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單片機硬件開發(fā)者的福音，滿滿都是干貨
時間：2018-07-12 來源：未知
嵌入式可以說是廣泛應(yīng)用于我們的生活中，從手機，mp3到航空航天這些都是嵌入式在發(fā)揮著重要的作用，單片機也是屬于嵌入式的范疇，那么問題來了單片機硬件開發(fā)需要學(xué)習(xí)什么，從何學(xué)習(xí)，在這里小編通過咨詢單片機硬件方面的專家，來總結(jié)整理出了單片機硬件開發(fā)的學(xué)習(xí)點及一些主流的單片機透徹的介紹。
剛開始我們就先來看看單片機硬件開發(fā)七大主流單片機讓你最為詳細(xì)的了解：
STM32單片機
我看到我的qq上，很多人都在學(xué)習(xí)STM32單片機，可見STM32單片機現(xiàn)在還是硬件開發(fā)中比較主流的，要從這些地方真正了解他們
由ST廠商推出的STM32系列單片機，行業(yè)的朋友都知道，這是一款性價比超高的系列單片機，應(yīng)該沒有之一，功能及其強大。
STM32單片機的特性主要表現(xiàn)在
1.內(nèi)核：ARM32位Cortex-M3CPU，最高工作頻率72MHz，1.25DMIPS/MHz，單周期乘法和硬件除法
2.存儲器：片上集成32-512KB的Flash存儲器。6-64KB的SRAM存儲器
3.調(diào)試模式：串行調(diào)試(SWD)和JTAG接口。最多高達(dá)112個的快速I/O端口、最多多達(dá)11個定時器、最多多達(dá)13個通信接口
PIC單片機
PIC單片機系列是美國微芯公司(Microship)的產(chǎn)品，共分三個級別,即基本級、中級、高級，是當(dāng)前市場份額增長最快的單片機之一，CPU采用RISC結(jié)構(gòu),分別有33、35、58條指令,屬精簡指令集。PIC單片機
1.具有低工作電壓、低功耗、驅(qū)動能力強等特點。
2.當(dāng)置位1時為輸入狀態(tài),且不管該腳呈高電平或低電平,對外均呈高阻狀態(tài);置位0時為輸出狀態(tài),不管該腳為何種電平,均呈低阻狀態(tài),有相當(dāng)?shù)尿?qū)動能力,低電平吸入電流達(dá)25mA,高電平輸出電流可達(dá)20mA。相對于51系列而言,這是一個很大的優(yōu)點
3.它可以直接驅(qū)動數(shù)碼管顯示且外電路簡單。它的A/D為10位,能滿足精度要求。具有在線調(diào)試及編程(ISP)功能。
51單片機
51單片機之所以成為經(jīng)典，成為易上手的單片機主要有以下特點：
1.從內(nèi)部的硬件到軟件有一套完整的按位操作系統(tǒng)，稱作位處理器，處理對象不是字或字節(jié)而是位。不但能對片內(nèi)某些特殊功能寄存器的某位進(jìn)行處理，如傳送、置位、清零、測試等，還能進(jìn)行位的邏輯運算，其功能十分完備，使用起來得心應(yīng)手。
2. 同時在片內(nèi)RAM區(qū)間還特別開辟了一個雙重功能的地址區(qū)間，使用極為靈活，這一功能無疑給使用者提供了極大的方便，
3. 乘法和除法指令，這給編程也帶來了便利。很多的八位單片機都不具備乘法功能，作乘法時還得編上一段子程序調(diào)用，十分不便。
51單片機還是現(xiàn)在最常用的，一般新手學(xué)習(xí)之前都要用到這個。
STC單片機
說到STC單片機有人會說到，STC也能算主流，估計要被噴了~~我們基于它是國內(nèi)還算是比較不錯的單片機來說。
STC單片機是宏晶生產(chǎn)的單時鐘/機器周期的單片機，說白了STC單片機是51與AVR的結(jié)合體，有人說AVR是51的替代單片機，但是AVR單片機在位控制和C語言寫法上存在很大的差異。特性：
1.下載燒錄程序用串口方便好用，容易上手，擁有大量的學(xué)習(xí)資料及視頻，最著名的要屬于杜老師的那個視頻了，好多對單片機有興趣的朋友都是通過這個視頻入門的，同時具有寬電壓：5.5～3.8V，2.4～3.8V, 低功耗設(shè)計：空閑模式，掉電模式(可由外部中斷喚醒)
2.STC單片機具有在應(yīng)用編程，調(diào)試起來比較方便;帶有10位AD、內(nèi)部EEPROM、可在1T/機器周期下工作，速度是傳統(tǒng)51單片機的8~12倍，價格也較便宜
3.4 通道捕獲/比較單元，STC12C2052AD系列為2通道，也可用來再實現(xiàn)4個定時器或4個外部中斷，2個硬件16位定時器，兼容普通8051的定時器...
AVR單片機
AVR單片機是Atmel公司推出的較為新穎的單片機,其顯著的特點為高性能、高速度、低功耗。它取消機器周期,以時鐘周期為指令周期,實行流水作業(yè)。
AVR單片機指令以字為單位,且大部分指令都為單周期指令。而單周期既可執(zhí)行本指令功能,同時完成下一條指令的讀取。
通常時鐘頻率用4～8MHz,故最短指令執(zhí)行時間為250～125ns。AVR單片機能成為最近仍是比較火熱的單片機，主要的特點：
1.AVR系列沒有類似累加器A的結(jié)構(gòu),它主要是通過R16～R31寄存器來實現(xiàn)A的功能。
2.AVR的專用寄存器集中在00～3F地址區(qū)間,無需像PIC那樣得先進(jìn)行選存儲體的過程,使用起來比PIC方便。
3.AVR的I/O腳類似PIC,它也有用來控制輸入或輸出的方向寄存器,在輸出狀態(tài)下,高電平輸出的電流在10mA左右,低電平吸入電流20mA。這點雖不如PIC,但比51系列還是要優(yōu)秀的…
那么重點來了，單片機硬件工程師學(xué)習(xí)該從何開始?
單片機:通常無操作系統(tǒng)，用于簡單的控制，如電梯，空調(diào)等。
arm:一個英國的芯片設(shè)計公司，但是不生產(chǎn)芯片。只賣知識產(chǎn)權(quán)。
dsp:用于復(fù)雜的計算，像離散余弦變換、快速傅里葉變換，常用于圖像處理，在數(shù)碼相機等設(shè)備中使用。
fpga:現(xiàn)場可編程門陣列，以硬件描述語言(Verilog 或 VHDL)所完成的電路設(shè)計，可以經(jīng)過簡單的綜合與布局，快速的燒錄至 FPGA 上進(jìn)行測試，是現(xiàn)代 IC 設(shè)計驗證的技術(shù)主流。
嵌入式 是相對于臺式電腦而言，系統(tǒng)可裁剪，形態(tài)各異，可能體積、功耗、成本受限、實時性要求高，如示波器，手機，平板電腦，全自動洗衣機，路由器、數(shù)碼相機，這些設(shè)備中，雖然看不到臺式機的存在，但是都有一個或多個嵌入式系統(tǒng)在工作。
根據(jù)對象體系的功能復(fù)雜性和計算處理復(fù)雜性，提供的不同選擇。對于簡單的家電控制嵌入式系統(tǒng)，采用簡單的8位單片機就足夠了，價廉物美，對于手機和游戲機等，就必須采用32位的ARM和DSP等芯片了。FPGA是一種更偏向硬件的實現(xiàn)方式。
所以如果想要學(xué)習(xí)單片機硬件工程師那么就要從單片機的arm和dsp，fpga這些方面來入手，這樣對你硬件學(xué)習(xí)是十分有用的。
我們就從一個方面來詳細(xì)說一下， 那就從arm學(xué)習(xí)來說：
在我們身邊的很多ARM初學(xué)者，剛開始就抱著很多有關(guān)ARM體系結(jié)構(gòu)的書籍開始苦讀，更有很多初學(xué)者，在很多具體內(nèi)容上總是鉆牛角尖，花費了大量時間在ARM匯編指令上，雖然對一些ARM的相關(guān)概念會比較了解，但與真正的具體應(yīng)用還是相差很遠(yuǎn)，有很多初學(xué)者有這樣的體會，在學(xué)完ARM體系結(jié)構(gòu)之后，對ARM的應(yīng)用還是無從下手，也正因為這個原因，很多人就放棄了ARM嵌入式開發(fā)的學(xué)習(xí)。當(dāng)然也不是不主張看ARM體系結(jié)構(gòu)的相關(guān)書籍，但關(guān)鍵在于怎么看、看到什么程度，根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗來看，ARM初學(xué)者對于ARM體系結(jié)構(gòu)的相關(guān)知識只需要做到了解程度就可以了，對于ARM的匯編可以完全不用記憶，只需要看懂就可以，隨著初學(xué)者對ARM更深入地學(xué)習(xí)，有關(guān)ARM體系結(jié)構(gòu)與匯編指令的知識以后可能會反復(fù)出現(xiàn)，遇到時可以再通過有針對性的看重點內(nèi)容及相關(guān)知識點，相信會取得比較好的效果。
目前，流行的ARM軟件集成開發(fā)環(huán)境有ADS1.2、Keil uV3和IAR等。對于51單片機應(yīng)用開發(fā)工程師來說，Keil開發(fā)環(huán)境應(yīng)該應(yīng)用得比較熟練，若采用Keil uV3進(jìn)行ARM軟件開發(fā)，應(yīng)該可以快速上手。但對于初學(xué)者來講，并不建議選擇Keil uV3進(jìn)行ARM軟件開發(fā)，對于初學(xué)者應(yīng)該明白和了解其原因：1、Keil uV3是第三方ARM軟件集成開發(fā)環(huán)境，目前支持的ARM芯片種類還不多，所帶的編譯器也并不完善;2、由于Keil uV3為了方便用戶的開發(fā)，提供了現(xiàn)成的ARM啟動文件，換句話說，它屏蔽了ARM開發(fā)中的一個重要內(nèi)容——啟動代碼的編寫，而這一點對初學(xué)者來說應(yīng)該是非常重要的內(nèi)容。
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