jiǎn)單的8位微控制器就夠了，便宜又好。對(duì)于手機(jī)和游戲機(jī)來(lái)說(shuō)，需要使用32位ARM和DSP芯片。FPGA是更面向硬件的實(shí)現(xiàn)。

所以要通過(guò)學(xué)習(xí)成為一名硬件工程師，首先要從單片機(jī)開(kāi)始，然后學(xué)習(xí)ARM和DSP。

詳細(xì)介紹市場(chǎng)上七種主流單片機(jī)

現(xiàn)在微控制器鋪天蓋地，五花八門，讓開(kāi)發(fā)者應(yīng)接不暇，發(fā)展迅速。從80年代開(kāi)始，他們從4位、8位發(fā)展到各種高速微控制器。

51單片機(jī)

51單片機(jī)之所以變得經(jīng)典好用，原因如下:

特征:

1.從內(nèi)部硬件到軟件有一個(gè)完整的逐位操作系統(tǒng)，叫做位處理器。處理對(duì)象不是字或字節(jié)，而是位。它不僅可以處理芯片上的一些特殊功能寄存器，如傳送、設(shè)置、清除、測(cè)試，還可以進(jìn)行位的邏輯運(yùn)算。它的功能非常齊全，使用方便。

2.同時(shí)在片內(nèi)RAM段專門開(kāi)了一個(gè)雙功能地址段，使用起來(lái)極其靈活。這個(gè)功能無(wú)疑為用戶提供了極大的便利。

3.乘除指令，給編程帶來(lái)方便。很多8位微控制器沒(méi)有乘法功能，所以做乘法的時(shí)候編譯一個(gè)子程序調(diào)用非常不方便。

STM32單片機(jī)

ST廠商推出的STM32系列單片機(jī)，業(yè)內(nèi)所有朋友都知道，是一系列性價(jià)比超高的單片機(jī)，應(yīng)該沒(méi)有人，功能極其強(qiáng)大。

它基于ARM Cortex-M內(nèi)核，專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用而設(shè)計(jì)，其強(qiáng)大的功能主要表現(xiàn)在:

特征:

1.核心:ARM32位Cortex-M3CPU，最高工作頻率72MHz，1.25DMIPS/MHz，單周期乘法，硬件除法

2.內(nèi)存:片上集成32-512KB閃存。6-64KB靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器

3.調(diào)試模式:串行調(diào)試(SWD)和JTAG接口。多達(dá)112個(gè)快速輸入/輸出端口、多達(dá)11個(gè)定時(shí)器和多達(dá)13個(gè)通信接口

外圍接口控制器

PIC單片機(jī)系列是Microship的產(chǎn)品，分為基礎(chǔ)級(jí)、中級(jí)和高級(jí)三個(gè)級(jí)別。PIC單片機(jī)系列是目前市場(chǎng)份額增長(zhǎng)最快的單片機(jī)之一。CPU采用RISC結(jié)構(gòu)，分別有33、35、58條指令，是一個(gè)簡(jiǎn)化的指令集。

特點(diǎn):

1.它具有工作電壓低、功耗低、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)的特點(diǎn)。

2.置1時(shí)，處于輸入狀態(tài)，無(wú)論引腳是高電平還是低電平，都處于高阻抗?fàn)顟B(tài)；當(dāng)設(shè)置為0時(shí)，它處于輸出狀態(tài)。無(wú)論引腳處于什么水平，都處于低阻狀態(tài)，具有相當(dāng)大的驅(qū)動(dòng)能力。低電平吸電流可達(dá)25mA，高電平輸出電流可達(dá)20mA。與51系列相比，這是一大優(yōu)勢(shì)

3.它可以直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示，外部電路簡(jiǎn)單。其A/D為10位，能滿足精度要求。具備在線調(diào)試和編程(ISP)功能。

AVR微控制器

AVR單片機(jī)是Atmel公司推出的比較新的單片機(jī)，具有高性能、高速度、低功耗的特點(diǎn)。它取消機(jī)器周期，以時(shí)鐘周期作為指令周期，實(shí)現(xiàn)流水線操作。

AVR單片機(jī)的指令是用字的，大部分指令都是單周期指令。在單個(gè)周期內(nèi)，可以執(zhí)行該指令的功能，同時(shí)讀取下一條指令。

通常時(shí)鐘頻率為4 ~ 8 MHz，因此最短的指令執(zhí)行時(shí)間為250 ~ 125 ns。AVR單片機(jī)最近能成為熱點(diǎn)單片機(jī)，其主要特點(diǎn)是:

1.AVR系列沒(méi)有類似累加器A的結(jié)構(gòu)，但主要通過(guò)R16~R31寄存器實(shí)現(xiàn)A的功能。

2.AVR的專用寄存器集中在00 ~ 3f的地址范圍內(nèi)，使用起來(lái)比PIC更方便，不用先選擇存儲(chǔ)體。

3.3的輸入/輸出引腳。AVR類似于PIC，它也有一個(gè)控制輸入或輸出的方向寄存器。輸出狀態(tài)下，高電平輸出電流約10mA，低電平吸電流20mA。雖然這點(diǎn)不如PIC，但還是比51系列好…

STC微控制器

說(shuō)到STC單片機(jī)，有人會(huì)說(shuō)STC可以算是主流，估計(jì)會(huì)被噴~ ~我們是基于它是國(guó)內(nèi)比較好的單片機(jī)。

STC單片機(jī)是洪晶生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)周期單片機(jī)。說(shuō)白了就是STC單片機(jī)是51和AVR的組合。有人說(shuō)AVR是51的替代品，但是AVR單片機(jī)現(xiàn)場(chǎng)控制和C語(yǔ)言編寫(xiě)有很大區(qū)別。特征:

1.下載燒錄程序的串口方便易用。它有很多學(xué)習(xí)資料和視頻。最著名的是杜老師的視頻。很多對(duì)單片機(jī)感興趣的朋友都是通過(guò)這個(gè)視頻入門的。同時(shí)具有寬電壓:5.5 ~ 3.8 V，2.4 ~ 3.8 V，低功耗設(shè)計(jì):空空閑模式，掉電模式(可被外部中斷喚醒)

2.STC單片機(jī)在應(yīng)用中編程，調(diào)試方便。10位AD，內(nèi)置EEPROM，可工作在1T/機(jī)周期，速度是傳統(tǒng)51單片機(jī)的8~12倍，價(jià)格也更便宜

3.4通道捕獲/比較單元，STC12C2052AD系列為2通道，也可用于實(shí)現(xiàn)4個(gè)定時(shí)器或4個(gè)外部中斷，2個(gè)硬件16位定時(shí)器，兼容普通8051定時(shí)器...