单片机与深度学习单片机知乎

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mob64ca141a683a 2024-06-20 15:25:17

文章标签 单片机与深度学习单片机指令集数字电路 文章分类 深度学习人工智能

1. 单片机系列

1.1. C51
1.2. Arduino
1.3. STM32
1.4. ARM
1.5. FPGA
1.6. ASIC
1.7. DSP
1.8. 总结

1. 单片机系列

单片机就是一个百搭的通用CPU，提供各种接口来对整体进行控制，相当一个总调度，当然，简单的功能一片CPU独立工作也就完成了。原来的51系列就是一堆IO口，后来慢慢的把常用的PWM,AD之类的功能加入了单片机。主要包括用了无数年仍然牛逼、各大学必教的51系列，还有AVR,PIC,ARM,HOTEK……其实ARM9以后，已经说不清ARM算哪类了，目前的架构来看，更接近DSP。

1.1. C51

C51是INTEL公司早起的8051产品的简称，现在泛指一切用51内核的单片机，包括STC(宏晶)公司出的增强型80C51、80C52和ATLEM公司的一系列产品，属于单片机入门级，寄存器数目少，直接操作简单。

8051系列已经是辉煌的末日了。构架上已经拖后腿了。除了老代码、老系统升级，就是特定领域的芯片上使用。但是他至今还占用很大份额的原因是——大学的课本是他。

1.2. Arduino

Arduino准确的说是一个单片机及其外设的集合，主控是ATMEL出的AVR单片机，你可以理解成比51厉害一点。这个集合之所以出名在于其操作太简单。STM32库函数的一大堆命令，在这里只需要一句，并且有相当丰富的外设模块。

Arduino虽然可以替换更高速的芯片，但究其最常见的uno——AVR芯片（16位）来说，性能跟宏晶的51单片机差不多，但价钱可是51单片机的10几倍。所以其定位一直是“玩具”。

1.3. STM32

STM32是ST公司基于ARM Cortex-M3系列内核设计的一系列32位单片机，寄存器复杂，直接用汇编操作比较麻烦，但是用ST给的库函数十分方便。

1.4. ARM

ARM这个含义太多，首先它是英国一家公司的名字，这家公司不生产芯片，它只卖授权，然后ARM公司卖出去的处理器架构也叫作ARM架构，再细分有ARM5.ARM7.ARM9 .ARM11再高级一点有CORTEX系列，这个系列的A子系列叫做应用处理器，你的手机平板都是用的这一个系列的，不要在意是苹果还是三星，架构都是ARM没错的。

平常我们所说的ARM应该是指ARM架构的芯片如ARM7,ARM9。

ARM7使用V4指令集
ARM9使用V5指令集
ARM10使用V5指令集
ARM11使用V6指令集
Cortex使用V7指令集

Cortex是ARM公司推出的以V7指令集设计出来的一系列arm核，其中包括：

Cortex-M1, Cortex-M0, Cortex-M4
STM32是就是ST公司基于Cortex-M3生产的CPU

1.5. FPGA

FPGA可编程门阵列，和stm32等单片机有很大的不同。单片机是在处理器上运行你写的程序，程序是只能顺序（串行）执行的。

而FPGA（CPLD）是一块拥有很多数字电路单元的电路板，使用VHDL或者Verilog语言描述所需要的功能，综合软件将代码转换成相应的数字电路，将输出文件烧到FPGA中FPGA中的资源就会连接成你想要的样子，等于是设计了一款芯片。数字电路是可以同时执行的，所以FPGA可以并行，运算力非常强大。

应用领域：

一般用来做高速接口或数字信号处理，比如视频压缩，高频信号（数据）处理等。
也可以做仪器，很多示波器都是用FPGA做的。
当然也可以做控制，像单片机一样用，不过有些大材小用了。

1.6. ASIC

ASIC原本就是专门为某一项功能开发的专用集成芯片，比如你看摄像头里面的芯片，小小的一片，集成度很低，成本很低，可是够用了。一个山寨摄像头卖才卖30块，买一片ARM多少钱？后来ASIC发展了一些，称为半定制专用集成电路。

1.7. DSP

DSP实际应该称为DSPs，即用于DSP处理的专用芯片。跟普通计算机的区别一方面是他是哈佛结构的，也就是数据和程序空间分开（普通计算机是冯诺依曼结构）。另一方面他有流水线结构，不过现在其他也有了，见贤思齐。再一方面他有专用的硬件算法电路，用以完成DSP运算，比如最基本的乘法累加。上过DSP的就知道，蝶形算法FFT什么的，拆成最基本单元就是乘法累加，把这部分加速了，整体性能就有非常大的提高。

DSP对于流媒体的处理能力远远的优于通用CPU。所以你看现在手机CPU，至少语音部分都是用DSP的。后来DSP概念也复杂化，各家都把一个控制核心整合到DSP里面，比如现在的智能手机芯片。可以看一下高通或者TI的片，基本是一个ARM核控制整体运算，一个DSP处理语音编解码，一个GPU负责图像运算，一个基带和天线处理模块负责通信，再加一些七七八八的东东比如GPS模块什么的。