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[導讀]單片機(Single-Chip Microcomputer)是一種集成電路芯片,是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器等功能(可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路)集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的微型計算機系統(tǒng),在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。從上世紀80年代,由當時的4位、8位單片機,發(fā)展到現(xiàn)在的300M的高速單片機。

大一學的單片機,做過智能家居,智能小車,示波器,開關(guān)電源等等,后來工作(本人芯片行業(yè))以后就沒搞了,但是這段時間積累的經(jīng)驗,可以讓整個職業(yè)生涯受益。

單片機相對來說更容易了解計算機底層的東西,還有硬件什么的,玩過單片機的人對IT產(chǎn)業(yè)上下游的理解不是一般軟件專業(yè)出來可以比的。以下介紹學習路線。

學嵌入式最大的樂趣在于,我搞出來一個東西,清楚里面的每一處細節(jié),整個人是通透的。不像寫應(yīng)用軟件或者做web開發(fā),底層全都給你包好了,你只是個用戶罷了。。。

但是如果過于追求啥細節(jié)都清楚,你會死的很慘。。。因為你做的很多工作沒有任何價值,只是在重復造輪子,別人比你做的更好,更有魯棒性。

所以搞明白自己學習的目標很重要。不要太過分追求搞清楚每一個細節(jié)。。。學會站在巨人的肩膀上,這點很重要。

另外,切記,不要試圖去背會每一個"知識點",你需要做的是深入理解它,整理并歸納,可以嘗試去寫寫blog。IT領(lǐng)域沒有人可以記得每一個技術(shù)細節(jié),但你要能夠在需要它的時候以最快的速度查閱到相關(guān)資料,所以經(jīng)常的整理歸納是很有必要的。推薦微軟的onenote。

針對答主的具體問題,可以直接翻到最后。。。

另外玩嵌入式要準備好人民幣,買開發(fā)板想省錢的話可以去閑魚二手市場看看,一般配套的資料網(wǎng)上都有,不要買太多,買了就一定要學會,畢竟用的都是爹媽的辛苦錢。

另外如果遇到配套軟件安裝的問題,一定要纏著淘寶客服幫你搞定,或者百度報錯信息,總有辦法的,千萬別放棄。所以建議最好找配套資料全,有售后的商家買開發(fā)板。

一、軟件應(yīng)用

0、學單片機首先要明白,一個單片機啥也干不了,學單片機的目的是學習怎么用單片機驅(qū)動外部設(shè)備,比如數(shù)碼管,電機,液晶屏等,這個需要外圍電路的配合,所以學習單片機在這個層面上可以等同為學習單片機的開發(fā)板怎么用,也就是學習怎么寫單片機上面跑的軟件

1、剛開始學51單片機就可以了,看郭天祥十天學會單片機視頻,網(wǎng)上一大把,跟著學就行了,c語言不會也沒太大關(guān)系,學完就會了,注意買開發(fā)板不要買跟郭天祥視頻里面引腳一模一樣的,給自己制造一點困難,這樣學到的更扎實,主要就是了解外設(shè)如何驅(qū)動和單片機的功能寄存器如何配置,如何使用中斷,如何在while(1)里面進行任務(wù)調(diào)度和時間片分配。

2、然后是學習STM32,更高端一點的單片機,有個叫正點原子的出的教程不錯,跟著學,軟件水平能有很大提升,自己想個項目做,比如智能家居,智能小車,很簡單,做完了就感覺單片機都差不多,差別只在功耗和性能。進階的話可以買一些電路模塊來學習,比如液晶屏,步進電機,紅外,語音,以太網(wǎng)等等,理論上,學習任何一款單片機產(chǎn)品的使用,只要能點亮流水燈(使用GPIO),就算半只腳進門了,剩下的就是學一學那些外設(shè)的寄存器如何使用,常見的有UART,i2c,spi,Adc/dac,Dma,usb,以太網(wǎng),外部總線等等,其中uart就是串口必須掌握,其他用到啥臨時學都可以。當然如果能都掌握也是極好的ヾ ^_^?

3、學習ucos-ii,首先別管里面是怎么實現(xiàn)的,先會用,學會寫task,最后再去了解這個系統(tǒng)怎么實現(xiàn)的,讀一下作者的經(jīng)典著作,受益終生

4、學習嵌入式linux,linux開發(fā)有兩種,一種是在開發(fā)用戶程序,比如騰訊qq啥的,這一種與win下面寫程序差不多,也可以使用c++或者java ,一種是開發(fā)內(nèi)核驅(qū)動,只能用c寫,比如usb驅(qū)動或者攝像頭驅(qū)動啥的,這個就分別去學就好了。

linux開發(fā)和單片機的開發(fā)完全是兩碼事,單片機借用的是底層協(xié)議,比如i2c,uart,spi,沒有協(xié)議就自己用gpio搞一個;但是linux下面的開發(fā)大多是使用通用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,這些都是建立在一堆軟件庫之上的,比如tcpip,ssh,telnet,ftp,http等,學linux應(yīng)用開發(fā)基本就是純軟件的,放到哪個linux下面都可以跑,單片機就不行了,與硬件緊耦合。

linux如果只是玩玩應(yīng)用開發(fā)的話可以入手樹莓派,學一學shell,python,linux下的c開發(fā),makefile等,不想花錢就用虛擬機裝個ubuntu好了。如果是學習內(nèi)核驅(qū)動開發(fā),想了解uboot和內(nèi)核底層的話,可以買個linux開發(fā)板,500大洋左右就行??梢杂胠inux寫個流水燈的驅(qū)動入個門。內(nèi)核驅(qū)動是和硬件緊耦合的,同事也得了解內(nèi)核調(diào)度機制,難度略大。這個時候其實你已經(jīng)登堂入室了,應(yīng)該可以找到后面的路怎么走

5、c語言! c語言! c語言!真的很重要,好好學,夠你吃半輩子了。當然如果能學一門腳本語言就更好了,比如python 人工智能時代的不二之選,學會c語言基本上花個半天天就能簡單上手python了。忠告:初學者不要糾結(jié)學單片機是匯編語言好還是c語言好,各有各的用處,現(xiàn)在用python都可以做單片機開發(fā)。

語言只是工具,就好比用鋤頭和拖拉機都可以耕地,拖拉機效率是高,但是犄角旮旯的地方還得用鋤頭,各有各的妙用,只要能把地耕好,用什么工具看心情,先認真學好c語言,有承上啟下的作用,以后學習匯編和高級語言都是很easy的事情。學匯編同事最好也順帶學習下計算機原理,掌握地址譯碼、二進制、cpu結(jié)構(gòu)等基礎(chǔ)知識。

6、進階:LWip(嵌入式輕量級tcpip協(xié)議棧實現(xiàn)),ucgui嵌入式圖形界面實現(xiàn),QT(linux下的圖形界面設(shè)計),javascript/html/css(web界面設(shè)計),php動態(tài)網(wǎng)站建設(shè),sql數(shù)據(jù)庫實現(xiàn),git版本管理等等,軟件的道路無止境 本條所列內(nèi)容就是你實在沒得學的時候的努力方向。。。

二、硬件電路

1、如果把單片機看作是電腦的cpu的話,單片機的開發(fā)板大約是相當于電腦主板吧,那么這個主板是怎么設(shè)計出來的?

2、首先要具備一定的電子電路的基礎(chǔ)知識,比如數(shù)電、模電,不需要精通,但是基本的要懂,比如組合電路,時序電路,二極管,三極管的常用經(jīng)典電路,好像有個日本人寫的電子電路叢書,各種插圖比較好理解,忘記名字了。。。

3、要了解基本元件的特性,電阻、電容、二極管、三極管、74系列芯片,了解都有哪些種類,有哪些參數(shù),不知道請?zhí)詫毩私?,大把的電子元件商?

4、以上都是基本的電路知識,單片機的開發(fā)板當然也需要了解單片機的典型外圍電路的設(shè)計,一般datasheet上面都有畫,照著連就好了

5、軟件工具:設(shè)計電路板首先要畫電路圖,然后設(shè)計PCB板,最后交給工廠制作(請?zhí)詫?,可以學習protel99,aultim designer,candence之一,難度順序遞增。。。

6、如果對畫板子不感興趣,可以使用洞洞板(請?zhí)詫?焊接,或者面包板直接連線,焊接的話請去優(yōu)酷看視頻了解學習,焊功很重要,請注意安全

7、進階:高頻電路設(shè)計,抗干擾電路設(shè)計,極低成本電路設(shè)計

三、芯片設(shè)計

0、等等,咱不是再說怎么學單片機嗎,咋扯到學芯片設(shè)計了,這是因為好多人聽人忽悠,學完了單片機要學習FPGA,更厲害的單片機,這基本是在瞎扯。。。完全是兩個領(lǐng)域的事情

1、先說說芯片(soc)是怎么弄出來的,首先需要設(shè)計電路,現(xiàn)在基本上數(shù)字電路都是verilog實現(xiàn)的,模擬電路基本上就是AD,DA,一萬年不變的,所以現(xiàn)在的芯片設(shè)計公司大量的人都是數(shù)字電路設(shè)計工程師,設(shè)計完了需要有人給他做下檢查,這就是驗證,保證電路能實現(xiàn)即定的規(guī)格,驗證完了就給后端做綜合布局布線,最后把結(jié)果給到foundry去代工,生產(chǎn)好了以后還有封測。

2、這里重點說說數(shù)字電路設(shè)計,所謂soc基本上就是把cpu和一堆外設(shè),比如uart,spi,以太網(wǎng),usb,等外設(shè)IP掛在apb/ahb/axi或者其他總線上,分好地址,再加上一些片上ram就構(gòu)成了一個soc。那么做芯片設(shè)計的話基本上就是設(shè)計外設(shè),各種功能的外設(shè),這個就是學習數(shù)字電路設(shè)計和verilog語言,深了就是狀態(tài)機,低功耗,異步電路等

3、那么fpga咋回事,這個大黑塊就是一個萬能的芯片 你可以把verilog寫的電路燒寫到fpga上,這樣fpga就跟你寫的電路是一樣的功能了,主要用來做芯片驗證,也有用來做硬件加速的。

四、回答下題主的小問題

1.怎樣動手從頭開始?

下載《郭天祥十天學會單片機》,淘寶買一塊51單片機開發(fā)板(帶文檔和代碼例程的),看郭天祥視頻的每一課,聽不懂就反復播,每一課學完把那個功能/代碼移植到你的開發(fā)板上(中間的編譯下載需要看下開發(fā)板自帶的文檔)。初學的話主要學會這幾個功能,流水燈(GPIO),數(shù)碼管,外部中斷,UART,I2C,AD/DA,任務(wù)調(diào)度(時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度)

2.怎樣理解晶振/中斷/存儲器等?

這個涉及到計算機原理,簡單說下,晶振就是單片機系統(tǒng)的心臟,心臟(晶振)不斷的跳動才能驅(qū)動大腦(單片機)工作,晶振的頻率決定了單片機的運算速度。中斷的話就是單片機可以臨時去響應(yīng)一些預(yù)定的事件,這種事件是突發(fā)到來的,所以需要一個觸發(fā)機制,讓cpu知道,我現(xiàn)在有個緊急事務(wù)要處理,這個時候就進了中斷服務(wù)程序。存儲器就是用來存數(shù)據(jù)的硬件,種類有很多包括 SRAM、DRAM、DDR、FLASH、硬盤,讀寫速度依次增加,成本依次降低。一般讀寫速度越快的存儲器越貴,在系統(tǒng)中的容量也越小。

3.怎樣記住單片機匯編指令?

記這個沒意義,匯編是一種思維模式,會寫一款單片機的匯編就可以給所有單片機寫匯編,匯編指令寫的時候查閱就好了,而且當前開發(fā)人員很少有直接裸寫匯編的,編碼效率太低了。

4.怎樣看懂單片機外圍電路?

這個請學習郭天祥的十天學會單片機,完全零基礎(chǔ)教學。

5.為什么都說用C比匯編好?

c對人類友好,匯編對機器友好,你是愿意花一天時間一個人寫匯編,還是愿意花半天用c寫,剩下的半天陪女友逛街?

6.需要些什么前置知識

看郭天祥視頻,缺啥補啥就好了。高中畢業(yè)看這個基本沒問題。玩嵌入式,最重要的是學習能力,要有觸類旁通的悟性,否則基本沒有出頭之日,因為東西太多了,你不可能都學會,也不可能都學完。

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