單片機的學習之路

作者:KATHLINN
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一、軟件應用
0、學單片機首先要明白,一個單片機啥也幹不了,學單片機的目的是學習怎麼用單片機驅動外部設備,比如數碼管,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爲學習單片機的開發板怎麼用,也就是學習怎麼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,網上一大把,跟着學就行了,c語言不會也沒太大關係,學完就會了,注意買開發板不要買跟郭天祥視頻裏面引腳一模一樣的,給自己製造一點困難,這樣學到的更紮實,主要就是了解外設如何驅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)裏面進行任務調度和時間片分配。
2、然後是學習STM32,更高端一點的單片機,有個叫正點原子的出的教程不錯,跟着學,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,以太網等等,理論上,學習任何一款單片機產品的使用,只要能點亮流水燈(使用GPIO),就算半隻腳進門了,剩下的就是學一學那些外設的寄存器如何使用,常見的有UART,i2c,spi,Adc/dac,Dma,usb,以太網,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,首先別管裏面是怎麼實現的,先會用,學會寫task,最後再去了解這個系統怎麼實現的,讀一下作者的經典著作,受益終生
4、學習嵌入式linux,linux開發有兩種,一種是在開發用戶程序,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 ,一種是開發內核驅動,只能用c寫,比如usb驅動或者攝像頭驅動啥的,這個就分別去學就好了。
linux開發和單片機的開發完全是兩碼事,單片機借用的是底層協議,比如i2c,uart,spi,沒有協議就自己用gpio搞一個;但是linux下面的開發大多是使用通用的網絡協議,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應用開發基本就是純軟件的,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如果只是玩玩應用開發的話可以入手樹莓派,學一學shell,python,linux下的c開發,makefile等,不想花錢就用虛擬機裝個ubuntu好了。如果是學習內核驅動開發,想了解uboot和內核底層的話,可以買個linux開發板,500大洋左右就行。可以用linux寫個流水燈的驅動入個門。內核驅動是和硬件緊耦合的,同事也得了解內核調度機制,難度略大。這個時候其實你已經登堂入室了,應該可以找到後面的路怎麼走
5、c語言! c語言! c語言!真的很重要,好好學,夠你喫半輩子了。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:初學者不要糾結學單片機是彙編語言好還是c語言好,各有各的用處,現在用python都可以做單片機開發。
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,用什麼工具看心情,先認真學好c語言,有承上啓下的作用,以後學習彙編和高級語言都是很easy的事情。學彙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結構等基礎知識。
6、進階:LWip(嵌入式輕量級tcpip協議棧實現),ucgui嵌入式圖形界面實現,QT(linux下的圖形界面設計),javascript/html/css(web界面設計),php動態網站建設,sql數據庫實現,git版本管理等等,軟件的道路無止境 本條所列內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,單片機的開發板大約是相當於電腦主板吧,那麼這個主板是怎麼設計出來的?
2、首先要具備一定的電子電路的基礎知識,比如數電、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,瞭解都有哪些種類,有哪些參數,不知道請淘寶瞭解,大把的電子元件商店
4、以上都是基本的電路知識,單片機的開發板當然也需要了解單片機的典型外圍電路的設計,一般datasheet上面都有畫,照着連就好了
5、軟件工具:設計電路板首先要畫電路圖,然後設計PCB板,最後交給工廠製作(請淘寶),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(請淘寶)焊接,或者麪包板直接連線,焊接的話請去優酷看視頻瞭解學習,焊功很重要,請注意安全
7、進階:高頻電路設計,抗干擾電路設計,極低成本電路設計

三、芯片設計

0、等等,咱不是再說怎麼學單片機嗎,咋扯到學芯片設計了,這是因爲好多人聽人忽悠,學完了單片機要學習FPGA,更厲害的單片機,這基本是在瞎扯。。。完全是兩個領域的事情

1、先說說芯片(soc)是怎麼弄出來的,首先需要設計電路,現在基本上數字電路都是verilog實現的,模擬電路基本上就是AD,DA,一萬年不變的,所以現在的芯片設計公司大量的人都是數字電路設計工程師,設計完了需要有人給他做下檢查,這就是驗證,保證電路能實現即定的規格,驗證完了就給後端做綜合佈局佈線,最後把結果給到foundry去代工,生產好了以後還有封測。

2、這裏重點說說數字電路設計,所謂soc基本上就是把cpu和一堆外設,比如uart,spi,以太網,usb,等外設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就構成了一個soc。那麼做芯片設計的話基本上就是設計外設,各種功能的外設,這個就是學習數字電路設計和verilog語言,深了就是狀態機,低功耗,異步電路等

3、那麼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,聽不懂就反覆播,每一課學完把那個功能/代碼移植到你的開發板上(中間的編譯下載需要看下開發板自帶的文檔)。初學的話主要學會這幾個功能,流水燈(GPIO),數碼管,外部中斷,UART,I2C,AD/DA,任務調度(時間片輪轉調度)

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的心臟,心臟(晶振)不斷的跳動才能驅動大腦(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一些預定的事件,這種事件是突發到來的,所以需要一個觸發機制,讓cpu知道,我現在有個緊急事務要處理,這個時候就進了中斷服務程序。存儲器就是用來存數據的硬件,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,在系統中的容量也越小。

3.怎樣記住單片機彙編指令?

記這個沒意義,彙編是一種思維模式,會寫一款單片機的彙編就可以給所有單片機寫彙編,彙編指令寫的時候查閱就好了,而且當前開發人員很少有直接裸寫彙編的,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,完全零基礎教學。

5.爲什麼都說用C比彙編好?

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

6.需要些什麼前置知識

看郭天祥視頻,缺啥補啥就好了。高中畢業看這個基本沒問題。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,因爲東西太多了,你不可能都學會,也不可能都學完。

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