2025-02-07 09:57:11 条浏览
这是相对于计算机而言的,…计算机的基本组成部分例如:处理器内存硬盘输入输出接口都是分开的独立部件。随着半导体集成水平越来越高,对于性能要求不高的计算机,已经可以将这些部件集成在一个半导体芯片上,因此称为单片机。
很高兴能够看到和回答这个问题,作为一个科技爱好者,我每天都在关注科技发展方面的消息,每天收获也蛮多的。
首先,我觉得这是一个非常好的问题,也是很多小白用户困惑之处,下面我将根据自己的经验认真回答这个问题。
单片机的基本概念
单片机系统结构均采用冯·诺依曼提出的“存储程序”思想,即程序和数据都被存放在内存中的工作方式,用二进制代替十进制进行运算和存储程序。
人们将计算机要处理的数据和运算方法、步骤,事先按计算机要执行的操作命令和有关原始数据编制成程序(二进制代码),存放在计算机内部的存储器中,计算机在运行时能够自动地、连续地从存储器中取出并执行,不需人工加以干预。
上个世纪70年代,一些半导体公司开始推出一种集成电路,它包含了计算机的三大组成部分:CPU、存储器和I/0接口等部件。由于它是在一个芯片上,形成芯片级的微型计算机,称为单片微型计算机(SingleChipMicrocomputer),简称单片机。
上图是微型计算机系统示意图
以上便是我的一些见解和回答,可能不能如您所愿,但我真心希望能够对您有所帮助!不清楚的地方您还可以关注我的号“每日精彩科技”我将竭尽所知帮助您!
码字不易,感觉写的还行的话,还请点个赞哦!
看到这个问题,也看了下各位达人的解答,说的已经很全面了,道理也很通俗易懂。我不说教材性质的定义,只从工程应用的角度来回答这个问题。
1、MCU
我一般在工作计划和原理图的说明上,就直接将STM32或者STC89的单片机,标注为MCU。
无论是理解为MicroCPU,还是MicrocontrollerUnit,我认为都行,也没有仔细去区分去过。自从32位单片机出来后,一些单片机设计的系统确实是具备部分电脑的功能。
你看下面的截图是使用STM32的主控做的系统,桌面的风格和手机是不是特别像。功能上可以看电子书,可以照相,可以看相册,甚至打电话也是没一点问题。
说到这里可能得稍微说一下嵌入式,这名词的范围比较大,我也就取用狭义的一种定义,基于单片机的嵌入式设计(不涉及MMU)。
单片机不是凭空出现的,下面很多优秀的回答已经说明这一点了。开始的单片机使用的x86架构,什么是x86打开电脑的C盘去看看,或许能够得到一点启发。
因为电脑是一个成熟的系统,用着很爽,但是有些小的地方,用不着这么大的家伙,太浪费。我就是想驱动数码管显示一个倒计时的数字就行,你给我一台PC,拿着电费谁出。
所以单片机之所以是“单”,是因为它一个精简的系统。另一方面,也意味着他可以单独运行,当然因为工艺的原因,晶振和电容还是外置的。
在单片机的最小系统之外,其他的电路都是可以剪裁的。甚至我们可以为它加上不同的内存。看下图,这个里面就说了,你喜欢什么样的存储自己选,SRAM、NOR、NAND。后宫佳丽三千人,个个是美人。
当然,你不选也行,单片机一样能跑起来,所以它叫单片机。
2、SOC
本来说单片机的,说了MCU已经是偏题了,怎么还有个SOC。是不是只听说过SOS,没关系听我慢慢道来。
上面的STM32单片机,仔细分其实可以分为ARM核和外设,这个是不同的公司做的,具体的内容我也说不清,毕竟我只是个应用工程师(复制+粘贴)。
所谓的SOC其实就是systonship的意思,片上系统。它集合了ARM核和外设以及特殊的外设,比如蓝牙、wifi是最常见的。
由于对蓝牙稍微熟悉一点,所以就说说其中的一款------NRF51822。这里是集成了M0的内核,特殊的外设是蓝牙功能。
在官方下载了SDK,我们就能在一块IC上完成STM32单片机+蓝牙模块的功能。当然,这里的最小电路就多了天线的发射电路。
其他的IC分论,就单单这个IC来说,它的应用编程就很有意思。
当你不使用蓝牙功能的时候,它有一套程序运行的定义地址,不需要协议栈;如实需要蓝牙功能,即便是点灯的程序,程序的大小就要增加200K+。
这是什么概念呢,就拿NRF51822QFAA来说,Flash一半没有了。
说了这么多,单片机是什么呢,简单理解为:厂商---将电脑精简为单个芯片,现场---特殊的环境下外围电路由工程师随便加的IC。
单片机之所以叫单片机,是因为单片机芯片把CPU、数据存储器、程序存储器、总线系统都集成到了一个芯片上。
要搞清楚这个问题,我们必须先搞明白计算机的组成部分和工作原理,只有明白了计算机的各个组成部分以及各部分之间是如何统筹协调的工作的,然后再搞清楚单片机的组成,这样就明白了单片机为什么叫单片机。
一、计算机的组成
我们在配置计算机时,必须要购买的东西包含CPU,内存,硬盘,显示器,键盘,鼠标,电源等。这些部分都是互相独立的,只有组合在一起,才能实现计算机的功能。
我们知道,计算机主要有五个部分组成,分别是:运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。
1、计算机的中央处理器(CPU)是计算机的核心。也就是我们常说的I7,I5等CPU。CPU主要由运算器和控制器组成。它们的功能分别是--运算器:实现算术运算和逻辑运算。控制器:计算机的指挥系统。
2、存储器:我们购买的内存条、硬盘,都属于存储器。计算机中用来存放数据和程序的部件,它的基本功能是按指定的地址存(写)入或者取(读)出信息。计算机中的存储器可分成两大类:一类是内存储器,简称内存或主存;另一类是外存储器(辅助存储器),简称外存或辅存。
3、输入设备:是向计算机中输入信息(程序、数据、声音、文字、图形、图像等)的设备。常见的输入设备有:键盘、鼠标等。
4、输出设备:主要有显示器、打印机等。
二、单片机的组成
单片机把CPU,随机存取数据存储器(RAM),只读程序存储器(ROM),输入输出电路(I/O口),可能还包括定时计数器,串行通信口(SCI),显示驱动电路(LCD或LED驱动电路),脉宽调制电路(PWM),模拟多路转换器及A/D转换器等电路集成到一块单块芯片上,构成一个最小然而完善的计算机系统。
我们在购买单片机的时候,绝不会说买一个CPU,内存。硬盘等等。为什么呢?就是因为单片机本身已经具有了这些。
经过上面的描述,我想大家应该明白单片机为什么叫单片机了吧。