什么是嵌入式系统，什么是单片机？

物联网应用下的无线通信技术分为近距离通信技术和远距离通信技术，其中常用的短距离通信技术有蓝牙、wifi、zigbee、红外等等，远距离通信技术有GPRS、NB-IoT、LoRa、等。物联网应用除了通信还有物联网终端节点，这些终端节点还有一定的计算能力和感知能力，还有一部分终端节点具有执行能力，今日我们就来聊聊物联网的终端设备。

物联网终端设备一般由通信接口、传感器、MCU以及执行器组成。例如：把物联网终端设备比喻成一个人，通信接口就相当于嘴巴主要作用是信息沟通与交流，而物联网的通信方式主要是无线传输，当然也会有有线传输，这得要看具体的应用场景。

传感器就相当于人的耳朵、眼睛、鼻子、舌头这些感知器官，用来接收感应外界变化的刺激，而物联网所使用的传感器包括电、光、声、气等各种不同类型。执行器相当于人的四肢，接收MCU传来的指令，然后根据MCU的命令来执行具体任务。物联网应用中的执行器一般是开关、按钮、继电器以及电机等等之类的。

MCU是物联网终端节点最重要的一部分，相当于人的大脑，控制着执行器、通信接口、传感器。MCU的工作方式是这样的：一边接受传感器收集的信息，并上传至云端；一边还要接收云端的信息指令，再根据指令对执行器进行控制。

下面我们来重点介绍一下什么是MCU？

MCU微控制单元又叫单片微型计算机或者单片机。MCU就是我们平时常说的单片机，进行嵌入式开发的核心部件，而嵌入式系统是一个很广泛的概念，主要是相对于计算机而言，是一种功耗受限、尺寸受限的特殊类型计算机，小到智能手环、大到智能手机，都可以统称为是嵌入式开发系统。

其实物联网节点就是一种嵌入式系统，只不过嵌入式系统不一定要有通信能力，不要求一定要接入网络，这是与物联网节点的最大区别。8051单片机（MCU）诞生于20世纪末期，在2000年以前用的最多的单片机就是Intel 8051系列单片机，此后51单片机几乎是每个电子类专业大学生的必修课程。基于8051内核的单片机是8位的处理器，工作频率相对较低，其处理能力也非常有限，但在过去能完全应付绝大部分的嵌入式应用了。

随着技术的进步2005年ARM公司正式推出Cortex-M3芯片，Cortex-M3拥有更高处的理能力且价格比51单片机还低。目前现在基于Cortex-M系列ARM内核的MCU已经逐渐在应用中取代了51单片机。

物联网终端的软件

刚才说的通信接口、MCU、传感器和执行器都是硬件，但物联网终端节点光有硬件，没有软件是没法进行工作的。而这种软件就是在嵌入式设备上面运行的软件，或者可以理解为嵌入式软件，通常都是由工程师提前写好代码，在出厂前烧录到芯片中，在这之后一般不会改动。嵌入式软件一般保存在EROM（可擦写只读存储器）或EEPROM，通常也称作固件（Firmware）。

嵌入式操作系统的典型构成

后来随着嵌入式系统的复杂性不断增加，嵌入式系统需要有多任务执行的并发能力，前后台工作方式已经不能满足需要了。需要有一个程序来统一管理多个任务的执行顺序，给多个任务平均分配资源，并且创造运行环境，这个程序就是现在的嵌入式操作系统。

嵌入式操作系统和我们平时用到的Windows、iOS、Android、Linux等其实是一回事，只不过嵌入式操作系统的尺寸没有计算机操作系统或手机操作系统那么庞大，嵌入式操作系统受到了成本和存储空间的限制，通常只有几十KB或者几KB那样大小。