關于嵌入式學習—

基礎整體概念

以應用為中心:消費電子(手機、藍牙耳機、智能音響)、醫療電子(心率脈搏、呼吸機)、無人機(大疆D)、機器人(人形四足機器人)
計算機技術:

計算機五大組成:

????????運算器(數據運算)、控制器(指令控制)、存儲器(內存外存)、輸入設備(鼠標、鍵盤、攝像頭)、輸出設備(顯示器)

軟件:

????????編程語言(C/C++)、操作系統(Linux文件、多任務、網絡)、數據結構、數據庫

硬件
- 51單片機:硬件概念(定時器、PWM、中斷)、原理圖、寄存器、外設操作(LED、按鍵、數碼管、蜂鳴器、傳感器)
- STM32單片機:庫開發(標準庫、HAL庫)
- ARM:英國公司設計處理器芯片方案，SAMSUNG、ATMEL、NXP->ARM芯片方案>開發板(ARM)
- ARM7、ARM9、ARMI1
- CortexA:應用高端領域，處理復雜任務，用來跑作系統(Lnux 文件系統多任務調度網絡)
- CortexR:應用實時控制領域，實時性要求高(汽車電子)
- CortexM:應用微控制器領域，MCU單片機(IOT物聯網智能家居控制領域)
特點：軟硬件可裁剪——加入需要的硬件/軟件功能，將不需要的硬件/軟件裁剪掉(低功耗、低成本)
計算機:通用型計算機:PC、平板、手機/專用型計算機:無人機，完成某項特定功能而設計計算機

一、嵌入式:
以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟硬件可裁勢的專用計算機系統
二、51單片機:

1980年，由Intel公司MCS-51系列:8051型號單片機(工業控制領域)，由MCU轉型到CPU
其他公司：Atmel（AT89C51）、Philip（P89V51系列單片機，增強型單片機ISP在線編程）、STC宏晶半導體（STC89C51 STC89C52 STC89C52RC)

三、相關概念：
CPU:Central Processing Unit(中央處理器)數據運算、指令處理，CPU性能越高，完成指令處理和數據運算的速度越快

MCU: Micro Ctroller Unit(微控制器)，集成度比較高，將所有功能集成到芯片中(CPU、RAM、ROM、定時器、UART、10)，簡單控制，成本低

MPU:Micro Procesing Unit(微處理器)，集成度低，只有一塊單獨的CPU，需外接外設、存儲模塊，復雜應用領域，跑Linux操作系統，成本高

GPU:Graphics Processing Unit(圖形處理器)，圖形處理、圖形渲染(GPU性能越好，圖形顯示的質量越好)
NPU:Neural Processing Unit(神經網絡處理器)，A|推理、硬件加速，神經網絡處理(卷積運算)->華為Mate60 達芬奇NPU AI自動優化照片

FPU:Floating Point Unit(浮點數運算單元)，完成浮點數的運算和處理(完全遵循IEEE 754)，大部分集成在CPU內部

SOC:System On Chip(片上系統)，集成度比較高，將多個芯片集成到一塊芯片上(存儲芯片、外設芯片)

四、RAM和ROM:
外存:主要存放程序、代碼、指令，掉電數據不丟失，讀寫速度慢，價格便宜(移動硬盤 1T 300)

內存:主要存放程序運行過程中的臨時變量、掉電數據丟失，讀寫速度快，價格昂貴(內存條16G 300)
ROM:Read-Only Memory，只讀存儲器，存放單片機程序，指令，掉電數據不丟失

RAM:Random Access Memory，隨機訪問存儲器，存放臨時變量、臨時數據，掉電數據丟失

五、單片機芯片內部結構：

ex：具體實現

CPU、RAM、ROM、Timer、PWM、I0、中斷

三大總線:

地址總線:用來尋找RAM中的地址，所能尋址的最大范圍2^8，256byte，單向
數據總線:通過地址總線去獲取數據，數據交互雙向
控制總線:時序控制、IO控制

六位運算:
1、|:將二進制中的對應位的bit進行比較，如果有一個bit為1，結果為1;如果都為0，結果為0;

????????應用場景:指定位置1

unsigned char t = 0x60;
（數據高位 MSB bit7）? 0110 0000 （bit0 LSB 數據低位）
第0位置1：t=t|(1 << 0);
第3位置1：t=t|(1 << 3);
第0位和第3位置1：t=t|(1 << 0)| (1 << 3);

2、 &:將二進制中的對應位的bit進行比較，如果全為1，結果為1:如果有一個0，結果為0;
??應用場景:指定位清0

unsigned char t = 0xFF:
將bit 0 和 bit7 清0:
t &= ~(1 << 0)；
t &= ~(1 << 7);

exe:

?? ??? ?練習：
定義兩個變量：
unsigned char a = 0x62；
unsigned char b = 0xFF；
?? ??? ??? ??? ?（1）將a轉換成二進制，將bit0和bit7置1
// 二進制：0110 0010
// t |= (1 << 0) | (1 << 7);
?? ??? ??? ??? ?（2）將b轉換成二進制，將高4位清0
// 二進制：1111 1111 ? ? ? ? ??
? ? // t &= ~(0x0F << 4); ? ? ? ??
// t &= ~(0xF0 << 0); ? ? ? ?

3、^: ?將對應位的bit進行比較，相同為0，相異為1

七、單片機程序創建、編寫、編譯、下載流程：

?? ??? ?（1）安裝Keil4軟件

?? ??? ?（2）點擊"Project" ?-> "New Project" ?-> 選擇路徑 (為工程起一個名字)?? ??? ??? ?

?? ??? ?（3）選擇單片機芯片型號：Atmel->AT89C51,點擊"否"，不拷貝啟動代碼

?? ??? ?（4）向Group中添加C語言文件: ?點擊左上方text按鈕，ctrl + S將文件保存到工程對應的目錄（為文件起一個名字，如 main.c），雙擊左側Grpup，點擊Add 將文件加入到對應的Group下

?? ??? ?（5）編寫單片機程序：

?? ??? ??? ??? ?（1） #include <reg51.h>，加入51單片機頭文件

?? ??? ??? ??? ?（2）需要加入while(1)避免程序跑飛

（6）編譯單片機程序：

（1）點擊"Target Options"按鈕，點擊"Output"選項中的"Create HEX FILE"選項，生成hex文件

?? ??? ??? ??? ?（2）點擊左上方"Build"編譯單片機工程

?? ??? ??? ??? ?（3）會在對應目錄下生成xxx.hex十六進制文件

（7）下載單片機程序：

?? ??? ??? ??? ?（1）打開ISP軟件，連接串口線

?? ??? ??? ??? ?（2）選擇單片機芯片型號：STC89C52/C51/C52RC

?? ??? ??? ??? ?（3）根據串口識別的端口號，選擇對應的端口 ?COM3(設備管理器->端口查看)

?? ??? ??? ??? ?（4）選擇"打開程序文件" -> 對應目錄下的hex文件

?? ??? ??? ??? ?（5）點擊"下載/編程"按鈕，將單片機復位后程序即可下載到單片機ROM中

八、原理圖:
????????MCU單片機

1芯片模塊:

STC89C52RC、DIP40 封裝:雙列直插式，40個引腳，劃分成4組(端口寄存器 unsigned char P2;)
網絡編號:在實際電路中的一個編號，避免物理連線，相同網絡的編號的引腳在實際電路中是彼此互通

2LED模塊:

電阻：數字標注法：前兩位/3位為有效數字，最后一位是10的冪次方
發光二極管:具有單向導通性，分為共陽極和共陰極二極管：將所有發光二極管的陽極接到電源正極(VCC)，陰極接到單片機的引腳。此時發光二級管陽極會輸出高電平(VCC 5V)，如果發光二級陰極輸出一個低電平(0V)，陽極和陰極之間會形成一個正向的電壓差，滿足發光二極管的單向導通性，所以電流就會從陽極流向陰極，發光二極管就被點亮。

void LED_INIT(void)
{P2 = 0xFF;return;
}
//全亮
void LED_OFF(void)
{P2 = 0x00;return;
}
//全滅
void LED_ON(void)
{P2 = 0xFF;return;
}//異或  初始化為全1  與全1 按位異或  得到全0 就亮 得到全1就滅
void LED_NOR(void)
{P2^=0xFF;return;
}//流水燈  因為是低電平點亮 所以要取反
void LED_Show(unsigned int n)
{P2 = ~n;return;
}

#include <reg51.h>
#include <delay.h>
#include <led.h>
int main(void)
{int i = 0;LED_INIT();//初始化while(1){
//第一種方式
//		LED_ON();
//		delay(0xAFFF);
//		LED_OFF();
//		delay(0xAFFF);
//第二種方式
//		LED_NOR();
//		delay(0xAFFF);//流水燈for(i = 0; i < 8; i++){LED_Show(1 << i);delay(0xAFFF);LED_OFF();}for(i = 7; i >= 0; i--){LED_Show(1 << i);delay(0xAFFF);LED_OFF();}}return 0;
}

3、數碼管:
?數碼管:51單片機搭載一個4位共陰極數碼管，每一位數碼管可以顯示一些獨立數值，數碼管同一時刻只能顯示一位

位選:選中某一位數碼管(將P1寄存器對應bit位置1)
段選:P0寄存器（abcdrfg）


//  先位選P1 &= ~(0x0F << 0);//初始化 低四位全部置0；P1 |= 1 << 0;//(P10置1)//	再段選P0 = 0x06;//(bc段置1 表示1 000000110)

靜態顯示

//靜態顯示一個數碼管//位選Select_bit(0); while(1){for (i = 0; i < 10; i++){Select_seg(i);delay(0xAFFF);P0 = 0;}}	return 0;
}#include <reg51.h>//段碼表
unsigned int seg[] = {0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F};
//數組里數字代表從0 到9//片選
void Select_bit(unsigned int n)
{P1 &= ~(0x0F << 0);//初始化 低四位清零P1 |= (1 << n);	   //片選 0 1 2 3 哪位NPNreturn;
}
//段選
void Select_seg(unsigned int n)
{P0 = seg[n];//根據段碼表里這個數字指定顯示abcdefgreturn;
}

動態顯示

//動態展示四位數碼管while(1){for(i = 0; i <= 9999; i++){digiter_show(i);delay(0xAFFF);}}return 0;
}//動態顯示4位數碼管
void digiter_show(unsigned int n)
{int i = 0;int j = 0;while(n != 0){  	i = n % 10;Select_bit(j);//位選j++;P0 = 0;		//選中NPN先清除Select_seg(i);// 段選delay(100);//延遲很小的一段時間 讓肉眼以為四位數碼管同時出現n = n / 10;}return;
}

重點: