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怎么學(xué)習(xí)嵌入式和單片機(jī)(stm32)
時間：2021-06-03 來源：深圳中心
一、嵌入式簡述
1、從硬件上，“嵌入”將基于CPU的處圍器件，整合到CPU芯片內(nèi)部，比如早期基于X86體系結(jié)構(gòu)下的計算機(jī)，CPU只是有運(yùn)算器和累加器的功能，一切芯片要造外部橋路來擴(kuò)展實現(xiàn)，象串口之類的都是靠外部的16C550/2的串口控制器芯片實現(xiàn)，而目前的這種串口控制器芯片早已集成到CPU內(nèi)部，還有PC機(jī)有顯卡，而多數(shù)嵌入式處理器都帶有LCD控制器，但其種意義上就相當(dāng)于顯卡。比較高端的ARM類Intel Xscale架構(gòu)下的IXP網(wǎng)絡(luò)處理器CPU內(nèi)部集成PCI控制器(可配成支持4個PCI從設(shè)備或配成自身為CPI從設(shè)備);還集成3個NPE網(wǎng)絡(luò)處理器引擎，其中兩個對應(yīng)于兩個MAC地址， 可用于網(wǎng)關(guān)交換用，而另外一個NPE網(wǎng)絡(luò)處理器引擎支持DSL，只要外面再加個PHY芯片即可以實現(xiàn)DSL上網(wǎng)功能。IXP系列最高主頻可以達(dá)到 1.8G，支持2G內(nèi)存，1G×10或10G×1的以太網(wǎng)口或Febre channel的光通道。IXP系列應(yīng)該是目標(biāo)基于ARM體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)下由intel進(jìn)行整合后成Xscale內(nèi)核的最高的處理器了。
2、從軟件上前，嵌入就是在定制操作系統(tǒng)內(nèi)核里將應(yīng)用一并選入，編譯后將內(nèi)核下載到ROM中。而在定制操作系統(tǒng)內(nèi)核時所選擇的應(yīng)用程序組 件就是完成了軟件的“嵌入”，比如Win在內(nèi)核定制時，會有相應(yīng)選擇，其中就是wordpad,PDF,MediaPlay等等選擇，如果我們選擇 了，在CE啟動后，就可以在界面中找到這些東西，如果是以前PC上將的windows操作系統(tǒng)，多半的東西都需要我們得新再裝。
3、把軟件內(nèi)核或應(yīng)用文件系統(tǒng)等東西燒到嵌入式系統(tǒng)硬件平臺中的ROM中就實現(xiàn)了一個真正的“嵌入”。
二、如何學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)
嵌入式系統(tǒng)分為4層，硬件層、驅(qū)動層、操作系統(tǒng)層和應(yīng)用層
1、硬件層，是整個嵌入式系統(tǒng)的根本，如果現(xiàn)在單片機(jī)及接口這塊很熟悉，并且能用C和匯編語言來編程的話，從嵌入式系統(tǒng)的硬件層走起來相對容易，硬件層也是驅(qū)動層的基礎(chǔ)，一個優(yōu)秀的驅(qū)動工程師是要能夠看懂硬件的電路圖和自行完成CPLD的邏輯設(shè)計的，同時還要對操作系統(tǒng)內(nèi)核及其調(diào)度性相當(dāng)?shù)氖煜さ�。但硬件平臺是基礎(chǔ)，增值還要靠軟件。
硬件層比較適合于，電子、通信、自動化、機(jī)電一體、信息工程類專業(yè)的人來搞，需要掌握的專業(yè)基礎(chǔ)知識有，單片機(jī)原理及接口_技術(shù)、微機(jī)原理及接口_技術(shù)、C語言。
2、驅(qū)動層，這部分比較難，驅(qū)動工程師不僅要能看懂電路圖還要能對操作系統(tǒng)內(nèi)核十分的精通，以便其所寫的驅(qū)動程序在系統(tǒng)調(diào)用時，不會獨(dú)占操作系統(tǒng)時間片，而導(dǎo)致其它任務(wù)不能動行，不懂操作系統(tǒng)內(nèi)核架構(gòu)和實時調(diào)度性，沒有良好的驅(qū)動編寫風(fēng)格，按大多數(shù)書上所說添加的驅(qū)動的方式，很多人都能做到，想做個好的驅(qū)動人員沒有三、四年功底，操作系統(tǒng)內(nèi)核不研究上幾編，不是太容易成功的，但其工資在嵌入式系統(tǒng)四層中可 是最高的。
嵌入式的驅(qū)動層比較適合于電子、通信、自動化、機(jī)電一體、信息工程類專業(yè)尤其是計算機(jī)偏體系結(jié)構(gòu)類專業(yè)的人來搞，除硬件層所具備的基礎(chǔ)學(xué)科外，還要對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、操作系統(tǒng)原理、編譯原理都要十分精通了解。
3、操作系統(tǒng)層，對于操作系統(tǒng)層目前可能只能說是簡單的移植，而很少有人來自已寫操作系統(tǒng)，或者寫出缺胳膊少腿的操作系統(tǒng)來，這部分工作大都由驅(qū)動工程師來完成。操作系統(tǒng)是負(fù)責(zé)系統(tǒng)任務(wù)的調(diào)試、磁盤和文件的管理，而嵌入式系統(tǒng)的實時性十分重要。據(jù)說，XP操作系統(tǒng)是微軟投入300人用兩年時間才搞定的，總時工時是600人年，中科院軟件所自己的女媧Hopen操作系統(tǒng)估計也得花遇幾百人年才能搞定。因此這部分工作相對來講沒有太大意義。
4、應(yīng)用層，相對來講較為容易的，如果會在windows下如何進(jìn)行編程接口函數(shù)調(diào)用，到操作系統(tǒng)下只是編譯和開發(fā)環(huán) 境有相應(yīng)的變化而已。如果涉及Jave方面的編程也是如此的。嵌入式系統(tǒng)中涉及算法的由專業(yè)算法的人來處理的，不必歸結(jié)到嵌入式系統(tǒng)范疇內(nèi)。但如果涉及嵌 入式系統(tǒng)下面嵌入式數(shù)據(jù)庫、基于嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)編程和基于某此應(yīng)用層面的協(xié)議應(yīng)用開發(fā)(比如基于SIP、H.323、Astrisk)方面又較為復(fù)雜， 并且有難度了
三、STM32簡介
STM32F103器件采用Cortex-M3內(nèi)核，CPU最高速度達(dá)72 MHz。該產(chǎn)品系列具有16KB ~ 1MB Flash、多種控制外設(shè)、USB全速接口和CAN。
ST在后續(xù)幾年陸續(xù)推出了Cortex-M0+、Cortex-M4內(nèi)核的芯片，并進(jìn)行不斷優(yōu)化。
按內(nèi)核架構(gòu)分為不同產(chǎn)品，其中STM32F1系列有：
基本型：STM32F101R6、STM32F101C8、STM32F101R8、STM32F101V8、STM32F101RB、STM32F101VB
增強(qiáng)型：STM32F103C8、STM32F103R8、STM32F103V8、STM32F103RB、STM32F103VB、 STM32F103VE、STM32F103ZE
互聯(lián)型：STM32F105、STM32F107
四、STM32學(xué)習(xí)
學(xué)STM32嵌入式，從硬件上講，一方面就是學(xué)習(xí)接口電路設(shè)計，另一方面就是學(xué)習(xí)匯編和C語言的板級編程。如果從軟件上講，就是要學(xué)習(xí)基于ARM處理器的操作系統(tǒng)層面的驅(qū)動、移植了。硬件的寄存器類的東西還是要能看懂的，掌握基于板級的匯編和C編程。
主要需要學(xué)習(xí)的有：
基礎(chǔ)操作：GPIO操作，串口操作，定時器操作，NVIC和中斷，看門狗，DMA操作，ADC操作，SPI接口通信，IIC接口通信，CAN總線通信等。
進(jìn)階操作：低功耗操作，STM32時鐘樹，STM32實現(xiàn)位帶特性，STM32啟動過程詳細(xì)分析，環(huán)形緩沖期的實現(xiàn)，軟件定時器的設(shè)計，IO口模擬IIC的實現(xiàn)。
綜合應(yīng)用：STM32-IAP的實現(xiàn)，STM32-DAPLink的實現(xiàn)。
帶操作系統(tǒng)的程序?qū)W習(xí)與開發(fā)：可用操作系統(tǒng)分析，rt-thread系統(tǒng)移植與學(xué)習(xí)，F(xiàn)reeRTOS移植與學(xué)習(xí)。
