樹莓派、Arduino、傳統單片機開發板該如何選擇

　　2015年貼片技術的不斷普及，讓面包板不再那么有用武之地，經濟的發展也讓現成的板卡價格降到了一個合理的范圍，購買現成的電路板，甚至自己打樣電路板來使用，已經成為了一個趨勢。

　　現在，我們面前的選擇就空前的豐富，一方面，是以Arduino和樹莓派為首的開源硬件陣營，另一方面，則是以STM32、51和S3C2440為首的傳統單片機開發板陣營。本文主要跟隨小編來詳細的了解樹莓派、Arduino、傳統單片機開發板該如何選擇。

　　樹莓派、Arduino、傳統單片機簡介

　　1、樹莓派

　　樹莓派由注冊于英國的慈善組織“RaspberryPi基金會”開發，Eben·Upton/?！ざ蚱疹D為項目帶頭人。2012年3月，英國劍橋大學埃本·阿普頓（EbenEpton）正式發售世界上最小的臺式機，又稱卡片式電腦，外形只有信用卡大小，卻具有電腦的所有基本功能，這就是RaspberryPi電腦板，中文譯名‘樹莓派’。這一基金會以提升學校計算機科學及相關學科的教育，讓計算機變得有趣為宗旨?；饡谕@一款電腦無論是在發展中國家還是在發達國家，會有更多的其它應用不斷被開發出來，并應用到更多領域。在2006年樹莓派早期概念是基于Atmel的ATmega644單片機，首批上市的10000“臺”樹莓派的“板子”，由中國***和大陸廠家制造。

　　樹莓派就是將你電腦機箱里的大部分東西都集成到了一塊電路板上的微型電腦，接上顯示器鼠標鍵盤等等東西和你的電腦沒啥實質的區別，操作系統不一樣這個是基于linux的系統。

　　2、Arduino

　　Arduino是一款便捷靈活、方便上手的開源電子原型平臺，包含硬件（各種型號的Arduino板）和軟件（ArduinoIDE）。它適用于愛好者、藝術家、設計師和對于“互動”有興趣的朋友們。

　　通俗的講：arduino就是主要以以AVR單片機為核心控制器的單片機應用開發板（當然也有其他核心的例如STM32版本的但是不是官方的，還有intel的伽利略），或者是學習板啥的，但是Arduino開發人員開發了簡單的函數，還有許多應用庫，這樣就不用直接去操作寄存器了，使得沒有很好的單片機基礎的人員也可以使用Arduino做出自己想要的東西。Arduino的開發人員還開發了一個簡潔的IDE（集成開發環境）也就是寫代碼，編譯，調試，下載的上位機軟件。

　　3、傳統單片機

　　單片機（Microcontrollers）是一種集成電路芯片，是采用超大規模集成電路技術把具有數據處理能力的中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統、定時器/計數器等功能（可能還包括顯示驅動電路、脈寬調制電路、模擬多路轉換器、A/D轉換器等電路）集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的微型計算機系統，在工業控制領域廣泛應用。從上世紀80年代，由當時的4位、8位單片機，發展到現在的300M的高速單片機。

　　單片機在國外叫MCU微型控制器，就是將CPURAMROM等等集成到一塊芯片上構成單片微型計算機。

　　性能天梯分析詳解

　　無論屬于哪個陣營，它們用的CPU都得分成MCU（微控制器，或者稱為單片機）和MPU（微處理器）兩類，它們的本質區別在于MMU（內存管理單元），也就是對于虛擬內存空間的支持。樹莓派和S3C2440就屬于MPU類的，而Arduino和STM32就屬于MCU類的。它們在運算能力上有巨大的差距。

　　基于上面的分類，如果把它放到一個天梯圖內，我們就能得到這樣一張開源硬件的比較圖。

　　性能天梯圖

　　需要注意的是，這張圖只比較了它們的純運算性能，越靠上的，運算性能越強，但是這張圖并不是按照比例畫的，實際上，樹莓派的運算性能可以達到Arduino的100倍。接下來，我就根據上面的兩種分類方法來講講它們的區別。

　　性能的差距

　　廣大的電子愛好者可能一直有一個疑問，那就是樹莓派和單片機或者樹莓派和Arduino的選擇問題，其實也就是MPU和MCU的選擇問題。

　　這里又得分兩種情況討論，一類是沒有學過任何東西，想直接拿樹莓派入門的，另一類是在玩過Arduino或者51單片機之后想要玩玩更高端平臺發。

　　先講講第一類。對于第一類玩家，如果已經有了編程基礎，可以直接試著玩樹莓派，如果只是把樹莓派當成一個小型PC或者低功耗服務器，完全沒有問題。對于編程水平好的，我更推薦CubieBoardCC80或者JetsonTK1，因它們的性能會強大很多，玩起來會更加舒服。如果沒有編程基礎或者想要玩軟硬結合的，還是建議從PC編程或者Arduino、單片機開始學習。

　　對于第二類，選擇就不那么簡單了。首先要知道，在過去（其實拋開開源硬件，現在也是一樣），MPU是一種很復雜的東西，一般得熟練掌握單片機之后才能去接觸MPU。而且MPU通常涉及到Linux內核的修改、Linux驅動的開發、Linux軟件的編寫這類事情，需要的知識儲備很多。對于一般愛好者來說，玩MPU完全就是天方夜譚。但是MPU又是那么吸引人，數百兆的主頻，數十兆的存儲空間，是MCU根本無法想象的。MPU就像是一臺真正的PC，而MCU只能算個玩具。國外的開源硬件大佬自然也看見了這一點，于是就有了樹莓派這樣的產品。樹莓派就是融合了開源硬件易用性和MPU強大功能的產品?，F在，對于想要玩高端平臺的愛好者，最主要的選擇就是樹莓派和STM32（雖然它們根本不是一個量級的東西，但是由于2440類的東西開發難度太大，業余愛好者一般較少涉足）。那么我們就來對比下，樹莓派和STM32分別能做什么，都能做的東西開發起來有什么區別。

　　只有樹莓派能做的：機器視覺、視頻解碼、3D游戲等。

　　STM32和樹莓派都能做的：飛控、3D打印控制、音頻解碼、網絡監控、物聯網傳感器等等。

　　只有STM32能做的：基本沒有。

　　小結

　　STM32能做的，樹莓派都能做樹莓派能做的，STM32不一定能做。

　　再來看看對于都可以做的東西，兩者開發上有什么區別。以網絡視頻監控為例吧。STM32的開發流程是這樣的：硬件選型→設計PCB→焊接→調試硬件→編寫DCMI和RMII驅動→移植TCP/IP協議?！{整攝像頭驅動→編寫網頁服務器程序→完成。其中涉及的代碼量非常大，不過好在都比較基礎，愛好者還能應付一下。而樹莓派的開發流程則完全不一樣：買一臺樹莓派和一個攝像頭→把攝像頭連接到樹莓派上→在樹莓派上安裝一個監控軟件→完成，簡直就像玩一樣，半個小時就能完成。

　　對于愛好者來說，樹莓派確實是利器，不用很長的時間就能實現很棒的效果，自己寫程序也不是太復雜，就參考PC上的Linux程序編寫教程就可以，因為網絡協議、圖形庫這些都是現成的，省去了很多麻煩。不過，有利也有弊，樹莓派是個高度封裝的東西，如果想要借此學習ARMLinux的基礎開發，我還是勸你轉投2440的懷抱，因為樹莓派說是開源硬件，但是實際上它的底層Bootloader和核心數據手冊是閉源的，對于應用開發沒有影響，但是學習原理就要命了。另一點，就是成本。如果你做的這個東西要量產，那么成本就變得很重要，基于STM32的網絡監控方案可以比基于樹莓派的方案成本低一半以上，這可是十分吸引人的。當然我只是舉個例子，實際上，目前市場上網絡監控用的既不是STM32，也不是樹莓派，而是專門定制的ARM9。

　　那么對于愛好者，STM32有什么意義呢？看起來似乎上面提到的兩個弊端都沒什么關系啊。讓我說的話，STM32的優點就是更為基礎，這個理由和上面對于51單片機的觀點是類似的，玩STM32可以學到更多基礎的知識，腳踏實地慢慢來，路上的風景也很精彩啊，從零開始，看著自己的作品一點點完善，難道不是一件很有趣的事情嗎？功利地說，如果要從事電子工程師的工作，這些知識和經驗將會十分有用，因為工作也是和基礎的東西打交道，無論是MCU還是MPU都一樣，將要面對的，是赤裸裸的原理圖和源代碼，而不是apt-getinstall。