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嵌入式系列第一章-嵌入式概览

时间:2023-12-18 13:07:02 a系列处理器晶体管

文章目录

  • 前言
  • 一、嵌入式领域概述
  • 二、嵌入式芯片类别
    • 1.MCU
    • 2.MPU
    • 3.DSP
    • 4.FPGA
  • 三、单片机开发概述
    • 1.选芯片
    • 2.IDE创建工程
    • 2.ROTS引入
    • 2.ROTS概览:
  • 总结


前言

在百问网学习单片机和RTOS,了解很多没碰过的东西,在这里分享。


一、嵌入式领域概述

以前总以为嵌入式是STM现在才知道它的范围有多大。所有由通用计算机切割的电子设备都称为嵌入式设备,以实现某些功能。嵌入式设备制成的产品均为嵌入式产品。包括特别复杂的手机、航空航天领域的通信计算等。单片机属于嵌入式类,属于包含关系。很多公司连这些都不知道,面试的时候可以讨厌HR。

二、嵌入式芯片类别

1.MCU

微控制器,包括我们所说的单片机,PLC等,主要掌握控制,信息处理要求不高,与硬件直接相关。ARM几乎所有的公司都占据了巨头,MCU芯片都基于Cortex-M系列的ARM内核设计。
在ARM-V7系列之前的命名比较混乱,不容易直接看到对方的性能差异,也不容易选择。v7之后全采用Cortex命名。分为高、中、低(A、R、M)三档,最低档MCU核心。性能低,功耗最低,稳定性高。
ARM系列按V7、V8、V9等命名,M数字越大,性能越高。MCU又把falsh、RAM集成在芯片中。虽然容量很小,但一切都很完整,加上少量的电路,如电源时钟,一个芯片是一个完整的计算机。

2.MPU

硬件条件比微处理器MCU它要高得多,可以运行大型操作系统,处理大量复杂的数据,实现高硬件资源消耗的复杂算法。前沿领域的高端智能产品是mpu,然而,随着万物互联时代的到来,电子智能设备越来越多,性能也越来越高。通用计算机开发实现了许多高端嵌入式产品。通用计算机和嵌入式计算机之间的界限越来越模糊。
MPU均由Cortex-A内核设计系列。
命名与MCU类似,V7、V8、V9等命名,A后面的数字越大,性能越高。但由于注重性能,RAM、falsh外部接入,芯片内部不集成,可扩大容量,提高硬件性能。电路设计更复杂,功能实现更复杂。

3.DSP

数字信号处理器,和MCP、MPU不同的是,它使用哈佛架构,将指令与数据分开。硬件是主要的,最大、最复杂的数据可以用最低的性能处理。主要用于数据量大的场合。mcu会集成DSP,但性能远不如独立DSP处理器。足以满足微控制器领域复杂的数据计算要求。

4.FPGA

可编程逻辑门阵列。编程实现了内部电路的不确定性。与上述相比,FPGA更接近硬件,编程也属于数字集成电路,是逻辑门和晶体管的复杂组合。用verilogHDL硬件描述语言不同于上述三种语言。高性能FPGA它可以实现上述三种芯片的功能,但开发周期很长,因为电路需要自己建造。普通的GPIO口腔控制需要几周或一个月。
所以FPGA灵活性最高,通常用于设计独特的硬件逻辑、接口协议等,通常用于军工等保密领域。SOC硬件仿真开发初期。

三、单片机开发概述

1.选芯片

单片机公司根据手头项目的需要选择符合要求的微控制器。主要看数据处理量,是否需要外接falsh、内存卡、USB、显示屏等。找一台外设齐全、精度高、能满足项目要求的单片机。
如果尺寸允许,电源允许,有许多功能不确定,芯片越强越好。如果功耗和成本限制严重,请选择能够满足要求的单片机。
目前手里是百问网stm32f103c8t6,属于cortex-m3系列。功耗低,引脚少,尺寸小。在上述条件相同的单片机中,其主频较高。相应的外设更齐全,精度更高。

2.IDE创建工程

MDK是单片机领域的绝对王者,目前只有IAR与之抗衡。几乎是单片机程序MDK开发出来的。STM32也不例外。但ST公司推出了自己的单片机Cubemx并配套开发软件HAL库,能一键配置外设,初始化项目,极大地缩短了开发周期。对于新手来说,学习单片机或RTOS最好选择cubemx。自建工程抽象,也需要HAL库很了解。
C文件的C文件,h文件、s综合生成文件(启动文件)hex文件、bin文件。最后烧写到单片机内部falsh。其中包含了c、h初学者和单片机项目开发者不需要关注文件混合、汇编等一系列操作的内部实现细节。只要记住hex、bin可执行可下载的文件。

2.ROTS引入

ROTS实时操作系统,常见linux、windows、Android系统不同,它在IDE参与语言参与工程开发FATFS文件系统、HAL图书馆、标准图书馆等使用方法相似。
当单片机的外设用途更多,处理函数更多,相互关联性更强,一套while大循环时间过长,调整各外设及相关函数之间的优先关系、标志位关系、时钟关系等都非常复杂。不方便开发。尤其是对于M4内核以上级别的高端单片机,几十个外设,上百个函数和标志位,十几个时钟,还得兼顾内存、flash容量、功耗等,有时做这个任务,但其他任务紧急,优先级有限,任务时间过长等。非常麻烦。此时,RTOS介绍方便多了。
while大循环被分为多个小循环,每个循环都在一个单独的任务中。每个任务都有不同的优先级,时间可调,优先级可以随时改变。相当于一个大程序被分成多个小程序,彼此之间的时间不能相互干扰。可以在最短的时间内完成更多的任务。

2.ROTS概览:

目前熟知的RTOS系统有freeROTS、RT-thread、U-cos。物联网生态RT-thread在其他方面占据绝对主力freeROTS应用程序数量最多,范围最广。可以根据自己的领域单独学习,如果不清楚,先学freeROTS。

总结

第一天的课程是对的RTOS并对嵌入式进行了初步了解,具体细节不多。但它非常全面,学习目标也更加明确。课程优先,开发板补充,知识更广泛,学习内容的优先级也更加清晰。
单片机注重理解和实践。HAL从库开始,可以做项目,理解内容后再看标准库。
根据项目需要学习常用的外设,不需要全部学习。RTOS重点是实际项目中包含的任务很多,光靠裸机是无法完成的。

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