Android底层驱动开发（九）

目录

一、CPU、MPU、MCU、SOC的概念与区别

1、概念

2、区别

二、总线

1、总线概念

2、详解UART、I2C、SPI常用通信协议

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一、CPU、MPU、MCU、SOC的概念与区别

1、概念

1.1 CPU(Central Processing Unit)
CPU(Central Processing Unit)，是一台计算机的运算核心和控制核心。CPU由运算器、控制器和寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线构成。众所周知的三级流水线：取址、译码、执行的对象就是CPU，差不多所有的CPU的运作原理可分为四个阶段：提取(Fetch)、解码(Decode)、执行(Execute)和写回(Writeback)。 CPU从存储器或高速缓冲存储器中取出指令，放入指令寄存器，并对指令译码，并执行指令。所谓的计算机的可编程性主要是指对CPU的编程。

1.2 MPU (Micro Processor Unit)
MPU (Micro Processor Unit)，叫微处理器(不是微控制器MCU，很多人会把微处理器和微控制器混淆)，通常代表一个功能强大的CPU(暂且理解为增强版的CPU吧),但不是为任何已有的特定计算目的而设计的芯片。这种芯片往往是个人计算机和高端工作站的核心CPU。例如Intel 的X86，ARM的一些Cortex-A芯片如飞思卡尔i.MX6、全志A20、TI AM335X等都属于MPU。

1.3 MCU(Micro Control Unit)
MCU(Micro Control Unit)：叫微控制器，其实就是我们平常说的单片机。是指随着大规模集成电路的出现及其发展，将计算机的CPU、RAM、ROM、定时计数器和多种I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片级的芯片，比如51、STC、AVR、Cortex-M这些芯片，内部除了CPU外还有RAM、ROM，也就是在一块芯片中集成了整个计算机系统，可以直接加简单的外围器件(电阻，电容)就可以运行代码了。它本质上仍是一个完整的单片机，有处理器，有各种接口，所有的开发都是基于已经存在的系统架构，应用者要做的就是开发软件程序和加外部设备。而像ARM（Cortex-A系列）直接放代码是运行不了的，因为它本质上只是增强版的CPU，必须添加相应的RAM和ROM。

1.4 SoC(System on Chip)
SoC(System on Chip，整体的一个电路系统，完成一个具体功能的东西)：指的是片上系统，MCU只是芯片级的芯片，而SoC是系统级的芯片，它既MCU那样有内置RAM、ROM同时又像MPU那样强大，不单单是放简单的代码，可以放系统级的代码，也就是说可以运行操作系统（以Linux OS为主）(将就认为是MCU集成化与MPU强处理力各优点二合一)。

1.5 SoPC(System On a Programmable Chip)
与上述几项概念相比，SoPC的出现频率并不是那么高，但这并不影响它的重要性。SOPC是System On a Programmable Chip的缩写，即 可编程片上系统，SoPC与MCU、MPU、SoC最明显的区别在于：可更改硬件配置，也就是说自己构造芯片。

举个例子说明便于理解，单片机的硬件配置是固化好了的， 我们能够编程修改的就是软件配置，本来是串口通信功能，通过修改代码变成AD采样功能，也就是说硬件配置是固定了的，我们只能通过修改软件来选择其中的一项或多项功能；而SoPC可以修改硬件配置信息使其成为相应的芯片，可以是MCU，也可以是SoC。
 

2、区别

2.1 MCU和MPU的区别
MCU在一块芯片中集成了整个计算机系统，可以直接加简单的外围器件(电阻，电容)就可以运行代码了。它本质上仍是一个完整的单片机，有处理器，有各种接口，所有的开发都是基于已经存在的系统架构，应用者要做的就是开发软件程序和加外部设备。

MPU如ARM的Cortex-A系列，直接放代码是运行不了的，因为它本质上只是增强版的CPU，必须添加相应的RAM和ROM。

2.2 CPU与SoC的区别
SoC可以认为是将MCU集成化与MPU强处理力各优点二合一，其中MCU是CPU集成了各类外设，MPU是增强版的CPU。可以从下图中直观地看出CPU与SoC的区别。

 目前芯片的发展方向是从CPU到SoC，现在已经没有纯粹的CPU了，都是SoC。ARM出卖的内核其实就是CPU(当然还需要总线)，各种外设是半导体厂商自己添加的。

2.3 SoPC与MCU、MPU、SoC的区别
SoPC与MCU、MPU、SoC最明显的区别在于：可更改硬件配置，也就是说自己构造芯片。

举个例子说明便于理解，单片机的硬件配置是固化好了的， 我们能够编程修改的就是软件配置，本来是串口通信功能，通过修改代码变成AD采样功能，也就是说硬件配置是固定了的，我们只能通过修改软件来选择其中的一项或多项功能；而SoPC可以修改硬件配置信息使其成为相应的芯片，可以是MCU，也可以是SoC。
 

二、总线

1、总线概念

总线（Bus），是指计算机设备和设备之间传输信息的公共数据通道。总线是连接计算机硬件系统内多种设备的通信线路，它的一个重要特征是由总线上的所有设备共享，可以将计算机系统内的多种设备连接到总线上。如果是某两个设备或设备之间专用的信号连线，就不能称之为总线。系统总线架构图如下所示&