單片機和嵌入式系統linux的區別

●1.單片機與ARM等新處理器的價格比較
●2.帶操作系統與不帶操作系統的軟件開發的區別
●2.1.驅動開發的區別
●2.2.應用程序開發的區別

1. 單片機與ARM等新處理器的價格比較

表1

從表1里面各種芯片的資源，大概就可以猜知它們的應用場合。51單片機通常被用來做一些比較簡單的控制，比如采集信號、驅動一些開關。AT89S51的Flash只有4K，一個稍微復雜的程序就不止4K了。SST89E564RD是一種擴展的51單片機，它的Flash達到64KB，可以外接最多64KB的SRAM。在SST89E564RD上的程序可以寫得更復雜一些，但是它對外的接口也比較少。

CORTEX-M3系列的處理器，對外接口極其豐富，這使得它的應用面更廣，但是限于它的Flash、內存還是比較小，一般不在上面運行操作系統，它算是一個性能非常突出的單片機。

HI3510是海思半導體公司的一款用于監控設備的芯片，一般上面運行Linux系統，通過攝像頭采集數據、編碼，然后通過網絡傳輸。另一端接收到數據之后，再解碼。在上面運行的程序非常復雜，有漂亮的圖片界面、觸摸屏控制、數據庫等等。對聲音圖像的編解碼更是用到DSP核。

S3C2440是一款通用的芯片，它與“高級單片機”STM32F103相比，多了存儲控制器和NAND控制器──這使得可以外接更大的Flash、更大的內存；多了內存管理單元(MMU)──這使得它可以進行地址映身(虛擬地址、物理地址之間的映射)。可以在S3C2440上運行Linux系統，運行更大更復雜的程序。

在具體工作中，怎么選擇這些芯片呢？一句話：成本！進行任何產品的開發都要考慮性價比，一切應該從“成本”出發。成本不僅包括芯片的價格，也包括整個系統的硬件、軟件設計及維護的難易。

芯片價格可以在電子市場問到，也可以在http://www.ic.net.cn上找到有賣這種芯片的柜臺，然后電話咨詢。

基于不同的應用，處理器和其他外設的選擇是要統一考慮的，如果要實現一個簡單的U盤讀寫功能，那么可以選擇帶USB控制器的CORTEX-M3芯片，也可以選擇8051外接一個USB控制器比如SL811，就看哪種方案成本更低。進行芯片選型時，必須基于整個系統來考慮。

員工的偏好和知識結構也是一個很重要的因素，如果他對ATMEL的芯片比較熟，他就不會傾向于三星；如果他不會Linux等操作系統，那么選型時就不會有操作系統的概念。選擇自己不熟悉的芯片和技術，最后的成本也可能更高。

2. 帶操作系統與不帶操作系統的軟件開發的區別

用通俗的話來說，一個處理芯片不運行操作系統，我們就把它稱為單片機，而單片機編程就是寫裸板程序，這個程序直接在板子上運行；相對的，另一種程序就是基于操作系統的程序，說得簡單點就是，這種程序可以通過統一的接口調用“別人寫好的代碼”，在“別人的基礎上”更快更方便地實現自己的功能。

2.1. 驅動開發的區別

驅動開發的區別我總結有兩點：能否借用、是否通用。

2.1.1 能否借用

基于操作系統的軟件資源非常豐富，你要寫一個Linux設備驅動時，首先在網上找找，如果有直接拿來用；其次是找到類似的，在它的基礎上進行修改；如果實在沒有，就要研究設備手冊，從零寫起。而不帶操作系統的驅動開發，一開始就要深入了解設備手冊，從零開始為它構造運行環境，實現各種函數以供應用程序使用。

舉個例子，要驅動一塊LCD，在單片機上的做法是：

① 首先要了解LCD的規格，弄清楚怎么設置各個寄存器，比如設置LCD的時鐘、分辨率、象素
② 劃出一塊內存給LCD使用
③ 編寫一個函數，實現在指定坐標描點。比如根據x、y坐標在這塊內存里找到這個象素對應的小區域，填入數據。

基于操作系統時，我們首先是找到類似的驅動，弄清楚驅動結構，找到要修改的地方進行修改。

下面是單片機操作LCD的代碼：

① 初始化：

void Tft_Lcd_Init(int type)
｛

LCDCON1 = (CLKVAL_TFT_320240<<8) | (LCDTYPE_TFT<<5) |
(BPPMODE_16BPP<<1) | (ENVID_DISABLE<<0);
LCDCON2 = (VBPD_320240<<24) | (LINEVAL_TFT_320240<<14) |
(VFPD_320240<<6) | (VSPW_320240);
LCDCON3 = (HBPD_320240<<19) | (HOZVAL_TFT_320240<<8) | (HFPD_320240);
LCDCON4 = HSPW_320240;
//LCDCON5 = (FORMAT8BPP_565<<11) | (HSYNC_INV<<9) | (VSYNC_INV<<8) |
//(HWSWP<<1);
LCDCON5 = (FORMAT8BPP_565<<11) | (HSYNC_INV<<9) | (VSYNC_INV<<8) | (VDEN_INV << 6) |
(HWSWP<<0);

LCDSADDR1 = ((LCDBUFFER>>22)<<21) | LOWER21BITS(LCDBUFFER>>1);
LCDSADDR2 = LOWER21BITS((LCDBUFFER+
(LINEVAL_TFT_320240+1)*(HOZVAL_TFT_320240+1)*2)>>1);
LCDSADDR3 = (0<<11) | (LCD_XSIZE_TFT_320240*2/2);

TPAL = 0;

fb_base_addr = LCDBUFFER;
bpp = 16;
xsize = 320;
ysize = 240;
｝

② 描點：

void PutPixel(UINT32 x, UINT32 y, UINT32 color)
{
UINT8 red,green,blue;

switch (bpp){
case 16:
{
UINT16 *addr = (UINT16 *)fb_base_addr + (y * xsize + x);
red = (color >> 19) & 0x1f;
green = (color >> 10) & 0x3f;
blue = (color >> 3) & 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驅動里修改的地方(archarmmach-s3c2440mach-smdk2440.c)：

static struct s3c2410fb_mach_info smdk2440_lcd_cfg __initdata = {
.regs = {
.lcdcon1 = S3C2410_LCDCON1_TFT16BPP |
S3C2410_LCDCON1_TFT |
S3C2410_LCDCON1_CLKVAL(0x04),

.lcdcon2 = S3C2410_LCDCON2_VBPD(1) |
S3C2410_LCDCON2_LINeval_r(239) |
S3C2410_LCDCON2_VFPD(5) |
S3C2410_LCDCON2_VSPW(1),

.lcdcon3 = S3C2410_LCDCON3_HBPD(36) |
S3C2410_LCDCON3_HOZVAL(319) |
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 = 0xffffffff,
.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,
.max = 16,
.defval = 16,
},
};

這并不表示代碼Linux的驅動程序就比單片機的驅動程序好寫，怎么在幾萬個文件中找到要修改的代碼，這也是需要艱苦的學習的。基于操作系統的驅動開發，既要懂得芯片的具體操作，也要理解操作系統的軟件結構。