模电、数电、单片机硬软件的核心原理与衔接关系(可对整个电子有个感性了解
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模电、数电、单片机硬件、单片机软件的核心原理
模电:
模电的核心是电路(网络、回路),它分析的是电流和电压在整个回路中所产生的各种转换作用之和。设计模拟电路往往会利用到艺术的一些原理,如平衡、稳定、对称、美观、折中……它会有各种直观的图形与节点,有时你甚至可以用拓扑学来分析模拟电路。学好模电要懂得艺术。
模电的基础是元器件,对分立电路来说就是电源、电阻、电容、电感、二极管、三极管、IC等;对集成电路来说就是电源和地、NMOS管、PMOS管等。这些元器件只有在回路中才能起变换作用,而回路中只有有了这些器件的组合才会有生命。
模电与底层的接口是元器件和工艺;模电与顶层(数字电路或执行器)的接口是模拟信号。
数电:
数电的核心是信号(和数学很相关啊),它的目的是将一些信息通过各种严谨的逻辑运算计算成另一类信息,它分析问题不在是以回路为主了,而是以信息流为主。信号输入 à 信号处理 à 信号输出,是个开路。而且数电有时是对简单逻辑的大量重复,例如通过重复的加法运算来实现乘法运算,所以数字电路往往容易做成超大规模集成电路。
数电的基础是门电路(即逻辑运算),非门、与门、或门、异或门……再由它们组成的触发器、锁存器等等,你的大脑要反应足够快、足够聪明、会推算,然后数学也很厉害,那么你就有学好数电的潜力。
数电与底层的接口是由模拟信号转化来的数字信号(如ADC)、存储在介质上的信息等;数电与顶层(如软件)的接口是控制命令的输入和计算结果的输出。
单片机硬件:
单片机硬件的核心是总线架构,它的目的是提供一个平台,将各种IC通过特定的协议结合起来构成一个完整的系统。
单片机硬件的基础是处理器内核与各种IC,处理器速度的快慢与指令集的大小决定了能跑多大的软件,实现多复杂的功能。
单片机硬件与底层的接口是各种IC(通过处理能力、存储能力的大小与IO口的多寡来挑选IC),单片机硬件与顶层的接口是与机械外壳的配合,使产品便于组装、外形美观,防摔、稳定、便于升级。
单片机软件:
单片机软件的核心是软件架构,软件是个系统,它是靠各种模块通过相互通信与配合来实现功能的,而一种好的算法和架构是软件好坏与稳定与否的关键因素。
单片机软件的基础是指令集,包括左移、右移、跳转、加、减、乘、取反……,软件之所以能实现智能,是因为能重复有序的执行这些指令,电路通过不断重复的执行这些相同的指令就能实现各种各样的功能。
单片机软件与底层的接口是发送指令、存取数据;与顶层的接口是网络协议、主从机通讯。
模电、数电、单片机硬件、单片机软件的衔接关系
模拟电路只有在很少的情况才独立成为一个系统,大多数情况下它作为数字电路的一个子模块,作为传感器或执行器发送或接受来自数字电路的信号。数字电路虽然能够大规模集成,像CPU、存储器,但他们都不是一个完整的系统,各种数字电路必须相互配合,再结合部分模拟电路才能真正实现一个功能,而且它们都是单片机硬件的一个子模块;还有数字电路虽然能够提供强大的处理及存储能力,但它们都是由最简单的逻辑处理堆叠而成的。单片机硬件就没什么好说的,就是给软件提供一个平台,组合各种资源,是为软件服务的,往往单片机硬件的电路图都是由软件工程师设计的。单片机软件虽然能提供各种智能处理,但实际上它只是让数字电路重复的译码、执行有限的逻辑运算、输出、存储与显示,靠大量的简单运算来实现复杂功能。
软件不神奇,它其实是“伪智能”,任何东西量变以后都会产生质变。
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