嵌入式开发

路线嵌入式

对比

树莓派

单片机

PLC

树莓派（Raspberry Pi）、单片机（MCU，Microcontroller Unit）和PLC（可编程逻辑控制器）是三种不同的控制设备，主要区别在于它们的设计目的、应用场景和硬件架构。它们之间既有联系，也有显著的区别，具体如下：

树莓派

• 定义：树莓派是一种低成本的小型单板计算机，具备完整的计算机功能。
• 特点：
  • 搭载Linux操作系统（如Raspberry Pi OS）。
  • 提供多种编程语言支持（Python、C++等）。
  • 配备通用的GPIO接口，可连接传感器、模块和外设。
  • 能处理较复杂的任务，如图像处理、网络通信等。
• 应用场景：
  • 教育、开发者入门。
  • 轻量物联网（IoT）应用。
  • 机器人或DIY项目的控制中心。
• 优点：通用性强，开发生态丰富，适合快速原型设计。
• 缺点：对实时性要求高的任务表现欠佳，不够坚固，工业应用受限。

单片机

• 定义：单片机是一种集成了CPU、内存和I/O接口的微控制器，设计用于特定的嵌入式控制任务。
• 特点：
  • 没有操作系统或运行轻量的RTOS（实时操作系统）。
  • 通常用C语言或汇编语言编程。
  • 功耗低，性能集中于实时控制。
  • 硬件资源有限（比如8位/32位架构，有限的RAM和ROM）。
• 应用场景：
  • 家电（洗衣机、空调控制板）。
  • 汽车电子（传感器、仪表盘）。
  • 简单工业控制（继电器驱动、定时器应用）。
• 优点：实时性好，价格低，适用于小型、专用的嵌入式系统。
• 缺点：计算能力和扩展性有限，不适合复杂计算或联网应用。

PLC

• 定义：PLC是专为工业环境设计的可编程控制设备，用于实时控制复杂的机械设备或流程。
• 特点：
  • 集成了专用的输入/输出接口，支持模拟信号和数字信号。
  • 通常用梯形图（Ladder Logic）或功能块图（FBD）编程。
  • 具有强大的抗干扰能力，适合恶劣的工业环境。
  • 专注于高可靠性和实时控制。
• 应用场景：
  • 工业自动化（流水线、CNC机床）。
  • 工程机械控制（起重机、电梯）。
  • 大规模过程控制（化工厂、污水处理厂）。
• 优点：稳定性高，耐用，支持实时和多任务处理。
• 缺点：价格较高，不适合通用计算或非工业场景。

三者关系与对比

特性	树莓派	单片机	PLC
定位	通用计算开发板	嵌入式控制芯片	工业控制设备
硬件	多核ARM处理器，较高性能	集成CPU、存储、I/O接口	专用工业级控制硬件
编程	Linux环境，支持多语言	C语言或汇编语言	梯形图、功能块等工业语言
实时性	较差	优秀	非常优秀
应用环境	家庭、教育、轻量IoT	小型嵌入式设备	工业自动化
扩展性	高	较低	中等，偏工业专用
价格	低（约几十美元）	极低（几美元）	高（上千美元）

总结

• 树莓派：适合原型开发、教育和非工业项目，不适合高实时性和恶劣环境。
• 单片机：适合成本敏感的小型嵌入式项目，有优秀的实时性能，但处理复杂任务的能力有限。
• PLC：工业自动化的最佳选择，可靠性和实时性一流，但价格高，不适合DIY或普遍计算任务。

根据具体需求，可以选择不同的设备，并通过硬件或通信方式将它们组合在一起。例如，树莓派用于复杂计算或联网，单片机或PLC负责实时控制。