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怎么学习嵌入式和单片机(stm32) 时间:2021-06-03      来源:深圳中心

一、嵌入式简述

1、从硬件上,“嵌入”将基于CPU的处围器件,整合到CPU芯片内部,比如早期基于X86体系结构下的计算机,CPU只是有运算器和累加器的功能,一切芯片要造外部桥路来扩展实现,象串口之类的都是靠外部的16C550/2的串口控制器芯片实现,而目前的这种串口控制器芯片早已集成到CPU内部,还有PC机有显卡,而多数嵌入式处理器都带有LCD控制器,但其种意义上就相当于显卡。比较高端的ARM类Intel Xscale架构下的IXP网络处理器CPU内部集成PCI控制器(可配成支持4个PCI从设备或配成自身为CPI从设备);还集成3个NPE网络处理器引擎,其中两个对应于两个MAC地址, 可用于网关交换用,而另外一个NPE网络处理器引擎支持DSL,只要外面再加个PHY芯片即可以实现DSL上网功能。IXP系列最高主频可以达到 1.8G,支持2G内存,1G×10或10G×1的以太网口或Febre channel的光通道。IXP系列应该是目标基于ARM体系统结构下由intel进行整合后成Xscale内核的最高的处理器了。

2、从软件上前,嵌入就是在定制操作系统内核里将应用一并选入,编译后将内核下载到ROM中。而在定制操作系统内核时所选择的应用程序组 件就是完成了软件的“嵌入”,比如Win在内核定制时,会有相应选择,其中就是wordpad,PDF,MediaPlay等等选择,如果我们选择 了,在CE启动后,就可以在界面中找到这些东西,如果是以前PC上将的windows操作系统,多半的东西都需要我们得新再装。

3、把软件内核或应用文件系统等东西烧到嵌入式系统硬件平台中的ROM中就实现了一个真正的“嵌入”。

二、如何学习嵌入式系统

嵌入式系统分为4层,硬件层、驱动层、操作系统层和应用层

1、硬件层,是整个嵌入式系统的根本,如果现在单片机及接口这块很熟悉,并且能用C和汇编语言来编程的话,从嵌入式系统的硬件层走起来相对容易,硬件层也是驱动层的基础,一个优秀的驱动工程师是要能够看懂硬件的电路图和自行完成CPLD的逻辑设计的,同时还要对操作系统内核及其调度性相当的熟悉的。但硬件平台是基础,增值还要靠软件。

硬件层比较适合于,电子、通信、自动化、机电一体、信息工程类专业的人来搞,需要掌握的专业基础知识有,单片机原理及接口_技术、微机原理及接口_技术、C语言。

2、驱动层,这部分比较难,驱动工程师不仅要能看懂电路图还要能对操作系统内核十分的精通,以便其所写的驱动程序在系统调用时,不会独占操作系统时间片,而导致其它任务不能动行,不懂操作系统内核架构和实时调度性,没有良好的驱动编写风格,按大多数书上所说添加的驱动的方式,很多人都能做到,想做个好的驱动人员没有三、四年功底,操作系统内核不研究上几编,不是太容易成功的,但其工资在嵌入式系统四层中可 是最高的。

嵌入式的驱动层比较适合于电子、通信、自动化、机电一体、信息工程类专业尤其是计算机偏体系结构类专业的人来搞,除硬件层所具备的基础学科外,还要对数据结构与算法、操作系统原理、编译原理都要十分精通了解。

3、操作系统层,对于操作系统层目前可能只能说是简单的移植,而很少有人来自已写操作系统,或者写出缺胳膊少腿的操作系统来,这部分工作大都由驱动工程师来完成。操作系统是负责系统任务的调试、磁盘和文件的管理,而嵌入式系统的实时性十分重要。据说,XP操作系统是微软投入300人用两年时间才搞定的,总时工时是600人年,中科院软件所自己的女娲Hopen操作系统估计也得花遇几百人年才能搞定。因此这部分工作相对来讲没有太大意义。

4、应用层,相对来讲较为容易的,如果会在windows下如何进行编程接口函数调用,到操作系统下只是编译和开发环 境有相应的变化而已。如果涉及Jave方面的编程也是如此的。嵌入式系统中涉及算法的由专业算法的人来处理的,不必归结到嵌入式系统范畴内。但如果涉及嵌 入式系统下面嵌入式数据库、基于嵌入式系统的网络编程和基于某此应用层面的协议应用开发(比如基于SIP、H.323、Astrisk)方面又较为复杂, 并且有难度了

三、STM32简介

STM32F103器件采用Cortex-M3内核,CPU最高速度达72 MHz。该产品系列具有16KB ~ 1MB Flash、多种控制外设、USB全速接口和CAN。

ST在后续几年陆续推出了Cortex-M0+、Cortex-M4内核的芯片,并进行不断优化。

按内核架构分为不同产品,其中STM32F1系列有:

基本型:STM32F101R6、STM32F101C8、STM32F101R8、STM32F101V8、STM32F101RB、STM32F101VB

增强型:STM32F103C8、STM32F103R8、STM32F103V8、STM32F103RB、STM32F103VB、 STM32F103VE、STM32F103ZE

互联型:STM32F105、STM32F107

四、STM32学习

学STM32嵌入式,从硬件上讲,一方面就是学习接口电路设计,另一方面就是学习汇编和C语言的板级编程。如果从软件上讲,就是要学习基于ARM处理器的操作系统层面的驱动、移植了。硬件的寄存器类的东西还是要能看懂的,掌握基于板级的汇编和C编程。

主要需要学习的有:

基础操作:GPIO操作,串口操作,定时器操作,NVIC和中断,看门狗,DMA操作,ADC操作,SPI接口通信,IIC接口通信,CAN总线通信等。

进阶操作:低功耗操作,STM32时钟树,STM32实现位带特性,STM32启动过程详细分析,环形缓冲期的实现,软件定时器的设计,IO口模拟IIC的实现。

综合应用:STM32-IAP的实现,STM32-DAPLink的实现。

带操作系统的程序学习与开发:可用操作系统分析,rt-thread系统移植与学习,FreeRTOS移植与学习。

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