嵌入式linux与51/430/STM32的嵌入式开发的区别与关联

Aguilera

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总结：

微控制器系列：8051, MSP 430 , STM32 F0-3( ARM Cortext M0 - M3系列） 
　　主要特点没有内存管理单元，不能运行linux 这类有着虚拟内存的操作系统，只能运行裸机程序或是ucOS一类的实时操作系统。主要工作就是外设驱动开发（比如写个编码器的驱动，液晶的驱动，usb的驱动）和基于驱动的应用程序开发，如控制类和简单的图像处理功能。
微处理器系列： ARM Cortex A系列的处理器 
　　有内存管理单元MMU,可以运行linux程序，开发其实和在windows pc上写程序是一样的，只是由于arm编译慢，一般会选在在PC上用针对ARM特定编译器去编译出程序放在ARM上运行，就是交叉编译。这里涉及到的驱动开发比较复杂，一般会遵循linux定义的规则去写。
详解： 
　　基于STM32的开发属于微控制器开发领域，主要开发工具是keil或IAR，这种开发更准确的说法是单片机开发或者硬件开发；而招聘里所说的嵌入式开发，开发环境是基于Linux操作系统，这种开发一般会分为几个层次：驱动开发、操作系统层开发、应用层开发。开发后者所需了解的知识和前者的不是在同一个层次上。 
　　如果玩过Arduino和树莓派，那么这个就很好理解了。STM32开发和Arduino是同一个层次，处于微控制器级别；嵌入式Linux开发和树莓派一个层次，属于微处理器级别。 
　　更详细地说，单片机开发主要在于控制、检测和传输数据，比如控制继电器开关以控制门锁，检测温湿度上传数据到网关。而处理器除了可以做单片机的事，还可以处理音视频等计算量很大的任务，有文件管理系统也有更多的存储空间，以及该平台所提供的「开封即用」的工具（即安装后就可以直接使用），比如在树莓派上运行一个人脸检测系统是没问题的，在树莓派上搭建Web网站也是很方便的。 
　　嵌入式Linux使用的主控芯片比STM32更高级。什么叫高级？除了运行速度内存空间等特性以外，从拿到芯片开始开发，到最后成为一个完整的产品原型或方案，其过程需要用到很多开发工具，硬件电路板的设计、驱动层和系统层代码的移植，应用层代码的编写，这些是需要一个团队合作完成的，当然大牛也可以独立完成，但是需要非常非常多的精力，同时项目周期也会拖得非常非常的长。嵌入式Linux开发，不是像单片机开发那样设计好硬件后，只需要打开IDE编写代码，然后烧录测试改代码烧录测试改代码。 
　　放上一张ARM芯片内核汇总图片。其中STM32内核属于Cortex-M系列，嵌入式Linux所用内核可能是Cortex-A系列。有的Cortex-M不支持MMU内存管理单元，据我所知最多只能上到 µC/OS系列的嵌入式系统，而Cortex-A支持MMU，可以上类Unix系统。一旦上了类Unix系统，底层的东西就可以封装起来，只提供接口给上层开发人员。 
　　这里科普一下。如果学过面向对象编程，那封装和接口就很容易理解。封装是把实现细节尽可能的隐藏起来，对外提供一个或多个公共接口，开发人员只需要知道这个接口怎么调用即可，不需要知道是怎么实现的。这一点和基于单片机开发很大不同，单片机开发本质就是“面向寄存器开发”。而嵌入式Linux开发，是”面向N-1层开发”，比如应用层就是“面向操作系统层API开发”。 
　　当然，现在STM32有了STM32Cube这个开发工具，就好像把STM32开发封装一层并提供接口一样。但对我来说，Cube只是一个“开发框架”或”中间件”，Cube使开发者配置引脚更省心省力，同时把寄存器封装了一层，以更友好的方式告诉开发者，开发者只需要根据接口文档提供的接口去调用即可（可惜Cube的文档、学习和开发资料太少）。我要是不用Cube，也可以开发STM32，没有Cube以前开发者都是直接看芯片手册开发的。 
　　而对于嵌入式Linux开发，则不能脱离N-1层，不了解底层API都不知道要做什么，例如使用TCP，至少也要知道Socket接口，例如编写Web管理页面，至少也需要一个Web框架（比如Python的Django）及Web服务器（比如Apache）。当然，由于嵌入式Linux都是基于类Unix开发，很多接口及其知识都是通用的，掌握了底层接口以后可以更多的关注业务逻辑。而在单片机开发中，换了一个芯片就需要重新看芯片手册，哪怕是实现相同的功能也有种重新开发的感觉，所以芯片选型阶段也是重中之重。嵌入式Linux应用层开发则不用那么麻烦，只要操作系统是类Unix，底层提供相同的接口即可代码重用。