MCU四大平台概览
条评论MCU:Micro Control Unit
微控制器四大平台：单片机，DSP，ARM，FPGA
单片机
适合：
控制：控制开关打开关闭，电机转动
不适合：
算法：处理速度慢，吞吐量小
数据传输:低速
高速数据处理
优点：
1.结构简单:体积小，价格低，功耗低
2.开发时间短
3.有诸多现成接口：I2C、SPI、AD、PWM 可以接各类传感器
缺点：
1.速度低、十至百兆
2.接口不够丰富：没有高速接口如USB OTG（on the go 既可以做主接口又可以做从接口）、网口、MIPI、SATA等
DSP
Digital Signal Processor
基本功能：
数字滤波器：在两个采样点之间对缓存数据进行卷积运算，运算量大
适合：
处理单路串行信号（对于非数字信号进行AD转换后处理）
运行各类DSP算法
不适合：
低端控制
优点：
1.高吞吐量（哈弗结构）
2.高处理速度
主频高
完成硬件卷积运算，内部集成三类硬件：累加器,硬件乘法器,桶形移位寄存器
缺点：
较单片机接口更少，功耗高，编程方面资源少
ARM
arm9及arm9以后全部采用哈佛结构
适合：
数据处理
数据传输
cpu
优点：
1.能装操作系统
2.接口丰富：以太网、USB、MIPI、SATA等需要协议栈支持的接口
3.配置灵活：CPU、单片机、视频解决方案等
缺点：
1.软件开发门槛较高：没有集成的开发环境，需要装虚拟机、装OS、配置开发工具链、开发板通过网口和虚拟机接在一起开启NFS服务，拥有一块共享空间。编写代码并在虚拟机环境下编译代码生成可执行文件，放在NFS共享区域中执行
2.器件更加复杂：体积大,价格高,功耗高
FPGA
现场可编程门阵列
通俗理解：集成元件库，将各类元件库集成到硅片上
导线、寄存器、乘法器、时钟管理器（PLL、DCM、MMCM）、存储器（RAM、双口RAM、FIFO）、存储控制器（DDR2\3\4）、高速串行器（光纤、PCle、SATA）、CPU（单片机（软核）：Microblaze（TM）、x86（硬核）：IBM PowerPC、ARM（硬核）：Zync）、AD转换器
开发方法
硬件描述语言HDL：根据描述语言在集成开发环境下画一个电路
综合：把HDL转成原理图
实现：把原理图变成电路图
FPGA三大方向
逻辑信号：时序发生
DSP开发：雷达
嵌入式开发：ARM+处理电路
适合：
并行高速信号处理
芯片设计前期验证：联调验证
不值得流片的高端设计:比如5g基站
不适合：
低成本
优点：
用一个FPGA实现所有功能
缺点：
1.价格高
2.接口不丰富
3.开发门槛高，周期长
HDL：“说明文”
编译时间慢
4.外围器件多，PCB设计复杂
需要外挂一个flash、上电把电路图LOAD进FPGA
大量引脚
电源设计需要考虑各种硬件软件电流消耗
5.体积大功耗高
总结：
| 典型应用场景 | 未来发展方向 | |
|---|---|---|
| 单片机 | 白色家电（比如洗衣机：根据水位温度传感器控制电机和各个程序） | 精简的ARM：STM32、ESP32 |
| DSP | 实时数字信号处理：视频直播 | 加了DSP硬件的ARM：ARM9（哈弗结构）、TI的DSP集成C-M4核 |
| ARM | 所有 | 加了各种专用电路的ARM，加速各种CPU应用 |
| FPGA | 芯片验证、高端应用 | 带了可编程电路的ARM |
基本学习路线：简单单片机（ATMEGA328P、STM32系列、ESP32系列）->STM32+RTOS（实时操作系统）->ARM处理器（linux）
其他
冯氏结构简单、易实现、成本低，但效率偏低；哈佛结构效率高但复杂，对外围设备的连接与处理要求高，十分不适合外围存储器的扩展。现在的处理器，依托CACHE的存在，已经很好的将二者统一起来了。x86CPU外部是冯诺依曼结构，内存空间里是不区分数据与指令；内部是哈佛结构，CPU的L1 cacha是区分指令和数据的
arm+linux
linux 是操作系统内核。一般还可以说是一整套基于 Linux 内核运行的软件。
arm 嵌入式，是说的硬件。也就是把 arm 架构的 CPU 做的机器，嵌入到某个设备上作为一部分的开发。arm 性能高，资源多，需要开发各种任务调度，资源配置，I/O处理的基础功能，来实现 arm 本来就有的高性能。操作系统的作用就是提供一些基础的资源管理硬件调用的功能，有了 arm + linux ，再继续开发就只需要关注软件的功能了。