每天5分鐘嵌入式系統學習：基礎與硬件
第1講：嵌入式系統概述
- 基本概念
- 由來
- 發展歷史
- 分類及特點
- 學習困惑
- 知識體系
- 學習建議
- 微控制器MCU簡介
- 應用處理器MAP簡介
定義
嵌入式系統是嵌入式計算機系統的簡稱，有多種多樣的定義，但本質是相同的。
嵌入式系統是一種計算機硬件和軟件組合，也許還有機械裝置，用於實現一個特定功能。在某些特定情況下，嵌入式系統是一個大系統或產品的一部分。
----美國Jack等編著的《嵌入式系統詞典》
該詞典還給出了示例展示，如微波爐、智能手機、全球定位系統等等。
通過與通用計算機的比對，可以更形象的理解嵌入式計算機系統。
通用計算機定義
計算機硬件和軟件的組合，用作通用計算平臺。個人計算機PC是現代最流行的通用計算機。
總的來說，可以從計算機本身的角度概括表述嵌入式系統：它是不以計算機面目出現的“計算機”，這個計算機系統隱含在各類具體的產品之中，這些產品中，計算機程序起到了重要的作用。
發展簡史
1976年，Intel公司推出了世界上第一個單片微型計算機MCS-48，開創了將諸如ROM、RAM、定時器等CPU外部資源，與CPU一起集成到一個硅片上生產的時代，至今8位MCS-51單片機還有一定的市場。
1984年，Intel推出了16位8096系列並將之稱為嵌入式微控制器，這可能是“嵌入式”一詞第一次在微處理器領域出現。這個時期，NXP、TI等公司陸續推出了不少微控制器產品，功能也不斷變強，也逐步支持了實時操作系統。
隨著大規模集成電路的發展，將數字信號處理器DSP、RISC處理器、存儲器、I/O、半定製電路集中到單芯片的產品SoC中。
值得一提的是，ARM微處理器的出現，較快地促進了嵌入式系統的發展。
ARM究竟是什麼呢？我們來了解一下。
何為ARM?
ARM是Advanced RISC Machines的縮寫。
（1）公司的名稱
（2）對一類微處理器的簡稱
（3）一種技術的簡稱
ARM簡介
1985年，第一個RAM原型在英國劍橋誕生，1990年成立了ARM公司。
現在ARM在嵌入式領域佔有重要地位，ARM公司本身並不生產芯片，而是採用轉讓許可證由合作伙伴生產芯片。
2004年開始，RAM公司在經典處理器RAM11以後不再使用數字命名處理器，而統一改用“Cortex”命名，並分為A、M和R三類，旨在為各種不同的市場提供服務。
Cortex-A：應用處理器系列
Cortex-M：微控制器系列
Cortex-R：實時處理器系列
2016年，推出了Cortex-R8實時處理器。
那麼，面對各種各樣的嵌入式系統，如何分類呢？
嵌入式系統分類
按照應用範圍，分為電子系統智能化的微控制器類和計算機應用延伸的應用處理器。
微控制器面向測控領域，注重軟硬件協同，應用處理器面向平板電腦、智能手機、電視機頂盒，以軟件為主。
嵌入式系統的特點
嵌入式系統是不單獨以計算機的面目出現的計算機系統，它的開發需要專用工具和特殊方法。
使用MCU設計的嵌入式系統，數據與程序空間採用不同存儲介質，開發嵌入式系統涉及軟件、硬件及應用領域的知識等。
學習困惑
選擇芯片時是選微控制器還是應用處理器？
在操作系統方面，是無操作系統、實時操作系統，還是一般的嵌入式操作系統？
硬件與軟件如何平衡？
建議
使用微控制器作為入門芯片，開始階段，不學習操作系統，著重打好底層驅動的軟硬件基礎。
關於軟硬件平衡問題應注意：嵌入式系統與硬件緊密相關，是軟件與硬件的綜合體，沒有對硬件的理解就不可能寫好嵌入式軟件。同樣，沒有對軟件的理解，也不可能設計好嵌入式硬件。
知識體系
簡要地概括為芯片最小硬件系統及軟件最小系統，各個底層模塊驅動構件的使用方法及構件的製作方法。
在掌握驅動構件基礎上遵循軟件工程原則的應用軟件的開發方法，掌握嵌入式基本調試方法等等。
學習建議
（1）要遵循“先易後難，由淺入深”的原則，打好軟硬件基礎；
（2）要充分理解知識要素，掌握底層驅動構件的使用方法；
（3）應該基本掌握底層驅動構件的製作方法；
（4）掌握單步跟蹤調試、打樁調試、printf輸出調試等調試手段
（5）日積月累，勤學好問，充分利用書籍和相關資源。關鍵點是學習嵌入式切忌急功近利，需要日積月累、循序漸進、水滴石穿、十年磨一劍。
MCU的基本含義
在一塊芯片內集成了CPU、存儲器、定時器/計數器及多種輸入輸出（I/O）接口的比較完整的數字處理系統。
以MCU為核心的系統是應用最廣的嵌入式系統，是現代測控系統的核心。
MCU出現之前，人們必須用純硬件電路實現測控系統。
MCU出現以後，測控系統中的大部分計算與控制由MCU的軟件實現，輸入、輸出與執行動作等通過硬件實現，帶來了設計上本質的變化。
以MCU為核心的嵌入式產品的基本組成是以MCU為核心，輔以MCU工作支撐電路、開關量輸出信號電路、模擬信號輸出電路、其他輸入信號或通信電路、輸出執行機構等電路。
應用處理器簡介
全稱是多媒體應用處理器，簡稱MAP。
它是在低功耗CPU的基礎上擴展音視頻功能和專用接口的超大規模集成電路，是伴隨著便攜式移動設備特別是智能手機而產生。
NXP的i.MX就是基於ARM的單核/多核應用處理器解決方案，適用於中高端消費電子、多媒體、網絡通信等應用。
i.MX產品主要有2015年推出的i.MX7系列、2013~2015年的i.MX6系列和2010~2012年的i.MX5X系列等。