单片机和Linux嵌入式区别

1.单片机

单片机是一种集成电路，它能够在一个芯片上完成各种计算、控制和管理任务。单片机没有明确的分层，这是因为它通常被用来设计嵌入式系统，其程序结构和功能要根据具体的应用需求来设计。

在单片机的程序设计中，可以通过一些方法将程序分为不同的层次，比如可以将程序分为用户层和驱动层。用户层是指处理应用程序逻辑的部分，驱动层是指处理硬件驱动和底层操作的部分。

用户层是为了方便开发人员理解和维护程序而设计的，它包含了与具体应用相关的算法、业务逻辑和用户交互等代码。

驱动层主要负责与硬件交互的部分，包括与外设设备的通信、传感器数据的读取和控制信号的发送等。驱动层需要直接操作硬件，因为单片机的设计初衷就是用于控制和管理底层硬件。

分层设计可以提高程序的可维护性和扩展性，使不同部分的代码可以独立开发和测试。但这并不是单片机必须遵循的规范，它完全取决于开发者的需求和实际情况。

单片机没有明确的分层，即单片机没有明确分为用户层和驱动层，不过一位优秀的单片机工程师会有意地将程序分为用户层和驱动层。单片机允许程序直接操作硬件

2.Linux系统

在Linux中，应用程序运行在用户空间（User-space），而硬件访问和控制通常在内核空间（Kernel-space）的驱动层中实现。应用程序通过系统调用（System Call）的方式与内核进行通信，通过系统调用可以请求内核的服务，例如访问硬件设备。

Linux内核提供了各种设备驱动程序，这些驱动程序负责控制和管理硬件设备，使应用程序无需直接操作硬件。应用程序可以通过调用相应的系统调用接口来请求内核执行特定的硬件操作。内核将根据驱动程序的逻辑和硬件设备的要求来进行相应的操作。

这种分层的设计有助于保证系统的稳定性和安全性，同时也简化了应用程序的开发过程。通过将硬件访问和控制的功能放在驱动层和内核空间中，可以提供统一且可靠的接口供应用程序使用，而不用担心不同应用程序直接操作硬件导致的冲突和安全问题。

Linux有明确的分层概念，Linux的应用层不能直接访问硬件，只能通过驱动层才有权限访问硬件。

3.总结

一般跑单片机的芯片成为MCU，跑Linux的芯片成为MPU。两款芯片很大的区别在于MPU芯片有MMU内存管理模块。

CPU可以通过直接访问RAM的地址来读取和写入数据，以实现对内存的管理和操作。CPU可以将数据从RAM中加载到寄存器中进行计算，然后再将计算结果存回RAM中。

GPIO是单片机用于与外部电路进行数字输入和输出的接口。CPU可以通过读取和写入GPIO引脚的状态来与外部设备进行通信。例如，CPU可以通过读取GPIO引脚的状态获取传感器数据，或者通过设置GPIO引脚的状态来控制执行器。

对于Linux操作系统，根据其设计理念和安全机制，应用程序在应用层是不能直接访问硬件资源的。而是通过内核提供的接口以及设备驱动程序来间接地访问硬件资源。

在Linux中，CPU通过Memory Management Unit (MMU)实现虚拟内存管理。MMU负责将应用程序的虚拟地址转换为物理地址，并进行有效的内存隔离和保护。这就意味着应用程序在运行时只能访问它所分配的虚拟内存空间，而无法直接访问硬件设备的物理地址。

对于硬件资源如GPIO等，Linux提供了文件系统抽象来进行访问，以及相应的设备驱动程序来控制和管理硬件资源。应用程序通过在文件系统中访问相应的设备文件，例如/dev/gpio，来与硬件进行交互。而实际的访问和操作则由设备驱动程序来处理。

设备驱动程序位于Linux内核空间中，负责管理和控制硬件设备。它们提供了一系列的系统调用接口和函数，使应用程序可以通过调用这些接口来请求内核执行特定的硬件操作，例如读取GPIO状态，向GPIO引脚发送信号等。

这种分层架构保证了应用程序的安全性和稳定性。通过将硬件访问和控制的功能封装在设备驱动程序中，并提供适当的接口给应用程序使用，可以确保资源的合理分配和保护，同时也降低了应用程序对硬件的直接访问可能带来的错误和安全风险。

Linux的CPU通过MMU间接访问ARM、GPIO等硬件，应用程序在应用层不能直接访问硬件，而是通过设备驱动程序通过内核提供的接口来间接访问硬件。