从0到1硬件工程师学习如何开始？（附七大主流单片机的详情）
2019/07/28 23:38:43
首先，“嵌入式”这是个概念，准确的定义没有，各个书上都有各自的定义。但是主要思想是一样的，就是相比较PC机这种通用系统来说，嵌入式系统是个专用系统，结构精简，在硬件和软件上都只保留需要的部分，而将不需要的部分裁去。所以嵌入式系统一般都具有便携、低功耗、性能单一等特性。
然后，MCU、DSP、FPGA这些都属于嵌入式系统的范畴，是为了实现某一目的而使用的工具。
硬件工程师学习从何开始？
单片机(one-board computer):通常无操作系统，用于简单的控制，如电梯，空调等。
dsp:用于复杂的计算，像离散余弦变换、快速傅里叶变换，常用于图像处理，在数码相机等设备中使用。
arm:一个英国的芯片设计公司，但是不生产芯片。只卖知识产权。
fpga:现场可编程门阵列，以硬件描述语言（Verilog 或 VHDL）所完成的电路设计，可以经过简单的综合与布局，快速的烧录至 FPGA 上进行测试，是现代 IC 设计验证的技术主流。
嵌入式是相对于台式电脑而言，系统可裁剪，形态各异，可能体积、功耗、成本受限、实时性要求高，如示波器，手机，平板电脑，全自动洗衣机，路由器、数码相机，这些设备中，虽然看不到台式机的存在，但是都有一个或多个嵌入式系统在工作。
根据对象体系的功能复杂性和计算处理复杂性，提供的不同选择。对于简单的家电控制嵌入式系统，采用简单的8位单片机(one-board computer)就足够了，价廉物美，对于手机和游戏机等，就必须采用32位的ARM和DSP等芯片了。FPGA是一种更偏向硬件的实现方式。
所以要通过学习成为硬件工程师，要从单片机(one-board computer)开始，然后学习ARM和DSP之类。
市面上七大主流单片机(one-board computer)的详细介绍
单片机(one-board computer)现在可谓是铺天盖地，种类繁多，让开发者们应接不暇，发展也是相当的迅速，从上世纪80年代，由当时的4位8位发展到现在的各种高速单片机(one-board computer)。
51单片机(one-board computer)之所以成为经典，成为易上手的单片机(one-board computer)主要有以下特点：
特性：
1.从内部的硬件到软件有一套完整的按位操作系统，称作位处理器，处理对象不是字或字节而是位。不但能对片内某些特殊功能寄存器的某位进行处理，如传送、置位、清零、测试等，还能进行位的逻辑运算，其功能十分完备，使用起来得心应手。
2. 同时在片内RAM区间还特别开辟了一个双重功能的地址区间，使用极为灵活，这一功能无疑给使用者提供了极大的方便，
3. 乘法和除法指令，这给编程也带来了便利。很多的八位单片机(one-board computer)都不具备乘法功能，作乘法时还得编上一段子程序调用，十分不便。
其基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M内核其强大的功能主要表现在：
特性：
1.内核：ARM32位Cortex-M3CPU，最高工作频率72MHz，1.25DMIPS/MHz，单周期乘法和硬件除法
2.存储器：片上集成32-512KB的Flash存储器。6-64KB的SRAM存储器
3.调试模式：串行调试(SWD)和JTAG接口。最多高达112个的快速I/O端口、最多多达11个定时器、最多多达13个通信接口
PIC单片机(one-board computer)系列是美国微芯公司(Microship)的产品，共分三个级别,即基本级、中级、高级，是当前市场份额增长最快的单片机(one-board computer)之一，CPU采用RISC结构,分别有33、35、58条指令,属精简指令集。
特点：
1.具有低工作电压、低功耗、驱动能力强等特点。
2.当置位1时为输入状态,且不管该脚呈高电平或低电平,对外均呈高阻状态;置位0时为输出状态,不管该脚为何种电平,均呈低阻状态,有相当的驱动能力,低电平吸入电流达25mA,高电平输出电流可达20mA。相对于51系列而言,这是一个很大的优点
3.它可以直接驱动数码管显示且外电路简单。它的A/D为10位,能满足精度要求。具有在线调试及编程(ISP)功能。
AVR单片机(one-board computer)是Atmel公司推出的较为新颖的单片机(one-board computer),其显著的特点为高性能、高速度、低功耗。它取消机器周期,以时钟周期为指令周期,实行流水作业。
AVR单片机(one-board computer)指令以字为单位,且大部分指令都为单周期指令。而单周期既可执行本指令功能,同时完成下一条指令的读取。
通常时钟频率用4～8MHz,故最短指令执行时间为250～125ns。AVR单片机(one-board computer)能成为最近仍是比较火热的单片机(one-board computer)，主要的特点：
1.AVR系列没有类似累加器A的结构,它主要是通过R16～R31寄存器来实现A的功能。
2.AVR的专用寄存器集中在00～3F地址区间,无需像PIC那样得先进行选存储体的过程,使用起来比PIC方便。
3.AVR的I/O脚类似PIC,它也有用来控制输入或输出的方向寄存器,在输出状态下,高电平输出的电流在10mA左右,低电平吸入电流20mA。这点虽不如PIC,但比51系列还是要优秀的…
说到STC单片机(one-board computer)有人会说到，STC也能算主流，估计要被喷了~~我们基于它是国内还算是比较不错的单片机(one-board computer)来说。
STC单片机(one-board computer)是宏晶生产的单时钟/机器周期的单片机(one-board computer)，说白了STC单片机(one-board computer)是51与AVR的结合体，有人说AVR是51的替代单片机(one-board computer)，但是AVR单片机(one-board computer)在位控制和C语言写法上存在很大的差异。特性：
1.下载烧录程序用串口方便好用，容易上手，拥有大量的学习资料及视频，最著名的要属于杜老师的那个视频了，好多对单片机(one-board computer)有兴趣的朋友都是通过这个视频入门的，同时具有宽电压：5.5～3.8V，2.4～3.8V, 低功耗设计：空闲模式，掉电模式(可由外部中断唤醒)
2.STC单片机(one-board computer)具有在应用编程，调试起来比较方便;带有10位AD、内部EEPROM、可在1T/机器周期下工作，速度是传统51单片机(one-board computer)的8~12倍，价格也较便宜
3.4 通道捕获/比较单元，STC12C2052AD系列为2通道，也可用来再实现4个定时器或4个外部中断，2个硬件16位定时器，兼容普通8051的定时器
然后，MCU、DSP、FPGA这些都属于嵌入式系统的范畴，是为了实现某一目的而使用的工具。
硬件工程师学习从何开始？
单片机(one-board computer):通常无操作系统，用于简单的控制，如电梯，空调等。
dsp:用于复杂的计算，像离散余弦变换、快速傅里叶变换，常用于图像处理，在数码相机等设备中使用。
arm:一个英国的芯片设计公司，但是不生产芯片。只卖知识产权。
fpga:现场可编程门阵列，以硬件描述语言（Verilog 或 VHDL）所完成的电路设计，可以经过简单的综合与布局，快速的烧录至 FPGA 上进行测试，是现代 IC 设计验证的技术主流。
嵌入式是相对于台式电脑而言，系统可裁剪，形态各异，可能体积、功耗、成本受限、实时性要求高，如示波器，手机，平板电脑，全自动洗衣机，路由器、数码相机，这些设备中，虽然看不到台式机的存在，但是都有一个或多个嵌入式系统在工作。
根据对象体系的功能复杂性和计算处理复杂性，提供的不同选择。对于简单的家电控制嵌入式系统，采用简单的8位单片机(one-board computer)就足够了，价廉物美，对于手机和游戏机等，就必须采用32位的ARM和DSP等芯片了。FPGA是一种更偏向硬件的实现方式。
所以要通过学习成为硬件工程师，要从单片机(one-board computer)开始，然后学习ARM和DSP之类。
市面上七大主流单片机(one-board computer)的详细介绍
单片机(one-board computer)现在可谓是铺天盖地，种类繁多，让开发者们应接不暇，发展也是相当的迅速，从上世纪80年代，由当时的4位8位发展到现在的各种高速单片机(one-board computer)。
51单片机(one-board computer)
51单片机(one-board computer)之所以成为经典，成为易上手的单片机(one-board computer)主要有以下特点：
特性：
1.从内部的硬件到软件有一套完整的按位操作系统，称作位处理器，处理对象不是字或字节而是位。不但能对片内某些特殊功能寄存器的某位进行处理，如传送、置位、清零、测试等，还能进行位的逻辑运算，其功能十分完备，使用起来得心应手。
2. 同时在片内RAM区间还特别开辟了一个双重功能的地址区间，使用极为灵活，这一功能无疑给使用者提供了极大的方便，
3. 乘法和除法指令，这给编程也带来了便利。很多的八位单片机(one-board computer)都不具备乘法功能，作乘法时还得编上一段子程序调用，十分不便。
STM32单片机(one-board computer)
由ST厂商推出的STM32系列单片机(one-board computer)，行业的朋友都知道，这是一款性价比超高的系列单片机(one-board computer)，应该没有之一，功能及其强大。
其基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M内核其强大的功能主要表现在：
特性：
1.内核：ARM32位Cortex-M3CPU，最高工作频率72MHz，1.25DMIPS/MHz，单周期乘法和硬件除法
2.存储器：片上集成32-512KB的Flash存储器。6-64KB的SRAM存储器
3.调试模式：串行调试(SWD)和JTAG接口。最多高达112个的快速I/O端口、最多多达11个定时器、最多多达13个通信接口
PIC单片机(one-board computer)
PIC单片机(one-board computer)系列是美国微芯公司(Microship)的产品，共分三个级别,即基本级、中级、高级，是当前市场份额增长最快的单片机(one-board computer)之一，CPU采用RISC结构,分别有33、35、58条指令,属精简指令集。
特点：
1.具有低工作电压、低功耗、驱动能力强等特点。
2.当置位1时为输入状态,且不管该脚呈高电平或低电平,对外均呈高阻状态;置位0时为输出状态,不管该脚为何种电平,均呈低阻状态,有相当的驱动能力,低电平吸入电流达25mA,高电平输出电流可达20mA。相对于51系列而言,这是一个很大的优点
3.它可以直接驱动数码管显示且外电路简单。它的A/D为10位,能满足精度要求。具有在线调试及编程(ISP)功能。
AVR单片机(one-board computer)
AVR单片机(one-board computer)是Atmel公司推出的较为新颖的单片机(one-board computer),其显著的特点为高性能、高速度、低功耗。它取消机器周期,以时钟周期为指令周期,实行流水作业。
AVR单片机(one-board computer)指令以字为单位,且大部分指令都为单周期指令。而单周期既可执行本指令功能,同时完成下一条指令的读取。
通常时钟频率用4～8MHz,故最短指令执行时间为250～125ns。AVR单片机(one-board computer)能成为最近仍是比较火热的单片机(one-board computer)，主要的特点：
1.AVR系列没有类似累加器A的结构,它主要是通过R16～R31寄存器来实现A的功能。
2.AVR的专用寄存器集中在00～3F地址区间,无需像PIC那样得先进行选存储体的过程,使用起来比PIC方便。
3.AVR的I/O脚类似PIC,它也有用来控制输入或输出的方向寄存器,在输出状态下,高电平输出的电流在10mA左右,低电平吸入电流20mA。这点虽不如PIC,但比51系列还是要优秀的…
STC单片机(one-board computer)
说到STC单片机(one-board computer)有人会说到，STC也能算主流，估计要被喷了~~我们基于它是国内还算是比较不错的单片机(one-board computer)来说。
STC单片机(one-board computer)是宏晶生产的单时钟/机器周期的单片机(one-board computer)，说白了STC单片机(one-board computer)是51与AVR的结合体，有人说AVR是51的替代单片机(one-board computer)，但是AVR单片机(one-board computer)在位控制和C语言写法上存在很大的差异。特性：
1.下载烧录程序用串口方便好用，容易上手，拥有大量的学习资料及视频，最著名的要属于杜老师的那个视频了，好多对单片机(one-board computer)有兴趣的朋友都是通过这个视频入门的，同时具有宽电压：5.5～3.8V，2.4～3.8V, 低功耗设计：空闲模式，掉电模式(可由外部中断唤醒)
2.STC单片机(one-board computer)具有在应用编程，调试起来比较方便;带有10位AD、内部EEPROM、可在1T/机器周期下工作，速度是传统51单片机(one-board computer)的8~12倍，价格也较便宜
3.4 通道捕获/比较单元，STC12C2052AD系列为2通道，也可用来再实现4个定时器或4个外部中断，2个硬件16位定时器，兼容普通8051的定时器