1、单片机和嵌入式系统linux的区别转自21IC电子网单片机和嵌入式系统linux的区别随着嵌入式行业硬件平台的性能增强，项目需求和功能日益复杂，ARM公司推出的 CORTEX-M3，更是让以往做单片机的工程师在芯片和技术选型面临两难选择，本专题将从芯片价格、整个系统的硬件软件设计及维护的成本等各个方面给您 提供一个参考， 并从技术角度分析单片机和带操作系统的系统的软件开发的异同点。1.单片机与ARM等新处理器的价格比较2.带操作系统与不带操作系统的软件开发的区别2.1.驱动开发的区别2.2.应用程序开发的区别1. 单片机与ARM等新处理器的价格比较表1型号架构 资源 价格(元)AT89S518
2、051 最高频率33MHz4KB Flash128B内部RAM32个可编程IO引脚 两个16bit的计数器 一个UART口 4SST89E564RD8051 最高频率40MHz 64KB Flash1KB内部RAM32个可编程IO引脚 三个16bit的计数器 一个UART口 一个SPI接口 35STM32F103 CORTEX-M3 最高频率72MHz64KB或128BK Flash20KB SRAM80个可编程IO引脚 2个12bit的ADC7通道DMA控制器 标准调试口(SWD和JTAG)7个定时器 USB接口 2个I2C接口 3个UART2个SPI接口 21HI3510ARM9+DSP双
3、核 最高工作频率240MHz视频处理单元，支持多种协议的实时编解码 图形处理单元 视音频接口 以太网接口 DDR控制器 USB、UART、IrDA、 I2C、SPI、GPIO等多种外设接口 80S3C2440ARM9最高工作频率400MHzSDRAM控制器 LCD控制器 4通道DMA控制器 3个UART2个SPI1个I2C接口 IIS音频接口 SD HOST接口 2个USB接口 8个10bit ADC摄像头接口 Camera接口 40从表 1里面各种芯片的资源，大概就可以猜知它们的应用场合。51单片机通常被用来做一些比较简单的控制，比如采集信号、驱动一些开关。AT89S51的 Flash只有4
4、K，一个稍微复杂的程序就不止4K了。SST89E564RD是一种扩展的51单片机，它的Flash达到64KB，可以外接最多 64KB的SRAM。在SST89E564RD上的程序可以写得更复杂一些，但是它对外的接口也比较少。CORTEX-M3系列的处理器，对外接口极其丰富，这使得它的应用面更广，但是限于它的Flash、内存还是比较小，一般不在上面运行操作系统，它算是一个性能非常突出的单片机。HI3510 是海思半导体公司的一款用于监控设备的芯片，一般上面运行Linux系统，通过摄像头采集数据、编码，然后通过网络传输。另一端接收到数据之后，再解码。 在上面运行的程序非常复杂，有漂亮的图片界面、触摸
5、屏控制、数据库等等。对声音图像的编解码更是用到DSP核。S3C2440 是一款通用的芯片，它与“高级单片机”STM32F103相比，多了存储控制器和NAND控制器这使得可以外接更大的Flash、更大的内存；多了内 存管理单元(MMU)这使得它可以进行地址映身(虚拟地址、物理地址之间的映射)。可以在S3C2440上运行Linux系统，运行更大更复杂的程 序。在具体工作中，怎么选择这些芯片呢？一句话：成本！进行任何产品的开发都要考虑性价比，一切应该从“成本”出发。成本不仅包括芯片的价格，也包括整个系统的硬件、软件设计及维护的难易。芯片价格可以在电子市场问到，也可以在.上找到有卖这种芯片的柜台，然后
6、咨询。基于不同的应用，处理器和其他外设的选择是要统一考虑的，如果要实现一个简单的U盘读写功能，那么可以选择带USB控制器的CORTEX-M3芯片，也可以选择8051外接一个USB控制器比如SL811，就看哪种方案成本更低。进行芯片选型时，必须基于整个系统来考虑。员工的偏好和知识结构也是一个很重要的因素，如果他对ATMEL的芯片比较熟，他就不会倾向于三星；如果他不会Linux等操作系统，那么选型时就不会有操作系统的概念。选择自己不熟悉的芯片和技术，最后的成本也可能更高。2. 带操作系统与不带操作系统的软件开发的区别用通 俗的话来说，一个处理芯片不运行操作系统，我们就把它称为单片机，而单片机编程就
7、是写裸板程序，这个程序直接在板子上运行；相对的，另一种程序就是基于操 作系统的程序，说得简单点就是，这种程序可以通过统一的接口调用“别人写好的代码”，在“别人的基础上”更快更方便地实现自己的功能。2.1. 驱动开发的区别驱动开发的区别我总结有两点：能否借用、是否通用。2.1.1 能否借用基于 操作系统的软件资源非常丰富，你要写一个Linux设备驱动时，首先在网上找找，如果有直接拿来用；其次是找到类似的，在它的基础上进行修改；如果实在没 有，就要研究设备手册，从零写起。而不带操作系统的驱动开发，一开始就要深入了解设备手册，从零开始为它构造运行环境，实现各种函数以供应用程序使用。 举个例子，要驱动
8、一块LCD，在单片机上的做法是： 首先要了解LCD的规格，弄清楚怎么设置各个寄存器，比如设置LCD的时钟、分辨率、象素 划出一块内存给LCD使用 编写一个函数，实现在指定坐标描点。比如根据x、y坐标在这块内存里找到这个象素对应的小区域，填入数据。基于操作系统时，我们首先是找到类似的驱动，弄清楚驱动结构，找到要修改的地方进行修改。下面是单片机操作LCD的代码： 初始化：void Tft_Lcd_Init(int type)/* * 设置LCD控制器的控制寄存器LCDCON15* 1. LCDCON1:* 设置VCLK的频率：VCLK(Hz) = HCLK/(CLKVAL+1)x2* 选择LCD类
9、型: TFT LCD * 设置显示模式: 16BPP* 先禁止LCD信号输出* 2. LCDCON2/3/4:* 设置控制信号的时间参数* 设置分辨率，即行数及列数* 现在，可以根据公式计算出显示器的频率：* 当HCLK=100MHz时，* Rate = 1/(VSPW+1)+(VBPD+1)+(LIINEVAL+1)+(VFPD+1)x*(HSPW+1)+(HBPD+1)+(HFPD+1)+(HOZVAL+1)x*2x(CLKVAL+1)/(HCLK)*= 60Hz* 3. LCDCON5:*设置显示模式为16BPP时的数据格式: 5:6:5*设置HSYNC、VSYNC脉冲的极性(这需要参考
10、具体LCD的接口信号): 反转*半字(2字节)交换使能*/LCDCON1 = (CLKVAL_TFT_3202408) | (LCDTYPE_TFT5) | (BPPMODE_16BPP1) | (ENVID_DISABLE0);LCDCON2 = (VBPD_32024024) | (LINEVAL_TFT_32024014) | (VFPD_3202406) | (VSPW_320240);LCDCON3 = (HBPD_32024019) | (HOZVAL_TFT_3202408) | (HFPD_320240);LCDCON4 = HSPW_320240;/LCDCON5 = (FO
11、RMAT8BPP_56511) | (HSYNC_INV9) | (VSYNC_INV8) | /(HWSWP1);LCDCON5 = (FORMAT8BPP_56511) | (HSYNC_INV9) | (VSYNC_INV8) | (VDEN_INV 6) | (HWSWP22)1);LCDSADDR2 = LOWER21BITS(LCDBUFFER+ (LINEVAL_TFT_320240+1)*(HOZVAL_TFT_320240+1)*2)1);LCDSADDR3 = (0 19) & 0x1f;green = (color 10) & 0x3f;blue = (color 3)
12、& 0x1f;color = (red 11) | (green 5) | blue; / 格式5:6:5*addr = (UINT16) color;break;case 8:UINT8 *addr = (UINT8 *)fb_base_addr + (y * xsize + x);*addr = (UINT8) color;break;default:break;下面是在Linux的LCD驱动里修改的地方(archarmmach-s3c2440mach-smdk2440.c)：/* 320x240 */static struct s3c2410fb_mach_info smdk2440_l
13、cd_cfg _initdata = .regs = .lcdcon1 = S3C2410_LCDCON1_TFT16BPP | S3C2410_LCDCON1_TFT | S3C2410_LCDCON1_CLKVAL(0x04),.lcdcon2 = S3C2410_LCDCON2_VBPD(1) | S3C2410_LCDCON2_LINEVAL(239) | S3C2410_LCDCON2_VFPD(5) | S3C2410_LCDCON2_VSPW(1),.lcdcon3 = S3C2410_LCDCON3_HBPD(36) | S3C2410_LCDCON3_HOZVAL(319)
14、| S3C2410_LCDCON3_HFPD(19),.lcdcon4 = S3C2410_LCDCON4_MVAL(13) | S3C2410_LCDCON4_HSPW(5),.lcdcon5 = S3C2410_LCDCON5_FRM565 |S3C2410_LCDCON5_INVVLINE |S3C2410_LCDCON5_INVV |S3C2410_LCDCON5_INVVDEN |S3C2410_LCDCON5_PWREN |S3C2410_LCDCON5_HWSWP,.gpccon = 0xaaaa56aa,.gpccon_mask = 0xffffffff,.gpcup = 0x
15、ffffffff,.gpcup_mask = 0xffffffff,.gpdcon = 0xaaaaaaaa,.gpdcon_mask = 0xffffffff,.gpdup = 0xffffffff,.gpdup_mask = 0xffffffff,.fixed_syncs = 1,.type = S3C2410_LCDCON1_TFT, .width = 320,.height = 240,.xres = .min = 320,.max = 320,.defval = 320,.yres = .max = 240,.min = 240,.defval = 240,.bpp = .min =
16、 16,.max = 16,.defval = 16,;这并不表示代码Linux的驱动程序就比单片机的驱动程序好写，怎么在几万个文件中找到要修改的代码，这也是需要艰苦的学习的。基于操作系统的驱动开发，既要懂得芯片的具体操作，也要理解操作系统的软件结构。2.1.2 是否通用有些 单片机厂家也给客户提供了大量的驱动程序，比如USB HOST驱动程序，这可以让客户很容易就可以在它的上面编写程序读写U盘。但是客户写的这些程序，只能在这种芯片、这个驱动程序上使用；更换另一种芯片 后，即使芯片公司也提供了驱动程序，但是接口绝对不一样，客户又得重新编写应用程序。基于操作系统的驱动程序要遵循统一的接口，比如对
17、于不同的芯片的USB HOST驱动，它们都要向上提供一个相同的数据结构，在里面实现了各自的USB操作。下面是S3C2410/S3C2440的USB驱动向上层提供的数据结构：static const struct hc_driver ohci_s3c2410_hc_driver = .deion = hcd_name,.product_desc = S3C24XX OHCI,.hcd_priv_size = sizeof(struct ohci_hcd),/* generic hardware linkage*/.irq = ohci_irq,.flags = HCD_USB11 | HCD_MEMORY,/* basic lifecycle operations*/.start = ohci_s3c2410_start,.stop = ohci_stop,.shutdown = ohci_shutdown,/* managing i/o requests and associated device resources*/.urb_enqueue = ohci_urb_enqueue,.urb_dequeue = ohci_urb_dequeue,.endpoint_disable = ohci_endpoint_disable,
