经验谈第一期|单片机、ARM与DSP的异同与应用场景分析

犹记得当年读书的时候，老师说单片机、ARM、DSP有互通之处，都是CPU，但谈到这三者之间的异同与应用区分，却总是有一种剪不断理还乱的感觉。今天，快包邀请了在嵌入式开发行业有着十余年开发经验的快包平台优质服务商王工，从它们的原理、优势与应用领域为读者解析这三者的异同之处。

快包：单片机、ARM、DSP这三者的可以说是CPU，那这三者有什么区别吗？

王工：首先，说CPU，中央处理器，本质就是一个集成电路，实现的功能就是从一个地方（如rom）读出一个指令，从一个地方（如ram）读出数据，然后根据指令的不同对数据做不同的处理（如相加），然后把结果存回某个地方（如ram）。不同架构的cpu会有不同的指令，不同的存取方式，不同的速度，不同的效率，等等的差异。

然后，说单片机（通常意义所说的微控制器MCU），ARM（通常意义所说的高效能RISC），DSP（通常意义所说的通用数字信号处理器），这三个CPU分别是针对不同的应用而产生的CPU。当然这也不是绝对的，因为ARM现在出的CPU囊括了MCU（如M0），RISC（如A8），DSP（如M4）。

快包：也就是说单片机实际上是微控制器MCU、ARM是高效能RISC、DSP就是数字信号处理器喽，那您能具体的从这三者的功能谈谈它们的控制原理吗？

王工：微控制器MCU的目的主要是用作控制，他不需要多快的速度，如电饭锅的控制器，只需要控制发热元件的通断，信号等的开关等，但是对成本要求很严格，所以一般做得比较简单，4位、8位的很多。

高效能的RISC，常用于一些数据处理比较多的地方，最常见的莫过于现在的消费性电子产品了，手机，pad，MP4等等，目前ARM的商业模式主要是卖内核，集成到各家的SOC中间。他其实就是个通用的CPU，能干各种各样的活，和Intel的CPU一样。但是通用就有效能问题，在某些特殊场合，效能就显得没那么高了，如大量运算（譬如做FFT）的时候。这样就有DSP的用武之地了。

DSP数字信号处理器，只要是做数字信号处理的模块都可以叫做一个DSP，如视频解码的IP核。通用的数字信号处理器，如TI的TMS320C55x DSP。该CPU的长处就是在于运算，大量循环的计算，如连续1024个乘加。他的指令针对这种应用有特殊的处理，相比RISC可以更快速高效地完成这类运算。

快包：其实在快包平台上关于这三者的开发案例也非常多，您能结合快包开发案例，具体谈谈它们的主要应用场景吗？

王工：呵呵，这个是可以的。我之前在快包接过的一个案子就是“基于单片机的水质在线监测装置 ”项目。那今天我们就从单片机说起吧。

单片机集成完整的冯诺依曼体系所规定的结构，是一个完整的计算机体系。实现特定的运算功能，应用集中在工业自动化控制等专门化需求的运算领域。我刚刚看到快包上有很多关于DSP方面的项目开发，可以看出来大多都是工业应用上的需求，如“基于单片机设计的LED驱动电源综合测试仪”、“单片机拨号程序”等。

ARM芯片精髓在“R”，是RISC精简指令集的意思。RISC指令集根据80%的时候只用到了20%的处理器指令的状况，使用了经过精简设计的指令系统，使得整个处理器的设计可以更加简洁，功耗、体积大大缩小，所以ARM在手机、平板等智能移动设备上得到了广泛应用。如快包发布的“arm的linux内核下的手持机开发”、“ARM的linux内核LVDS显示开发”等均是基于ARM芯片的智能产品。

DSP是数字信号处理器，相较于普通计算机实现通用计算的特点，DSP只负责数字信号（视频、音频或者其他传感器获得数字信号）处理。在日常生活中，常见的DVD、蓝光播放机、数字电视机顶盒、MP4等都广泛使用了DSP。在快包平台的话这个“基于DSP的声音控制系统开发”、“基于DSP图像处理固定区域内人数统计仪”等对于音频音质、图像像素要求较高的产品多使用DSP控制器。

快包：您在这个行业已经有很多年的经验，算是老前辈了，那您对现在刚步入这个行业的年轻工程师有什么建议吗？

王工：我在这个行业也算不上是老前辈吧，不过谈到经验，其实很简单，就是实践。买一块开发板实际动手做比什么都强，有机会做一些项目更好，比如说在快包这样的项目外包平台接几个case，即能挣钱，也能历练自己，我刚刚就看到的一个“基于STM32单片机的压力控制器C语言编程、控制算法编程”项目，只是做软件编程，不算难，6000元的开发价格也比较更合适，现在正在竞标中吧，想要学习进阶的可以尝试着历练一下！

本期经验谈王工结合自身经历为大家分享了单片机、ARM与DSP的相关知识。快包作为中国领先的智能产品开发外包服务平台，汇聚百万级工程师资源，遍布嵌入式开发、工业控制、汽车电子、智能家居、医疗健康等二十多个领域。为了更好地服务于电子工程社区，助力工程师成长，快包将定期邀请平台上的资深工程师，分享行业经验、设计技巧以及工程师开发的酸甜苦辣。

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