浅谈嵌入式——单片机

单片机的组成

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单片机跟我们最熟悉的计算机类似,也可叫做微型计算机。单片机是由CPU、RAM(类似计算机内存条)、ROM(类似计算机硬盘)、中断系统、I/O口(芯片的PIN脚)以及一些外设组成。单片机最小系统一般由时钟晶振(CPU的主频产生器,有些单片机会在此频率上进行倍频),复位电路,电源电路组成。
单片机发展先后经历了4位、8位、16位、32位等阶段,单片机的位数表示着单片机CPU一次处理数据的宽度,在一般产品的开发中8位单片机便绰绰有余。

单片机外设

一般单片机的外设有IIC、SPI、ADC、TIMER、UART、PWM、GPIO等,高级单片机会有USB、ETH、IIS、CE等。

外设 外设简介
IIC 主从模式,半双工通信(同一时间只能收或发),硬件IO(SDA、SCL)
SPI 主从模式,全双工通信(同一时间即可发也可收),硬件IO(MISO、MOSI、CLK、CS)
UART 全双工通信,硬件IO(TX,RX)
ADC 模数转换器,即将IO输入的电压信号转换数值,D_value=(A_value/Std_volt)*2^(ADC_BIT)
PWM 脉宽调制,即不同的占空比改变着不同的电压输出,Volt_out = Std_volt * Pulse_duty
GPIO 输出高低电平,注意IO模式(推挽、(开漏、开集)、上拉、下拉等)
USB 主从机模式,差分信号传输(压差值作为电平信号,具有一定的抗干扰性),硬件IO(DP、DN),DP、DN全下拉1.5K电阻为主机,DP上拉1.5K电阻为高速率从机,DN上拉1.5k电阻为低速率从机,OTG模式(即可从也可主)由ID线决定主从,低电平主,高电平从
ETH 网络接口
IIS 音频传输协议,硬件IO(SCK、SD(数据信号)、WS(左右通道选择 0左通道 1右通道))
CE 硬件加密算法,例如:CRC、AES等,减少加密时的时间与资源消耗

单片机开发

单片机开发IDE

一般常用IDE为Keil、IAR,当然有些厂家也会有自己的IDE,例如:PIC的MPLAB IDE等。IDE其实就是LINUX下make的包装,编译链工具一般都是现成的,剩下的就是如何组织源文件,进行编译链接,最终生成可执行文件。

单片机开发流程

首先查看原厂提供的开发文档,弄清楚单片机的资源与外设详情,以及外围电路的开发设计。接着搭建开发环境,当然有的单片机已经集成到了一些IDE里去了。有库的尽量调用原厂库开发,简单高效易维护,没有库的就只能查阅寄存器了,最后就可以开始CODING了。

单片机调试

一般每家芯片都会有调试接口,常用的SWD与JTAG。STM单片机常用调试器STLINK,还有比较通用的调试器JLINK,基本能满足大部分芯片调试了。

单片机前景

单片机的应用场景异常丰富,小到玩具,大到航空航天,随着智能化的到来,单片机的应用场合会越发增长,不过所有前景好的职业都不是针对某个人的,自己强大才是真正的强大,作为技术开发者,只有不断提升自己的技术栈才能获取更多机会与发展空间。

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