嵌入式系统学习：MCU与CPU的对比与实践

“嵌入式基础教程与实践（第三版）课后习题答案，王宜怀、朱仕浪、郭芸著，基于ARM Cortex-M0+ Kinetis L系列微控制器，涵盖接口技术。” 在嵌入式系统的学习中，理解MCU（Microcontroller Unit）与CPU（Central Processing Unit）之间的区别和联系至关重要。MCU是一种集成的数字处理系统，它将CPU、存储器（包括RAM和ROM）、定时器/计数器以及多种I/O接口集成在同一芯片上，形成了一个相对完整的微型计算机系统。相比之下，CPU仅是处理核心，不包含这些外围设备。因此，MCU是一个嵌入式系统的核心，而CPU是通用计算平台中的处理器部分。 嵌入式系统的基本含义是指那些嵌入到特定设备中，为其提供特定功能的计算机系统。它们通常不以独立的计算机形态存在，而是作为设备的一部分。单片机，如基于ARM Cortex-M0+的Kinetis L系列，由于其高度集成和针对嵌入式应用优化的设计，是典型的嵌入式系统代表。MCU的体系结构和指令系统都是为了满足嵌入式系统的特定需求，例如小巧、低功耗、高可靠性等，使其广泛应用于工业控制、智能家电、日常电子产品等多个领域。 嵌入式系统具有独特的特点，如资源受限、稳定性要求高、低功耗和低成本。它们的应用领域广泛，包括日常生活中常见的数码产品（手机、MP3播放器、U盘、相机等）和工业设备（冰箱、空调、微波炉、汽车等）。此外，嵌入式系统开发涉及到软硬件结合，需要专用的开发工具和方法，以及对应用领域的深入理解。 在硬件层面，嵌入式系统中的关键术语包括封装技术、印刷电路板设计、不同类型的存储器（如DRAM和SRAM）、ROM、闪存、模拟量和数字量接口等。通信方面，串行通信（如SPI、I2C、UART）和并行通信、各种总线标准（如I2C、PCI、USB）以及网络协议（如CAN、UART、JTAG、SWD）都是重要的组成部分。在功能模块和软件层面，通用输入/输出（GPIO）、A/D和D/A转换器、PWM、看门狗定时器、LCD显示、LED控制、键盘输入以及实时操作系统（RTOS）都是实现嵌入式系统功能的关键组件。 C语言之所以在嵌入式系统中被广泛使用，是因为它具备以下几个优势：首先，相对于汇编语言，C语言更易于学习和编写；其次，它的语法结构接近于人类语言，可读性强；再者，C语言提供了丰富的库函数支持，方便进行底层硬件操作；最后，C语言的代码可移植性好，适合不同架构的MCU。因此，它是开发嵌入式系统软件的理想选择。