一、单片机、微控制器与微处理器的定义及区别
在计算机技术的不断发展中,处理器作为计算系统的核心部件,经历了从简单到复杂、从通用到专用的演变过程。其中,单片机、微控制器和微处理器作为处理器的三种主要类型,各自具有独特的特点和应用领域。
微处理器(MPU)
微处理器,也称为中央处理器(CPU),是一种功能强大的计算芯片,但它并不是为任何特定的计算目的而设计的。微处理器通常作为个人计算机和高端工作站的核心部件,执行复杂的计算任务。例如,Intel的X86系列和Motorola的68K系列都是常见的微处理器。
单片机(SCM/MCU)
单片机,最初被称为“单片微型计算机”(Single Chip Microcomputer,SCM),是一种将计算机集成到一个芯片中的嵌入式应用设备。随着技术的发展,单片机不断扩展满足控制要求的电路单元,现已广泛被称为“微控制器”(MicroController Unit,MCU)。单片机内部集成了CPU、内存、输入输出接口等模块,专门用于嵌入式应用,如家电控制、汽车电子等领域。
值得注意的是,有些微处理器也可以发展成为微控制器。例如,Intel的386EX就是80386微处理器的微控制器版本。
区别
功能与应用:微处理器主要用于执行复杂的计算任务,是通用计算机的核心部件;而单片机则专门用于嵌入式应用,实现特定的控制功能。 集成度:单片机将计算机的所有主要部件集成在一个芯片上,形成完整的计算机系统;而微处理器则通常需要外部内存、输入输出接口等支持。 成本:由于单片机的集成度高、功能专用,其成本相对较低;而微处理器则因功能强大、通用性强而成本较高。
二、嵌入式系统与通用微机的区别
嵌入式系统(Embedded System)是计算机硬件和软件的集合体,专门设计用于嵌入到对象体系中完成某种特定的功能。嵌入式系统与通用微机(个人计算机)在多个方面存在显著差异。
功能与应用
嵌入式系统通常用于实现特定的控制功能,如微波炉的加热控制、汽车的发动机管理等。而通用微机则具有广泛的通用性,可以执行各种不同的任务,如办公、娱乐、学习等。
硬件与软件
嵌入式系统的硬件和软件通常是为特定的应用而定制的,以实现最佳的性能和功耗。而通用微机则采用通用的硬件和软件平台,以适应各种不同的应用需求。
成本与维护
嵌入式系统的成本通常较低,因为它们只包含实现特定功能所需的硬件和软件。而通用微机则因功能强大、通用性强而成本较高。此外,嵌入式系统的维护相对简单,因为它们通常不需要频繁更新软件或硬件。
典型产品
单片机(微控制器)是嵌入式系统的典型产品之一。它们除了嵌入式应用之外没有其他用途,因此具有高度的集成度和专用性。而通用微机则采用微处理器作为核心部件,支持各种复杂的应用程序和多媒体功能。
三、数据传输率的单位
在串行通信中,数据传输率通常用位每秒(bps,即bit per second)表示,单位为b/s。而波特率(baud)则是表示每秒一个信道的信号改变的数目,即电信号被送到通信线上的频率。
需要注意的是,波特率并不一定是线路上的数据传输率单位。当每个数据位被编码在一个信号周期中时,bps才等于波特率。然而,在实际应用中,由于使用了压缩和编码算法,位传输率可能会超过基本的波特率。
因此,在串行通信中设置UART(通用异步收发传输器)时,我们通常会指定波特率作为电信号的发送和接收速率。而在通过MODEM等数据线路上传输数据时,则应使用b/s作为数据传输率的单位,因为MODEM通常会使用编码算法来增加传输率。
综上所述,单片机、微控制器和微处理器在功能、集成度、成本等方面存在显著差异,各自具有独特的应用领域。而嵌入式系统与通用微机则在功能、硬件与软件、成本与维护等方面存在显著差异。在串行通信中,我们需要正确区分数据传输率和波特率这两个概念,并根据实际需求选择合适的单位进行表示。