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一粒金砂(初级)

如何入门单片机/嵌入式 [复制链接]

1.单片机了解

单片机是一块集成电路的控制芯片,我们熟知的家电例如洗衣机的定时控制和滚筒运作,电饭煲的保温功能和鸣叫提醒,电冰箱,空调等等这些电器大部分由单片机根据程序运作进行控制。当然,单片机的用途不只这些,还包括智能仪器,工业控制,汽车电子,航空航天等领域。

 

2.就业与比赛

目前单片机在大部分电子通信专业的就业领域还是占有一席之地的,毕竟单片机功能强大,用途广泛,相关资料已经成熟,就业门栏相对于有基础实践经验的同学来说并不难。

而单片机的初学者中,大学生占主要部分,此时他们已掌握一定的常识和数学基础,也有宽裕的时间和学校实验室平台的支持。大部分学生学习单片机除了做点电子DIY外,最主要还是为了参加全国电子设计竞赛等技术性的比赛做准备,而学生能够做得出与单片机相关项目的实物来我想应该都是有过一定的比赛经验的。

单片机无论在就业或者比赛中所占有的地位举足轻重。

 

3.难度

单片机的难度就在于程序与硬件之间抽象复杂的关系,很多初学者感到学习的困难不是因为没有数电模电基础,而是对于程序的执行和硬件上的处理过程非常烧脑。即使有部分同学掌握过C语言基础上机操作也未能分析的出单片机的执行原理,很多时候他们都无奈地从入门到放弃,部分自学者也因为没有人做指导而走了不少弯路。

针对这些问题,本教程会在硬件与程序之间的执行关系做详细的解释。

 

4.单片机选型

关于单片机型号的选择,我们采用的是51单片机系列的STC89C52RC作为模板教学,晶振选择的是11.0592M。

 

5.给大学生们的建议

如果此时的你还是在校大学生,并且对单片机有一定的认知,了解过它的重要性,那么十分建议你把握好在校的宽松时间和实验室资源的利用。对于初学者来说,再好的教程和资源也需要经过3个月的打磨才能熟悉这个系统结构。初学时最难的是自己动手编程,这是需要很长时间的磨炼的,而且自己编写的代码往往漏洞百出,就算模糊的看懂别人的程序,在自己脑里建立起系统结构时肯定也是一片空白。

尽管在大学时光里我们不需要自己逼自己努力,但是必须长期地去接触和了解这个领域,所有的难,不过是我们花的时间还不够多,对代码的理解还不够深。

大一学的单片机,本科玩了几年嵌入式,做过智能家居,智能小车,示波器,开关电源等等,后来工作(本人芯片行业)以后就没搞了,但是这段时间积累的经验,可以让整个职业生涯受益。
单片机相对来说更容易了解计算机底层的东西,还有硬件什么的,玩过单片机的人对IT产业上下游的理解不是一般软件专业出来可以比的。以下介绍学习路线。

学嵌入式最大的乐趣在于,我搞出来一个东西,清楚里面的每一处细节,整个人是通透的。不像写应用软件或者做web开发,底层全都给你包好了,你只是个用户罢了。。。
但是如果过于追求啥细节都清楚,你会死的很惨。。。因为你做的很多工作没有任何价值,别人比你做的更好,更有鲁棒性。
所以搞明白自己学习的目标很重要。不要太过分追求搞清楚每一个细节。。。学会站在巨人的肩膀上,这点很重要。

一、软件应用
0、学单片机首先要明白,一个单片机啥也干不了,学单片机的目的是学习怎么用单片机驱动外部设备,比如数码管,电机,液晶屏等,这个需要外围电路的配合,所以学习单片机在这个层面上可以等同为学习单片机的开发板怎么用(开发板就是单片机和他的外围电路组成的电路板,不明白可以淘宝之),也就是学习怎么写单片机上面跑的软件
1、刚开始学51单片机就可以了,看郭天祥十天学会单片机视频,网上一大把,跟着学就行了,c语言不会也没太大关系,学完就会了,注意买开发板不要买跟郭天祥视频里面引脚一模一样的,给自己制造一点困难,这样学到的更扎实,主要就是了解外设如何驱动和单片机的功能寄存器如何配置,如何使用中断,如何在while(1)里面进行任务调度和时间片分配。
2、然后是学习STM32,更高端一点的单片机,有个叫正点原子的出的教程不错,跟着学,软件水平能有很大提升,自己想个项目做,比如智能家居,智能小车,很简单,做完了就感觉单片机都差不多,差别只在功耗和性能。进阶的话可以买一些电路模块来学习,比如液晶屏,步进电机,红外,语音,以太网等等,理论上,学习任何一款单片机产品的使用,只要能点亮流水灯(使用GPIO),就算半只脚进门了,剩下的就是学一学那些外设的寄存器如何使用,常见的有UART,i2c,spi,Adc/dac,Dma,usb,以太网,外部总线等等,其中uart就是串口必须掌握,其他用到啥临时学都可以。当然如果能都掌握也是极好的ヾ ^_^

3、学习ucos-ii,首先别管里面是怎么实现的,先会用,学会写task,最后再去了解这个系统怎么实现的,读一下作者的经典著作,受益终生
4、学习嵌入式linux,linux开发有两种,一种是在开发用户程序,比如腾讯qq啥的,这一种与windows下面写程序差不多,也可以使用c++或者java ,一种是开发内核驱动,只能用c写,比如usb驱动或者摄像头驱动啥的,这个就分别去学就好了。
linux开发和单片机的开发完全是两码事,单片机借用的是底层协议,比如i2c,uart,spi,没有协议就自己用gpio搞一个;但是linux下面的开发大多是使用通用的网络协议,这些都是建立在一堆软件库之上的,比如tcpip,ssh,telnet,ftp,http等,学linux应用开发基本就是纯软件的,放到哪个linux下面都可以跑,单片机就不行了,与硬件紧耦合。
linux如果只是玩玩应用开发的话可以入手树莓派,学一学shell,python,linux下的c开发,makefile等,不想花钱就用虚拟机装个ubuntu好了。如果是学习内核驱动开发,想了解uboot和内核底层的话,可以买个linux开发板,500大洋左右就行。可以用linux写个流水灯的驱动入个门。内核驱动是和硬件紧耦合的,同事也得了解内核调度机制,难度略大。这个时候其实你已经登堂入室了,应该可以找到后面的路怎么走
5、c语言! c语言! c语言!真的很重要,好好学,够你吃半辈子了。当然如果能学一门脚本语言就更好了,比如python 人工智能时代的不二之选,学会c语言基本上花个半天天就能简单上手python了。忠告:初学者不要纠结学单片机是汇编语言好还是c语言好,各有各的用处,现在用python都可以做单片机开发。

https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/304?C0s2S
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/304?mywuu
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/304?24240
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/305
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/305?fnNd9
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/305?njtzz
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/305?95719
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/306
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/306?R9TPB
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/306?ljhtf
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/306?19759
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/307
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/307?j1z7p
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/307?vjztd
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/307?75911
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/308
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/308?O6a86
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/308?eywoc
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/308?06802
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/309
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/309?55D59
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/309?jlrfx
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/309?99579
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/310
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/310?zz71x
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/310?fpthd
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/310?19997
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/311
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/311?vVd3b
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/311?thlxv
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/311?73795
语言只是工具,就好比用锄头和拖拉机都可以耕地,拖拉机效率是高,但是犄角旮旯的地方还得用锄头,各有各的妙用,只要能把地耕好,用什么工具看心情,先认真学好c语言,有承上启下的作用,以后学习汇编和高级语言都是很easy的事情。学汇编同事最好也顺带学习下计算机原理,掌握地址译码、二进制、cpu结构等基础知识。
6、进阶:LWip(嵌入式轻量级tcpip协议栈实现),ucgui嵌入式图形界面实现,QT(linux下的图形界面设计),javascript/html/css(web界面设计),php动态网站建设,sql数据库实现等等,软件的道路无止境 本条所列内容就是你实在没得学的时候的努力方向。。。

二、硬件电路
1、如果把单片机看作是电脑的cpu的话,单片机的开发板大约是相当于电脑主板吧,那么这个主板是怎么设计出来的?
2、首先要具备一定的电子电路的基础知识,比如数电、模电,不需要精通,但是基本的要懂,比如组合电路,时序电路,二极管,三极管的常用经典电路,好像有个日本人写的电子电路丛书,各种插图比较好理解,忘记名字了。。。
3、要了解基本元件的特性,电阻、电容、二极管、三极管、74系列芯片,了解都有哪些种类,有哪些参数,不知道请淘宝了解,大把的电子元件商店
4、以上都是基本的电路知识,单片机的开发板当然也需要了解单片机的典型外围电路的设计,一般datasheet上面都有画,照着连就好了
5、软件工具:设计电路板首先要画电路图,然后设计PCB板,最后交给工厂制作(请淘宝),可以学习protel99,aultim designer,candence之一,难度顺序递增。。。
6、如果对画板子不感兴趣,可以使用洞洞板(请淘宝)焊接,或者面包板直接连线,焊接的话请去优酷看视频了解学习,焊功很重要,请注意安全
7、进阶:高频电路设计,抗干扰电路设计,极低成本电路设计

8、画板子和焊接这个活,个人感觉钱途比较艰难(不喜勿喷),因为随便一个高中生,教他两三个月就能糊弄人了,当然nb的人在每个领域都有,画单板做到顶尖也可以挣大钱,但是,很难!

https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/293?cccco
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/293?06684
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/294
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/294?bfDR7
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/294?fbjbz
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/294?31977
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/295
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/295?PXZ99
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/295?bjjxt
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/295?11933
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/296
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/296?951BF
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/296?ffvvb
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/296?75115
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/297
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/297?EI8u2
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/297?sywmu
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/297?84484
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/298
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/298?csiGC
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/298?mewwi
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/298?48822
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/299
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/299?jxbRP
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/299?zzvjz
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/299?73993
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/300
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/300?W4EQ4
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/300?gkoqc
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/300?48222
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/301
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/301?G420Y
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/301?sqmgy
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/301?86466
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/302
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/302?vZ3nN
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/302?lljrb
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/302?55959
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/303
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/303?9HZD5
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/303?lbbxh
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/303?93539
https://github.com/wfwgwge/pnnvbjpzzl/discussions/304

三、芯片设计

0、等等,咱不是再说怎么学单片机吗,咋扯到学芯片设计了,这是因为好多人听人忽悠,学完了单片机要学习FPGA,更厉害的单片机,这基本是在瞎扯。。。完全是两个领域的事情

1、先说说芯片(soc)是怎么弄出来的,首先需要设计电路,现在基本上数字电路都是verilog实现的,模拟电路基本上就是AD,DA,一万年不变的,所以现在的芯片设计公司大量的人都是数字电路设计工程师,设计完了需要有人给他做下检查,这就是验证,保证电路能实现即定的规格,验证完了就给后端做综合布局布线,最后把结果给到foundry去代工,生产好了以后还有封测。

2、这里重点说说数字电路设计,所谓soc基本上就是把cpu和一堆外设,比如uart,spi,以太网,usb,等外设IP挂在apb/ahb/axi或者其他总线上,分好地址,再加上一些片上ram就构成了一个soc。那么做芯片设计的话基本上就是设计外设,各种功能的外设,这个就是学习数字电路设计和verilog语言,深了就是状态机,低功耗,异步电路等

3、那么fpga咋回事,这个大黑块就是一个万能的芯片 你可以把verilog写的电路烧写到fpga上,这样fpga就跟你写的电路是一样的功能了,主要用来做芯片验证,也有用来做硬件加速的。

4、关于芯片设计,这是更深一层的芯片产业的故事,以后有时间再写。


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