物聯(lián)網(wǎng)系列專業(yè)課程之單片機與嵌入式概述課件

單片機與嵌入式中智訊（武漢）科技有限公司單片機與嵌入式中智訊（武漢）科技有限公司嵌入式系統(tǒng)概述常用嵌入式平臺嵌入式開發(fā)方法嵌入式常用外設(shè)嵌入式開源硬件嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式定義EmbeddedSystems的定義無論是學(xué)界或者業(yè)界，都有相當(dāng)多種說法，應(yīng)用的范疇更是遠超出一般人的想象根據(jù)英國電機工程師協(xié)會的定義：嵌入式系統(tǒng)為控制、監(jiān)視或輔助設(shè)備、機器或甚至工廠運作的裝置它具備了下列的特性：設(shè)計的目的，在于執(zhí)行特定的功能以微電腦與周邊構(gòu)成核心嚴(yán)格的時序與穩(wěn)定度要求全自動操作循環(huán)嵌入式系統(tǒng)為一種計算機軟件與硬件的綜合體，特別強調(diào)「量身定做」的原則，基于某一種特殊用途上，針對這項用途開發(fā)出截然不同的系統(tǒng)，是所謂的客制化(Customized)系統(tǒng)。嵌入式定義EmbeddedSystems的定義無論是學(xué)界嵌入式定義總結(jié)：嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計算機系統(tǒng)。廣義定義：任何一個非計算機的計算系統(tǒng)嵌入式定義總結(jié)：嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，嵌入式組成嵌入式系統(tǒng)一般由嵌入式硬件和軟件組成嵌入式硬件：微處理機(Microprocessor)/微控制器(Microcontroller)內(nèi)存(Memory)特殊用途之集成電路芯片(ASIC)輸入與輸出(Input/Output,I/O)接口與輸入與輸出裝置軟件包括：初始化代碼及驅(qū)動、嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序等，這些軟件有機地結(jié)合在一起，形成系統(tǒng)特定的一體化軟件。硬件應(yīng)用程序圖形用戶接口通用接口D/A文件系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)HAL/BSP嵌入式微處理器軟件A/DI/OROMSDRAM人機交互接口應(yīng)用層OS層驅(qū)動層硬件層嵌入式組成嵌入式系統(tǒng)一般由嵌入式硬件和軟件組成硬件應(yīng)用程序圖從傳統(tǒng)計算機到嵌入式嵌入式操作系統(tǒng)：Linux,windowsCE,…資源有限實時要求：時間確定性成本要求功耗要求開發(fā)主要專用工具和特殊方法桌面操作系統(tǒng)：WindowsXP/7/10專用微處理器：51，AVR，PIC，MSP，ARM，DSP…外圍接口電路：IIC、UART、SPI、USB、LCD、MMC…X86處理器從傳統(tǒng)計算機到嵌入式嵌入式操作系統(tǒng)：Linux,windo嵌入式與物聯(lián)網(wǎng)ARMEmbeddedSolutionIntelligentHardware/

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MobileCortex-ASeries全新嵌入式架構(gòu)：ARMCortex-A&Cortex-M萬物智能互聯(lián)全新嵌入式架構(gòu)：ARMCortex-A&Cortex-M雙平臺讓萬物智能互聯(lián)嵌入式與物聯(lián)網(wǎng)ARMIntelligentHardware嵌入式系統(tǒng)概述常用嵌入式平臺嵌入式開發(fā)方法嵌入式常用外設(shè)嵌入式開源硬件嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式平臺分類嵌入式處理器嵌入式片上系統(tǒng)SoC嵌入式DSP處理器DSP嵌入式微控制器MCU嵌入式微處理器MPU嵌入式平臺分類嵌入式處理器嵌入式片上系統(tǒng)SoC嵌入式DSP嵌入式微控制器MCU嵌入式微控制器一般以一種微處理器的CPU為核心，芯片內(nèi)部集成ROM/RAM/EPROM、FlashRAM、總線、總線邏輯、定時/計數(shù)器、看門狗、I/O、串行口、脈寬調(diào)制輸出、A/D、D/A等各種必要功能和外設(shè)。嵌入式微控制器的典型代表是單片機，常見的是C51、AVR、MSP430、PIC、STM32（ARMCortex-M系列）等。微控制器的最大特點是單片化，體積小，從而

使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器的片上外設(shè)資源一般比較豐富，

適合應(yīng)用于控制領(lǐng)域。微控制器是目前嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的主流。嵌入式微控制器MCU嵌入式微控制器一般以一種微處理器的CP常用MCU平臺比較類別架構(gòu)總線主流型號開發(fā)環(huán)境說明8051C518位AT89C51/STC89C51Keil簡單，純IO，外設(shè)基本靠擴展AVRRISC8位Atmega16aAVRStudio/IAR較高性能，外設(shè)豐富PICRISC8位PIC16F873MPLAB指令少，開發(fā)簡單MSP430RISC16位MSP430F系列CCS/IAR較高性能，外設(shè)豐富STM32ARM32位STM32F系列Keil/IARARMCortex架構(gòu)，主流MCU，高性能，可運行微操作系統(tǒng)常用MCU平臺比較類別架構(gòu)總線主流型號開發(fā)環(huán)境說明8051C嵌入式微處理器MPU嵌入式微處理器是由通用計算機中的CPU演變而來的。與計算機處理器不同，在實際嵌入式應(yīng)用中，只保留和嵌入式應(yīng)用緊密相關(guān)的功能硬件，去除其他的冗余功能部分，這樣就以最低的功耗和資源實現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的特殊要求，主要特點如下：功耗低；處理器結(jié)構(gòu)可擴展；調(diào)試功能豐富；支持實時多任務(wù)及操作系統(tǒng)。目前主要的嵌入式處理器類型

有ARMCortex-A系列、PowerPC、MIPS等。嵌入式微處理器MPU嵌入式微處理器是由通用計算機中的CPU常見的MPU平臺及操作系統(tǒng)常見的MPU平臺及操作系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)概述常用嵌入式平臺嵌入式開發(fā)方法嵌入式常用外設(shè)嵌入式開源硬件嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)設(shè)計過程1234567第一階段：產(chǎn)品定義第三階段：硬件與軟件劃分第五階段：詳細硬件設(shè)計第二階段：系統(tǒng)建模第四階段：迭代設(shè)計與選擇85第五階段：詳細軟件設(shè)計第六階段：硬件與軟件集成第七階段：系統(tǒng)測試第八階段：系統(tǒng)維護與升級嵌入式系統(tǒng)設(shè)計過程1234567第一階段：產(chǎn)品定義第三階段：嵌入式硬件設(shè)計嵌入式方案選型設(shè)計：性價比先進性軟硬件資料嵌入式硬件設(shè)計流程：設(shè)計：方案論證->原理圖->Layout->樣板生產(chǎn)調(diào)試：硬件檢測->軟硬件調(diào)試生產(chǎn)：N次小批量->批量嵌入式硬件功能調(diào)試：電源、時鐘復(fù)位、JTAG內(nèi)存、Flash總線、控制器嵌入式硬件設(shè)計嵌入式方案選型設(shè)計：嵌入式軟件設(shè)計宿主機仿真器評估板IDE開發(fā)環(huán)境宿主機開發(fā)模式PC、IDE開發(fā)環(huán)境、仿真器、評估板、串口線、網(wǎng)線在線仿真、Trace、LED、Printf……查閱官方例程掌握官方軟件庫工具選型掌握原理圖閱讀數(shù)據(jù)手冊嵌入式軟件設(shè)計宿主機仿真器評估板IDE開發(fā)環(huán)境宿主機開發(fā)模式嵌入式軟件設(shè)計（Hal層）硬件層和軟件層之間為中間層，也稱為硬件抽象層（HardwareAbstractLayer，HAL）或板級支持包（BoardSupportPackage，BSP）該層一般包含相關(guān)底層硬件的初始化、數(shù)據(jù)的輸入/輸出操作和硬件設(shè)備的配置等功能HardwareIndependentSoftwareApplicationsI/OSystemFileSystemRTOSLibrariesRTOSKernelTCP/IPStackHardwareAbstractionLayer:BSP&DeviceDriverSCSIDriverFlashDriverMMUDriverCacheDriverSerialDriverEthernetDriverDeviceDriverHardware嵌入式軟件設(shè)計（Hal層）硬件層和軟件層之間為中間層，也稱為嵌入式系統(tǒng)概述常用嵌入式平臺嵌入式開發(fā)方法嵌入式常用外設(shè)嵌入式開源硬件嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式最小系統(tǒng)與外設(shè)MCU三軸加速傳感器溫濕度、超聲波繼電器系統(tǒng)電源模塊小車姿態(tài)控制電機、可調(diào)燈LCDRFID、指紋識別語音識別光線感應(yīng)煙霧傳感器霍爾磁感應(yīng)雨滴傳感器系統(tǒng)時鐘多路ADCI2CGPIOUARTSPIDACPWM嵌入式最小系統(tǒng)與外設(shè)MCU三軸加速傳感器溫濕度、超聲波系統(tǒng)電常用接口技術(shù)數(shù)字量IOA/DPWM總線接口顯示接口常用接口技術(shù)數(shù)字量IO數(shù)字量IO單片機接口系統(tǒng)：鍵盤輸入、顯示輸出、打印輸出、數(shù)據(jù)采集、伺服系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)通信等眾多功能，皆通過I/O端口實現(xiàn)與MCU的信息交互；某些特定的傳感器時序需求，很多都直接使用數(shù)字量IO來模擬接入；復(fù)用性：部分IO可復(fù)用其他功能；驅(qū)動能力：不同端口的驅(qū)動能力不同。數(shù)字量IO單片機接口系統(tǒng)：鍵盤輸入、顯示輸出、打印輸出、數(shù)據(jù)A/DA/D轉(zhuǎn)換是把模擬量信號轉(zhuǎn)化成與其大小成比例的數(shù)字信號；A/D的主要參數(shù)（CC2530）：可選的抽取率，這也設(shè)置了分辨率（7到12位）8個獨立的輸入通道，可接受單端或差分信號參考電壓可選為內(nèi)部單端、外部單端、外部差分或AVDD5產(chǎn)生中斷請求轉(zhuǎn)換結(jié)束時的DMA觸發(fā)溫度傳感器輸入電池測量功能A/DA/D轉(zhuǎn)換是把模擬量信號轉(zhuǎn)化成與其大小成比例的數(shù)字信號PWM脈沖寬度調(diào)制(PWM)，是英文“PulseWidthModulation”的縮寫，簡稱脈寬調(diào)制，是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。PWM脈沖寬度調(diào)制(PWM)，是英文“PulseWidth總線接口-串口RS-232C總線是由美國電子工業(yè)協(xié)會EIA于1969年修定的一種串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)；一般稱為UART，串口；UART模式的操作具有下列特點：8位或者9位負載數(shù)據(jù)奇校驗、偶校驗或者無奇偶校驗配置起始位和停止位電平配置LSB或者MSB首先傳送獨立收發(fā)中斷獨立收發(fā)DMA觸發(fā)總線接口-串口RS-232C總線是由美國電子工業(yè)協(xié)會EI總線接口-485RS-485是一種2線，半雙工，多點通信的標(biāo)準(zhǔn)；RS-485的電氣特性：邏輯“1”以兩線間的電壓差為+(2~6)V表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為-(2~6)V表示。接口信號電平比RS-232-C降低了，就不易損壞接口電路的芯片，且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL電路連接；RS-485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps；RS-485接口是采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合，抗共模干擾能力增強，即抗噪聲干擾性好；RS-485最大的通信距離約為1219m，最大傳輸速率為10Mbps，傳輸速率與傳輸距離成反比，在100Kb/S的傳輸速率下，才可以達到最大的通信距離，如果需傳輸更長的距離，需要加485中繼器?？偩€接口-485RS-485是一種2線，半雙工，多點通信總線接口-IICI2C總線是PHILIPS公司推出的一種串行總線。它是具備多主機系統(tǒng)所需的包括總線裁決和高低速設(shè)備同步等功能的高性能串行總線，是一種近年來應(yīng)用較多的串行總線；I2C串行總線只有兩根信號線,一根是雙向的數(shù)據(jù)線SDA,一根是時鐘線SCL；I2C總線是多主機總線；I2C總線為雙向I／O總線，通過上拉電阻接正電源?？偩€接口-IICI2C總線是PHILIPS公司推出的一種總線接口-SPISPI串行總線是Motorola公司推出的一種串行總線技術(shù)；SPI串行總線是一種四線同步串行技術(shù)，數(shù)據(jù)通信從器件選擇或片選(CSB)為低時有效。全雙工，串行數(shù)據(jù)同時輸入輸出，1.05Mbps的最大主機數(shù)據(jù)傳輸速率，總線競爭保護；SPI串行總線包含四個信號線：串行數(shù)據(jù)輸入(MOSI)、串行數(shù)據(jù)輸入(MOSI)、串行數(shù)據(jù)輸出(MISO)、串行時鐘信號(SCK)、串行片選信號線(SS)。總線接口-SPISPI串行總線是Motorola公司推出總線接口-CANCAN總線是控制器局域網(wǎng)絡(luò)(ControllerAreaNetwork,CAN)的簡稱，CAN總線是由德國BOSCH公司提出，目的是為了解決汽車內(nèi)部硬件信號線的復(fù)雜走線，是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一；CAN總線采用差分信號傳輸，有很強的錯誤檢測能力，通信距離遠，因此被用到一些特殊的場合，比如汽車，廠礦等干擾較強的地方；CAN為多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)均可在任意時刻主動向網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點發(fā)送信息，不分主從；CAN節(jié)點只需通過對報文的標(biāo)志符進行濾波就可以方便的實現(xiàn)點對點，點對多點及全局廣播等幾種傳送接收方式?？偩€接口-CANCAN總線是控制器局域網(wǎng)絡(luò)(Contro顯示接口顯示接口嵌入式系統(tǒng)概述常用嵌入式平臺嵌入式開發(fā)方法嵌入式常用外設(shè)嵌入式開源硬件嵌入式系統(tǒng)概述Arduino-開源硬件Arduino是一個開放源碼電子原型平臺，擁有靈活、易用的硬件和軟件。Arduino基于單片機/ARM微控制器，可以接收來自各種傳感器的輸入信號從而做到監(jiān)測環(huán)境的效果，并通過控制光源，電機以及其他驅(qū)動器來影響其周圍環(huán)境Arduino的硬件原理圖、電路圖、IDE

軟件及核心庫文件都是開源的，在開源

協(xié)議范圍內(nèi)里可以任意修改原始設(shè)計及

相應(yīng)代碼。硬件低廉，軟件免費，入門簡單全球最流行的開源硬件Arduino-開源硬件Arduino是一個開放源碼電子Arduino-開發(fā)環(huán)境Arduino-開發(fā)環(huán)境Arduino各種衍生版本Arduino各種衍生版本Arduino周邊外設(shè)及作品展示Arduino周邊外設(shè)及作品展示RaspberryPi（樹莓派

）-卡片電腦樹莓派由英國的慈善組織“RaspberryPi基金會”開發(fā)，剛開始為了學(xué)生編程而設(shè)計。2012年3月，英國劍橋大學(xué)埃本·阿普頓（EbenEpton）正式發(fā)售世界上最小的臺式機，又稱卡片式電腦，外形只有信用卡大小，卻具有電腦的所有基本功能，這就是RaspberryPi，中文譯名"樹莓派"。由于開源和豐富的外擴接口而吸引了廣大的學(xué)生和玩家。RaspberryPi（樹莓派）-卡片電腦樹莓派由英國RaspberryPi（樹莓派

）-卡片電腦RaspberryPi（樹莓派）-卡片電腦RaspberryPi（樹莓派

）-操作系統(tǒng)RaspberryPi（樹莓派）-操作系統(tǒng)基于樹莓派的各種項目用樹莓派打造一個家庭影院把樹莓派配置成無線路由器用樹莓派搭建BT下載服務(wù)器拿樹莓派當(dāng)FTP文件服務(wù)器在樹莓派上搭建代碼托管服務(wù)(SVN)用樹莓派當(dāng)網(wǎng)絡(luò)收音機播放FM電臺在樹莓派上搭建LNMP環(huán)境，作為網(wǎng)站服務(wù)器基于Samba實現(xiàn)NAS系統(tǒng)（網(wǎng)絡(luò)存儲中心）用樹莓派實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)批量自動安裝CentOS用樹莓派建立家庭媒體中心在樹莓派上搭建LAMP服務(wù)在樹莓派上獲取美國天氣預(yù)報使用MarkdownOnRaspberryPi寫博客樹莓派制作單雙休鬧鐘用樹莓派搭建Git私有服務(wù)器用樹莓派做VPN路由網(wǎng)關(guān)樹莓派上使用迅雷遠程下載樹莓派做下載機，Aria2！樹莓派下搭建shadowsocks服務(wù)器空氣指數(shù)之PM2.5顯示器（基于SAKS擴展板）站點宕機指示（基于SAKS擴展板）數(shù)字溫度計（基于SAKS擴展板）給樹莓派安裝攝像頭模塊實現(xiàn)拍照、攝像功能在樹莓派上實現(xiàn)文字轉(zhuǎn)語音服務(wù)樹莓派使用MJPG-Streamer實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控樹莓派+溫度傳感器實現(xiàn)室內(nèi)溫度監(jiān)控用樹莓派實現(xiàn)網(wǎng)站訪客LED閃亮提醒樹莓派用作FM電臺發(fā)射器用樹莓派改裝的智能微博爐樹莓派打造超低成本廉價盲文顯示器用樹莓派打造一個帶WIFI的數(shù)碼照相機用樹莓派做個專屬iBeacon基站樹莓派搭建hadoop集群將樹莓派打造成音樂播放服務(wù)器紅外感應(yīng)模塊+蜂鳴器實現(xiàn)簡易報警基于樹莓派的各種項目用樹莓派打造一個家庭影院樹莓派下搭建shmbed-ARM原型平臺mbed是一個面向ARM處理器的原型開發(fā)平臺，它具體包括免費的軟件庫（SDK），硬件參考設(shè)計（HDK）和在線工具（Web）三部分內(nèi)容。SDK：mbed設(shè)計了一個硬件抽象層，從而屏蔽了不同mcu廠商提供了微處理之間的差異。HDK：HDK是mbed提供的硬件參考設(shè)計，提供了統(tǒng)一了程序上載接口，單步調(diào)試接口，串口調(diào)試接口。WEB：mbed提供了一個完備的基于瀏覽器的微處理器軟件開發(fā)環(huán)境，包括代碼編寫，程序編譯，版本控制等功能，，編譯結(jié)果只要下載保存到mbed開發(fā)板上即可工作，非常方便。簡單來說，mbed就是一個開放平臺，一個基于ARMCortex-M系列的單片機開發(fā)平臺。mbed-ARM原型平臺mbed是一個面向ARM處理器的物聯(lián)網(wǎng)系列專業(yè)課程之單片機與嵌入式概述單片機與嵌入式中智訊（武漢）科技有限公司單片機與嵌入式中智訊（武漢）科技有限公司嵌入式系統(tǒng)概述常用嵌入式平臺嵌入式開發(fā)方法嵌入式常用外設(shè)嵌入式開源硬件嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式定義EmbeddedSystems的定義無論是學(xué)界或者業(yè)界，都有相當(dāng)多種說法，應(yīng)用的范疇更是遠超出一般人的想象根據(jù)英國電機工程師協(xié)會的定義：嵌入式系統(tǒng)為控制、監(jiān)視或輔助設(shè)備、機器或甚至工廠運作的裝置它具備了下列的特性：設(shè)計的目的，在于執(zhí)行特定的功能以微電腦與周邊構(gòu)成核心嚴(yán)格的時序與穩(wěn)定度要求全自動操作循環(huán)嵌入式系統(tǒng)為一種計算機軟件與硬件的綜合體，特別強調(diào)「量身定做」的原則，基于某一種特殊用途上，針對這項用途開發(fā)出截然不同的系統(tǒng)，是所謂的客制化(Customized)系統(tǒng)。嵌入式定義EmbeddedSystems的定義無論是學(xué)界嵌入式定義總結(jié)：嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計算機系統(tǒng)。廣義定義：任何一個非計算機的計算系統(tǒng)嵌入式定義總結(jié)：嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，嵌入式組成嵌入式系統(tǒng)一般由嵌入式硬件和軟件組成嵌入式硬件：微處理機(Microprocessor)/微控制器(Microcontroller)內(nèi)存(Memory)特殊用途之集成電路芯片(ASIC)輸入與輸出(Input/Output,I/O)接口與輸入與輸出裝置軟件包括：初始化代碼及驅(qū)動、嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序等，這些軟件有機地結(jié)合在一起，形成系統(tǒng)特定的一體化軟件。硬件應(yīng)用程序圖形用戶接口通用接口D/A文件系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)HAL/BSP嵌入式微處理器軟件A/DI/OROMSDRAM人機交互接口應(yīng)用層OS層驅(qū)動層硬件層嵌入式組成嵌入式系統(tǒng)一般由嵌入式硬件和軟件組成硬件應(yīng)用程序圖從傳統(tǒng)計算機到嵌入式嵌入式操作系統(tǒng)：Linux,windowsCE,…資源有限實時要求：時間確定性成本要求功耗要求開發(fā)主要專用工具和特殊方法桌面操作系統(tǒng)：WindowsXP/7/10專用微處理器：51，AVR，PIC，MSP，ARM，DSP…外圍接口電路：IIC、UART、SPI、USB、LCD、MMC…X86處理器從傳統(tǒng)計算機到嵌入式嵌入式操作系統(tǒng)：Linux,windo嵌入式與物聯(lián)網(wǎng)ARMEmbeddedSolutionIntelligentHardware/

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MobileCortex-ASeries全新嵌入式架構(gòu)：ARMCortex-A&Cortex-M萬物智能互聯(lián)全新嵌入式架構(gòu)：ARMCortex-A&Cortex-M雙平臺讓萬物智能互聯(lián)嵌入式與物聯(lián)網(wǎng)ARMIntelligentHardware嵌入式系統(tǒng)概述常用嵌入式平臺嵌入式開發(fā)方法嵌入式常用外設(shè)嵌入式開源硬件嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式平臺分類嵌入式處理器嵌入式片上系統(tǒng)SoC嵌入式DSP處理器DSP嵌入式微控制器MCU嵌入式微處理器MPU嵌入式平臺分類嵌入式處理器嵌入式片上系統(tǒng)SoC嵌入式DSP嵌入式微控制器MCU嵌入式微控制器一般以一種微處理器的CPU為核心，芯片內(nèi)部集成ROM/RAM/EPROM、FlashRAM、總線、總線邏輯、定時/計數(shù)器、看門狗、I/O、串行口、脈寬調(diào)制輸出、A/D、D/A等各種必要功能和外設(shè)。嵌入式微控制器的典型代表是單片機，常見的是C51、AVR、MSP430、PIC、STM32（ARMCortex-M系列）等。微控制器的最大特點是單片化，體積小，從而

使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器的片上外設(shè)資源一般比較豐富，

適合應(yīng)用于控制領(lǐng)域。微控制器是目前嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的主流。嵌入式微控制器MCU嵌入式微控制器一般以一種微處理器的CP常用MCU平臺比較類別架構(gòu)總線主流型號開發(fā)環(huán)境說明8051C518位AT89C51/STC89C51Keil簡單，純IO，外設(shè)基本靠擴展AVRRISC8位Atmega16aAVRStudio/IAR較高性能，外設(shè)豐富PICRISC8位PIC16F873MPLAB指令少，開發(fā)簡單MSP430RISC16位MSP430F系列CCS/IAR較高性能，外設(shè)豐富STM32ARM32位STM32F系列Keil/IARARMCortex架構(gòu)，主流MCU，高性能，可運行微操作系統(tǒng)常用MCU平臺比較類別架構(gòu)總線主流型號開發(fā)環(huán)境說明8051C嵌入式微處理器MPU嵌入式微處理器是由通用計算機中的CPU演變而來的。與計算機處理器不同，在實際嵌入式應(yīng)用中，只保留和嵌入式應(yīng)用緊密相關(guān)的功能硬件，去除其他的冗余功能部分，這樣就以最低的功耗和資源實現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的特殊要求，主要特點如下：功耗低；處理器結(jié)構(gòu)可擴展；調(diào)試功能豐富；支持實時多任務(wù)及操作系統(tǒng)。目前主要的嵌入式處理器類型

有ARMCortex-A系列、PowerPC、MIPS等。嵌入式微處理器MPU嵌入式微處理器是由通用計算機中的CPU常見的MPU平臺及操作系統(tǒng)常見的MPU平臺及操作系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)概述常用嵌入式平臺嵌入式開發(fā)方法嵌入式常用外設(shè)嵌入式開源硬件嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)設(shè)計過程1234567第一階段：產(chǎn)品定義第三階段：硬件與軟件劃分第五階段：詳細硬件設(shè)計第二階段：系統(tǒng)建模第四階段：迭代設(shè)計與選擇85第五階段：詳細軟件設(shè)計第六階段：硬件與軟件集成第七階段：系統(tǒng)測試第八階段：系統(tǒng)維護與升級嵌入式系統(tǒng)設(shè)計過程1234567第一階段：產(chǎn)品定義第三階段：嵌入式硬件設(shè)計嵌入式方案選型設(shè)計：性價比先進性軟硬件資料嵌入式硬件設(shè)計流程：設(shè)計：方案論證->原理圖->Layout->樣板生產(chǎn)調(diào)試：硬件檢測->軟硬件調(diào)試生產(chǎn)：N次小批量->批量嵌入式硬件功能調(diào)試：電源、時鐘復(fù)位、JTAG內(nèi)存、Flash總線、控制器嵌入式硬件設(shè)計嵌入式方案選型設(shè)計：嵌入式軟件設(shè)計宿主機仿真器評估板IDE開發(fā)環(huán)境宿主機開發(fā)模式PC、IDE開發(fā)環(huán)境、仿真器、評估板、串口線、網(wǎng)線在線仿真、Trace、LED、Printf……查閱官方例程掌握官方軟件庫工具選型掌握原理圖閱讀數(shù)據(jù)手冊嵌入式軟件設(shè)計宿主機仿真器評估板IDE開發(fā)環(huán)境宿主機開發(fā)模式嵌入式軟件設(shè)計（Hal層）硬件層和軟件層之間為中間層，也稱為硬件抽象層（HardwareAbstractLayer，HAL）或板級支持包（BoardSupportPackage，BSP）該層一般包含相關(guān)底層硬件的初始化、數(shù)據(jù)的輸入/輸出操作和硬件設(shè)備的配置等功能HardwareIndependentSoftwareApplicationsI/OSystemFileSystemRTOSLibrariesRTOSKernelTCP/IPStackHardwareAbstractionLayer:BSP&DeviceDriverSCSIDriverFlashDriverMMUDriverCacheDriverSerialDriverEthernetDriverDeviceDriverHardware嵌入式軟件設(shè)計（Hal層）硬件層和軟件層之間為中間層，也稱為嵌入式系統(tǒng)概述常用嵌入式平臺嵌入式開發(fā)方法嵌入式常用外設(shè)嵌入式開源硬件嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式最小系統(tǒng)與外設(shè)MCU三軸加速傳感器溫濕度、超聲波繼電器系統(tǒng)電源模塊小車姿態(tài)控制電機、可調(diào)燈LCDRFID、指紋識別語音識別光線感應(yīng)煙霧傳感器霍爾磁感應(yīng)雨滴傳感器系統(tǒng)時鐘多路ADCI2CGPIOUARTSPIDACPWM嵌入式最小系統(tǒng)與外設(shè)MCU三軸加速傳感器溫濕度、超聲波系統(tǒng)電常用接口技術(shù)數(shù)字量IOA/DPWM總線接口顯示接口常用接口技術(shù)數(shù)字量IO數(shù)字量IO單片機接口系統(tǒng)：鍵盤輸入、顯示輸出、打印輸出、數(shù)據(jù)采集、伺服系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)通信等眾多功能，皆通過I/O端口實現(xiàn)與MCU的信息交互；某些特定的傳感器時序需求，很多都直接使用數(shù)字量IO來模擬接入；復(fù)用性：部分IO可復(fù)用其他功能；驅(qū)動能力：不同端口的驅(qū)動能力不同。數(shù)字量IO單片機接口系統(tǒng)：鍵盤輸入、顯示輸出、打印輸出、數(shù)據(jù)A/DA/D轉(zhuǎn)換是把模擬量信號轉(zhuǎn)化成與其大小成比例的數(shù)字信號；A/D的主要參數(shù)（CC2530）：可選的抽取率，這也設(shè)置了分辨率（7到12位）8個獨立的輸入通道，可接受單端或差分信號參考電壓可選為內(nèi)部單端、外部單端、外部差分或AVDD5產(chǎn)生中斷請求轉(zhuǎn)換結(jié)束時的DMA觸發(fā)溫度傳感器輸入電池測量功能A/DA/D轉(zhuǎn)換是把模擬量信號轉(zhuǎn)化成與其大小成比例的數(shù)字信號PWM脈沖寬度調(diào)制(PWM)，是英文“PulseWidthModulation”的縮寫，簡稱脈寬調(diào)制，是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。PWM脈沖寬度調(diào)制(PWM)，是英文“PulseWidth總線接口-串口RS-232C總線是由美國電子工業(yè)協(xié)會EIA于1969年修定的一種串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)；一般稱為UART，串口；UART模式的操作具有下列特點：8位或者9位負載數(shù)據(jù)奇校驗、偶校驗或者無奇偶校驗配置起始位和停止位電平配置LSB或者MSB首先傳送獨立收發(fā)中斷獨立收發(fā)DMA觸發(fā)總線接口-串口RS-232C總線是由美國電子工業(yè)協(xié)會EI總線接口-485RS-485是一種2線，半雙工，多點通信的標(biāo)準(zhǔn)；RS-485的電氣特性：邏輯“1”以兩線間的電壓差為+(2~6)V表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為-(2~6)V表示。接口信號電平比RS-232-C降低了，就不易損壞接口電路的芯片，且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL電路連接；RS-485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps；RS-485接口是采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合，抗共模干擾能力增強，即抗噪聲干擾性好；RS-485最大的通信距離約為1219m，最大傳輸速率為10Mbps，傳輸速率與傳輸距離成反比，在100Kb/S的傳輸速率下，才可以達到最大的通信距離，如果需傳輸更長的距離，需要加485中繼器?？偩€接口-485RS-485是一種2線，半雙工，多點通信總線接口-IICI2C總線是PHILIPS公司推出的一種串行總線。它是具備多主機系統(tǒng)所需的包括總線裁決和高低速設(shè)備同步等功能的高性能串行總線，是一種近年來應(yīng)用較多的串行總線；I2C串行總線只有兩根信號線,一根是雙向的數(shù)據(jù)線SDA,一根是時鐘線SCL；I2C總線是多主機總線；I2C總線為雙向I／O總線，通過上拉電阻接正電源?？偩€接口-IICI2C總線是PHILIPS公司推出的一種總線接口-SPISPI串行總線是Motorola公司推出的一種串行總線技術(shù)；SPI串行總線是一種四線同步串行技術(shù)，數(shù)據(jù)通信從器件選擇或片選(CSB)為低時有效。全雙工，串行數(shù)據(jù)同時輸入輸出，1.05Mbps的最大主機數(shù)據(jù)傳輸速率，總線競爭保護；SPI串行總線包含四個信號線：串行數(shù)據(jù)輸入(MOSI)、串行數(shù)據(jù)輸入(MOSI)、串行數(shù)據(jù)輸出(MISO)、串行時鐘信號(SCK)、串行片選信號線(SS)?？偩€接口-SPISPI串行總線是Motorola公司推出總線接口-CANCAN總線是控制器局域網(wǎng)絡(luò)(ControllerAreaNetwork,CAN)的簡稱，CAN總線是由德國BOSCH公司提出，目的是為了解決汽車內(nèi)部硬件信號線的復(fù)雜走線，是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一；CAN總線采用差分信號傳輸，有很強的錯誤檢測能力，通信距離遠，因此被用到一些特殊的場合，比如汽車，廠礦等干擾較強的地方；CAN為多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)均可在任意時刻主動向網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點發(fā)送信息，不分主從；CAN節(jié)點只需通過對報文的標(biāo)志符進行濾波就可以方便的實現(xiàn)點對點，點對多點及全局廣播等幾種傳送接收方式?？偩€接口-CANCAN總線是控制器局域網(wǎng)絡(luò)(Contro顯示接口顯示接口嵌入式系統(tǒng)概述常用嵌入式平臺嵌入式開發(fā)方法嵌入式常用外設(shè)嵌入式開源硬件嵌入式系統(tǒng)概述Arduino-開源硬件Arduino是一個開放源碼電子原型平臺，擁有靈活、易用的硬件和軟件。Arduino基于單片機/ARM微控制器，可以接收來自各種傳感器的輸入信號從而做到監(jiān)測環(huán)境的效果，并通過控制光源，電機以及其他驅(qū)動器來影響其周圍環(huán)境Arduino的硬件原理圖、電路圖、IDE

軟件及核心庫文件都是開源的，在開源

協(xié)議范圍內(nèi)里可以任意修改原始設(shè)計及

相應(yīng)代碼。硬件低廉，軟件免費，入門簡單全球最流行的開源硬件Arduino-開源硬件Arduino是一個開放源碼電子Arduino-開發(fā)環(huán)境Arduino-開發(fā)環(huán)境Arduino各種衍生版本Arduin