解读单片机和CPU的区别及意义

1.1、单片机和CPU有什么区别

（1）CPU：计算机里面用作控制、计算；

（2）单片机：单片机就是一种比较简单的cpu;常用于小家电

（3）application SoC：应用级别的cpu，性能强大的，如：智能手机、笔记本等；一般在嵌入式里面学习。

FPGA：硬件开发，做芯片;半导体行业

DSP：大量运算的领域；单片机主要是控制

CPLD：和FPGA比较像

1.2、 单片机的意义

1.2.1、单片机全球用量最大的CPU

1.2.3、物联网节点设备主控CPU：物联网底层收集信息，中间层用来传递信息，上层做信息判断、处理；

物联网底层一般用单片机。

1.2.4、单片机是其他物联网编程技术的入门基础

1.2.5、通过学习单片机学习编程语言、调试技巧、工具使用等技能

1.3、计算机的核心设备CPU

1.3.1、CPU就是一块超大规模集成电路，CPU的本质就是电路

1.3.2、CPU（Central Processing Unit，中央处理器）

（1）CPU = 运算器 + 控制器

单片机：主要做控制；

dsp：主要做运算

（2）CPU = ALU （做运算、控制）+ cache（高速缓存；电脑的缓存：一级缓存、二级缓存） + Bus（总线，连接cpu里面的各个模块）

（3）CPU = 汇编指令 + 寄存器（编程的接口）

1.3.3、CPU的工作原理

（1）CPU通过总线从存储器取出指令到内部，然后译码，然后执行

（2）一条指令包括：指令码+数据

（3）执行指令反应为一个控制操作（例如：电平高低控制灯的亮灭）或者一个数学运算

（4）给单片机编程其实就是给CPU写指令序列

1.4、集成电路的出现

（1）IC（integrated circuit，集成电路），就是使用微器件为积木，去搭建具备一定功能的一个电路板。

（2）以前没有微器件的时候，必须很大一块电路板才能实现一个电路功能（譬如一个加法器，完成加法运算）。

然后有了微器件之后，这个电路板的体积变小了，越来越小，最后小到mm级别甚至更小，我们就把这个电路做在一起，

用塑料外壳封装起来就形成了大家看到的IC芯片（里面是电路，外面是塑料壳）。

（3）芯片（IC、集成电路）其实就是：里面馅是电路，外面的壳就是绝缘体壳，里面的电路通过外壳上引出来的一些引脚（金属材料的）来与IC外部接轨。

（4）IC有多少个引脚，每一个引脚的作用是干嘛的，是IC设计制造的时候就已经决定的，我们拿到IC使用时要去读IC的数据手册来知道这个引脚怎么用。

单片机可以取代PLC吗？单片机和PLC有什么区别？

有人说这是个伪问题，单片机是元器件，PLC是由元器件以及庞大的软件构成的系统，两者在这一方面没有可比性 —— 大多PLC的控制芯片实际上就是单片机，也就是说可以将PLC看成是单片机的二次开发。单论工业防护等级，单片机的稳定性和可靠性能根本比不了PLC这种IP67类的产品（ IP为标记字母，第一标记数字表示接触保护和外来物保护等级，第二标记数字表示防水保护等级）。而且就PLC这种能应对工业恶劣环境的产品还开发出一套冗余系统。

I/O功能

单片机的I/O点实在有限，而反观PLC呢？针对不同的现场信号，均有相应的I/O点可与工业现场的器件(如按钮、开关、传感电流变送器、电机启动器或控制阀等)直接连接，并通过总线与CPU主板连接。工业里几乎任意一条生产线，都有上百甚至上千I/O点，就这点单片机完全无法比拟。

开发周期

PLC的品牌多达200多种，几乎每个品牌都有不同编程软件，而且都在不断完善自己的编程软件，使之能够越来越简单的服务于电气工程师，而各种程序块也是越来越方便人性化的任意去调用，比如PID模块、运动控制模块等，大大减轻了工程师的开发压力也缩短了开发周期。

那单片机要如何实现？没有现成的模块使用，那就只能开发，那么做过非标自动化设备的工程师都会遇到工期不足问题。PLC这种高度集成化模块化的产品在达到满足设备所需的开发周期，在工期面前也是抓襟见肘，更不用说如同白纸一张的单片机。

通信距离

现在大多数流水线是要跨区域整合与监视的，所用的通讯方式多为以太网加中继器，或者直接走民用宽带光纤，所用的东西到最后很可能是用的就是微软的IE浏览器，很明显PLC是有RJ-45接口，即使本体没有RJ-45也可以配备以太网模块，可单片机搭载的PCB板能加上这个接口然后开发出以太网通信吗？开发需要多久？

编程语言

这点对单片机来讲是一个优势，同时也是一个劣势。上面提到PLC的品牌有两百多种，编程软件更多，尽管大多数PLC的编程语言都大同小异，但是每接触一款不同品牌的PLC，电气工程师就要从PLC的硬件参数、软元件、编程软件等等各个方面从头了解一次才能使用的得心应手。而单片机的编程语言用的是C语言或者汇编语言，这对于任何单片机都是通用的。换句话说，学会C语言或者汇编语言，便可以应用任何单片机开发想要的功能（前提是要有相关的电工电子学基础）。

但话又说回来，电气工程师不是电子工程师，他们的工作不是单单考虑单片机如何驱动继电器来控制机床的，甚至有的电气工程师都不会C语言、汇编语言之类的MCU开发语言。近些年，IEC-61131-3标准的推广，越来越多的PLC支持多种编程语言，如类似C语言的ST语言，类似电路图的CFC语言。这种便利的功能是传统单片机开发环境真的无法实现。

在工业控制领域，PLC占据绝对优势，就目前形势（单片机的功能、稳定性、易用性、编程及维护等）来看，单片机取代PLC那将是一项不可能完成，或者说期限趋向于无穷的艰巨任务。

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