總結(jié)嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)—上篇

第一章 常用硬件

嵌入式系統(tǒng)常用的硬件器件，主要包括分立器件、光電半導(dǎo)體、邏輯IC、模擬IC以及存儲器共五大類

分立器件主要有：二極管、三極管、電阻、電容、電感以及場效應(yīng)管等

二極管的主要特性是單向?qū)щ娦?/span>

二極管按其用途可分為：整流二極管、穩(wěn)壓二極管、開關(guān)二極管、發(fā)光二極管等

整流二級管是一種將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姷陌雽?dǎo)體器件，主要用于各種低頻整流電路

穩(wěn)壓二極管是利用PN結(jié)反向擊穿特性所表現(xiàn)出的穩(wěn)壓性能制成的器件，在電路中起穩(wěn)定電壓作用

在脈沖數(shù)字電路中，用于接通和關(guān)斷電路的二極管叫開關(guān)二極管，它的特點是反向恢復(fù)時間短，能滿足高頻和超高頻應(yīng)用的需要

發(fā)光二極管，能直接將電能轉(zhuǎn)變成光能的發(fā)光顯示器件，長腳為正，短腳為負

三極管，是一種控制電流的半導(dǎo)體器件，主要作用是把微弱信號放大成幅度值較大的電信號

三極管的三種工作狀態(tài)

1.截止狀態(tài)：當加在三極管發(fā)射極的電壓小于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，基極電流為零，集電極電流和發(fā)射極電流都為零

2.放大狀態(tài)：當加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓大于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，并處于某一恰當?shù)闹?，這時基極電流對集電極電流起著控制作用

3.飽和狀態(tài)：當加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓大于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，并當基極電流增大到一定程度，集電極與發(fā)射極之間的電壓很小，集電極和發(fā)射極之間相當于開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)

電阻：阻值越大的電阻對電流阻礙作用越大，電流通過它時，電壓下降也越多。電阻主要應(yīng)用于限流、分流、降壓、分壓、負載與電容配合作濾波器及阻匹配等

0電阻主要功能

1.做為跳線使用

2.在數(shù)字和模擬等混合電路中使用

3.做保險絲用

4.為調(diào)試預(yù)留的位置

5.作為配置電路使用

電容：由兩個金屬級，中間夾有絕緣材料(介質(zhì))構(gòu)成。電容在電路中具有隔斷直流電，通過交流電的作用，常用于級間耦合、濾波、去耦、旁路及信號調(diào)諧

電感：電感是用線圈制作的，它的作用是通直流阻交流、濾波、振蕩、延遲等

線圈圈數(shù)越多，繞制的線圈越密集，電感量就越大;有磁心的線圈比無磁心的線圈電感量大;磁心導(dǎo)磁率越大的線圈，電感量也越大

場效應(yīng)管：也稱為單極型晶體管，是電壓控制元件，而晶體三極管是電流控制元件

在只允許從信號源取較少電流的情況下，應(yīng)選用場效應(yīng)管;而在信號電壓較低、又允許從信號源取較多電流的條件下，應(yīng)選用晶體三極管

場效應(yīng)管作用

1.可應(yīng)用于放大

2.可作電子開關(guān)

3.可作可變電阻

4.可用作恒流源

譯碼器：多輸入、多輸出的電路。從輸入碼字到輸出碼字之間有一對一的映射關(guān)系

選擇器：多路選擇器又稱數(shù)據(jù)選擇器或多路開關(guān)，常用MUX表示。它是一種多路輸入、單路輸出的組合邏輯電路

多路選擇器的構(gòu)成思想相當于一個單刀多擲開關(guān)

鎖存器：鎖存，就是把信號暫存以維持某種電平狀態(tài)。所謂鎖存器，就是輸出端的狀態(tài)不會隨輸入的狀態(tài)變化而變化，僅在有鎖存信號時輸入的狀態(tài)被保存到輸出，直到下一個鎖存信號到來時才改變

鎖存器的最主要作用是緩存，其次完成高速的控制其與慢速的外設(shè)的不同步問題，再其次是解決驅(qū)動的問題，最后是解決一個I/O口既能輸出也能輸入的問題

如果單片機的總線接口要作兩種用途，就要用兩個鎖存器

微處理器MPU:微處理器是將計算機所需的運算、控制功能集成到一塊芯片上的lSI(大規(guī)模集成電路)

微控制器MCU：微控制器是將除了執(zhí)行運算及控制的MPU功能以外，還有存儲功能、輸入輸出控制功能集成在一塊芯片LSI上的器件

數(shù)字信號處理器DSP：DSP是設(shè)計用來執(zhí)行算術(shù)密集型算法的專用處理器;DSP處理器通常應(yīng)用于音頻、視頻或圖像的處理，另外在通信、雷達、聲納系統(tǒng)，以及生物醫(yī)學(xué)方面也有著很廣泛的應(yīng)用

DSP是將數(shù)字信號處理加以特殊化的處理器，重要特征有：

1.擁有高速乘法器

2.具有哈佛型結(jié)構(gòu)

3.將程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器進行分享、獨立

4.擁有高速化數(shù)據(jù)地址計算單元

模擬IC：模擬IC是將模擬信號處理的數(shù)字信號處理集成在一起的IC，主要分為通用模擬IC和專用模擬IC兩大類

存儲器：半導(dǎo)體存儲器是具備可以儲存圖像數(shù)據(jù)或文字數(shù)據(jù)、程序等信息，在必要時取出的功能的器件

第二章 電源

對于嵌入式系統(tǒng)而言，交流電或者很高電壓的直流電都無法直接使用在這樣的數(shù)字系統(tǒng)之中。因此，為其提供電源，我們必須使用電壓較低的直流電

如果你的嵌入式系統(tǒng)不需要考慮便捷性，也不會要求低功耗的話，選擇使用插座直接供電便是最佳的供電方式之一

對于一部分便捷性能要求較高的嵌入式系統(tǒng)而言，使用電池作為系統(tǒng)電源合適

穩(wěn)壓器：穩(wěn)壓器即是穩(wěn)定電壓的一種器件

使用穩(wěn)壓器不僅可以為系統(tǒng)提供恒壓電源，還可以有效去除電源噪聲，給從外部電源供電的嵌入式系統(tǒng)提供一定程度的保護和隔離

是交流穩(wěn)定器，還是直流穩(wěn)壓器，要看穩(wěn)壓器的輸出電壓是交流還是直流

變壓器、整流器、濾波器通常被看成是穩(wěn)壓器的一部分

線性穩(wěn)壓器體積小、便宜、噪聲低且非常易于使用

電容有利于去除電源里的瞬間短時脈沖波形干擾

第三章 最小系統(tǒng)

在測試一塊新板時，也是先只焊最小系統(tǒng)部分，確保晶振能振起來，芯片可以工作了，然后再焊各種接口模塊并一一測試，這樣有利于異常的定位

最小系統(tǒng)：是指用最小的元件組成的單片機可以工作的系統(tǒng)，是最基本的、也是小得不能再活力掉任何部分的系統(tǒng)。

一般單片機的最小系統(tǒng)主要包括：MCU、電源電路、晶振電路、復(fù)位電路、寫入電路以及指示燈

由于系統(tǒng)上電是會產(chǎn)生交流電波動，電源與地之間一般要加濾波電容將這些波動傳入GND

晶振電路為MCU提供時鐘信號，即芯片內(nèi)各種微操作的時間基準，分為有源晶振(oscillator)和無源晶振(crystal)

無源晶振需要借助于時鐘電路才能產(chǎn)生振蕩信號，自身無法振蕩起來
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PLL電路：PLL電路兼有頻率放大和信號提純的功能，因此，系統(tǒng)可以以較低的外部時鐘信號獲得較高的工作頻率

復(fù)位電路：系統(tǒng)復(fù)位的用途就是錯誤恢復(fù)

四種事件可以觸發(fā)系統(tǒng)復(fù)位

1.外部復(fù)位

2.加電復(fù)位

3.計算機工作正常復(fù)位，為了防止定時器過期，用戶程序必須周期地給看門狗喂食，以清除COP計數(shù)器

4.時鐘監(jiān)控復(fù)位