大家好,百忙之中,小自又和大家见面了。本文是一篇概念性的总结性文章,内容轻松简单,是基于物联网技术与智能制造的继续补充工控机和电脑的区别,之所以选择这个题材,是因为我国的各种高科技产品都与之相关(机器人/无人机/手机/电脑/军工控制/飞机/高铁/等等…….)。
因为不管是工业控制,还是各种自动化产品,亦或是大家经常接触的科技产品(无人机/扫地机器人/编程类高端玩具/智能家居等等),又或是底层的传感器感知,智能机器,都不开中心控制器创业项目,不同控制器的作用不同,概念也非常多,我们有必要对它作一个梳理。
PC:即个人电脑,工业用途的电脑叫做IPC-俗称工控机。其控制主板主要由CPU(central processing unit-CPU主要由运算器、控制器、寄存器组和内部总线等构成,是PC的核心)/RAM(Random Access Memory)中文为随机存储储存器,又叫内存条。ROM(Read Only Memory)只读存储器。串行总线SATA(Serial ATA: Serial Advanced Technology Attachment)是一种计算机总线,负责主板和大容量存储设备(如硬盘及光盘驱动器)之间的数据传输,主要用于个人计算机。PCI Express,简称PCI-E,官方简称PCIe,是计算机总线PCI的一种–工业中通常用这个接口连接外接控制卡,例如视觉检测/运动检测等。然后PC的组成还有南桥,北桥,硬盘等
PLC:可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller),是一款工业工控器,直观理解,大家每天上下楼电梯里面的控制器,在机场拿行李时-转盘的控制器,生产手机-家电-钢铁-汽车-纸巾-木板-玻璃-等等,这几年疫情生产口罩用的控制大脑都是它,很厉害吧。
MCU-Microcontroller Unit:其实它就是单片机!
单片机:Single Chip Microcomputer -一种可编程的微型控制芯片,应用于多个领域,偏向于小型智能产品运用,可以见下图。
单片机与PLC同属于控制器,两者有何区别呢?我们看下图:
CPU:(Central Processing Unit,中央处理器)发展出来三个分支,一个是DSP,另外两个是MCU,MPU,它们其实都是微型中央处理器。
MCU:(Micro Control Unit,微控制器单元-单片机),上面已经介绍
MPU:(Micro Processor Unit,微处理器单元),价格非常高,是MCU也就是单片机的数倍,近年来,MCU和MPU之间的界限已经模糊。MCU和MPU之间的主要区别之一是软件和开发。MPU将支持丰富的OS,如Linux和相关的软件堆栈工控机和电脑的区别,而MCU通常将专注于裸机和RTOS。在决定哪种硬件平台、MCU或MPU最有效之前,由软件开发人员决定哪个软件环境和生态系统最适合他们的应用。通用MPU旨在优化吞吐量,而MCU通常会优化延迟。因此,如果是需要处理大型数据库,MPU更合适,如果是要精细的机电控制,那么MCU更合适。
DSP:(Digital Signal Processing/Processor,数字信号处理),DSP专注于数据处理,有多个ALU,多用于多媒体应用等,需要处理大量数据的地方,比如收音机,用了DSP芯片的收音机,性能非常好,价格也高出很多,当然它的应用非常广,还有马达控制等等,因为它的数据处理速度非常的快。
ARM:全世界超过95%的智能手机和平板电脑都采用ARM架构。ARM设计了大量高性价比、耗能低的RSIC处理器、相关技术及软件。嵌入式当前来说前景无限广阔,应用到很多领域,现在手机,笔记本,电脑,数码相机,平板都是ARM做的,单片机只能用于低端领域,ARM可以理解是一种高端的单片机.
STM32:它是基于ARM芯片开发的,目前也是嵌入式这个行业流行的一款控制器,常用C语言编程,其中F103系列应用面极广,个人发展空间与收入都相当不错。
嵌入式:嵌入式系统是一个系统,单片机是其中一个重要的子类。嵌入式系统顾名思义就是一个嵌入在其他系统中的系统。例如汽车系统中嵌入姿态控制系统,就可以使汽车驾驶更安全,更有效;电源系统内引入自动控制系统,能够让电源工作更稳定。单片机是众多嵌入式处理器的一种,目前通用的理解是,嵌入式主要是指ARMDSP等处理器.而嵌入式系统是指实现了一定功能的电路的软硬件的集合,嵌入式这一行业目前薪资较高。
在芯片市场主要有CPU、GPU、FPGA与ASIC四大类型。与其它主流芯片相比,FPGA的的灵活性要高于专用芯片ASIC,性能和实时处理能力优于CPU,无需NRE成本,上市时间也更快。不过,其功耗、成本、尺寸都大于专用芯片ASIC,应用开发门槛偏高,并不适合海量应用。
FPGA:(Field Programmable Gate Array)是在PAL (可编程阵列逻辑)、GAL(通用阵列逻辑)等可编程器件的基础上进一步发展的产物。是可以对数字电路(例如与非门)进行编程的,有自己的专用编程语言与软件。
VHDL(Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language):就是FPGA的编程语言,当然还有Verilog HDL也是一种硬件编程语言;
EDA(ElectronicDesignAutomation):软件平台,可以设计你想要的电路。
芯片:芯片是半导体元件产品的统称,范围比较广泛,把电路小型化的方式,并时常制造在半导体晶圆表面上的一种半导体元件,芯片的制造包含众多工艺,比较复杂,是制约我国科技发展的一个非常重要的方面,我们的华为,中兴,大疆等等高科技公司常被老美制裁,就是因为这项卡脖子技术。
好了,写到这里,小自本期的内容就差不多了。可能还有一些,没有展开去做介绍。本期小自介绍的科技领域的东西,概念非常之多,也有部分性能的对比,大家以轻松的心态了解一下即可,了解一下与实际相关的科技运用,对扩展读者的知识面也非常有帮助。如您觉得小自的总结非常好,也欢迎转发,让更多的年轻大学生参与进来,了解国家科技前沿,你与小自一起始终共同进步,我们下期再见!
