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学习嵌入式,要学哪些电路知识?

作者:五金加工
文章来源:本站

  从技术的角度定义:以应用为中心,以计算机技术为基础,软件硬件可裁剪,适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、重量、功耗严格要求的专用计算机系统。简而言之,是含有处理器的专用软硬件系统,具有自主的信息处理能力( 信息装备)。

  从系统的角度定义:嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件,并使 其紧密耦合在一起的计算机系统。术语嵌入式反映了这些系统通常是更大系统中的一个完整的部分,称为嵌入的系统。嵌入的系统中可以共存多个嵌入式系统。

  英国电机工程师协会的定义– Devices used to control, monitor, or assist theoperation of equipment, machinery or plants(用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置)。

  微机学会的定义– 嵌入式系统是以嵌入式应用为目的的计算机系统,可分为系统级、 模块级、 芯片级。

  系统级:各种类型的工控机 以标准总线互联(背板结构)的工控机: CPCI、 PCI-ISA、 VME 等。

  模块级:各种类型的带CPU的模块,嵌入式CPU模块: PC104模块、 Biscuit板。

  芯片级:各种以微控制器、 DSP、嵌入式微处理器为核心的产品。

  嵌入式系统有那些特点?

  主要有以下几个特点:

  嵌入专用:嵌入式处理器只嵌入在针对特定应用设计的系统中;

  综合性强:嵌入式系统是将计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合后的产物;

  设计高效:嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率的设计,量体裁衣、取出冗余;

  程序固化:软件一般都固化在存储器芯片或处理器本身中,提高了系统的执行速度和可靠性;

  需要独立的开发系统:嵌入式系统本身不具备开发能力,必须有一套开发工具和环境才能进行开发;

  生命周期长:嵌入式系统和具体应用结合在一起,其升级换代一般与具体产品同步进行,因此具有较长的生命周期

  其他如可靠性高、成本低、功耗低等。

  嵌入式系统有哪些应用?

  应用十分广泛,例如坦克、导弹、飞机、军舰、雷达、DVD机、电视机、微波炉、洗衣机、电冰箱、热水器、手机、 MP3播放器、数码相机、数码摄像机、机顶盒、键盘、鼠标、闪存盘、 CD-ROM、交换机、路由器,几乎我们生活中用到的方方面面都有嵌入式系统的“嵌入”。

  如何学习嵌入式系统?

  嵌入式系统看似可以简单分为硬件与软件,然而其中却包含着异常庞大的知识量,也因此令许多新手望而却步,学习嵌入式系统大致分为三个阶段:基础篇、进阶篇、大咖篇。

  基础篇:

  此阶段主要是前期的入门过程,一定要打好基础,主要学习一下几个方面

  (1)电路知识

  首先要学习电路、模电、数电,认识电阻、电容、电感等基础器件,放大电路、集成运放、时序电路基本电路能看懂,不然看电路图一定是云里雾里,也就无法进行后续的工作。硬件产品的设计实现,包括器件选型、原理图和PCB设计、电路调试,都需要过硬的电路基础。

  (2)C语言

  C语言嵌入式开发中最重要的编程语言,掌握本的数据类型、数组、指针、结构体,链表、文件操作等都要会,掌握基本语法和语句,保证自己会写程序的同时也能看懂别人写的程序。

  (3)单片机

  单片机入门相对简单,通过单片机的学习可以熟悉单片机的硬件结构,包括I/O口、AD转换、通信(串口、并口、I2C、CAN、USB、以太网、ZigBee技术等)、显示(LED、LCD等)、控制(PWM等控制技术)、数据处理(图形、图像、语音、视频等的处理或识别)等,学好单片机可以为采用嵌入式系统奠定良好的基础。

  (4)Linux基础

  Linux的源码和架构都是开放的,在嵌入式系统中应用尤为广泛,学习Linux对于系统的开发会有很大的帮助。详细了解Linux下的目录结构、基本命令、编辑器VI、编译器GCC、调试器GDB和 Make 项目管理工具,Shell Makefile脚本编写等知识,以及嵌入式开发环境的搭建。

  进阶篇

  经过第一个阶段的学习,你已经可以进行嵌入式开发工作了,但是要进阶依旧还有很多知识要学,而这个阶段也将是第一个分水岭,使得优秀的嵌入式工程师得以脱颖而出。此阶段虽然只有三项,但涉及的知识非常广,要想学好需要花费大量的精力。

  1.Linux编程

  系统编程可以直接跟内核及核心系统程序库对话,深入了解Linux内核。掌握Linux系统编程主要提升对Linux应用开发的理解和代码调试的能力。由于网络应用开发越来越广泛,通过Linux网络发展、TCP/IP协议、socket编程、TCP网络编程、UDP网络编程、Web编程开发等方面入手,可以全面了解Linux网络应用程序开发。

  2数据结构与算法

  数据结构及算法在嵌入式底层驱动、通信协议及各种引擎开发中得到了广泛的应用,语言编译要使用栈、散列表以及语法树;操作系统中用队列、存储管理表及目录树等;数据库系统运用线型表、多链表及索引表进行数据管理等等,对其掌握的好坏直接影响程序的效率、简洁及健壮性。

  3.QT、DSP、FPGA

  Linux没有自己界面,学习QT编程可以创建艺术级的图形用户界面所需的所有功能,从而更好的实现人机交互控制。而如今用户对于图形图像的要求也越来越高,这就需要DSP、FPGA技术来设计开发更好的嵌入式视觉系统。

  大咖篇

  学习了前两个阶段的知识,你已经可以胜任大部分嵌入式工作了,但是距离大咖仍有一定的差距,其实已经到了第二个分水岭。这部分更多涉及系统层面,没有全方位的知识将会很难下手。

  1操作系统平台开发

  除了Linux外,嵌入式操作系统还有ARM、WINCE、uC/OS II、Vxworks、uClinux等,不同的系统有着不同的使用环境,你需要学习掌握系统的各个模块,为底层平台搭建做好准备。熟悉各个操作系统的特点以及系统的内核移植,确保操作系统能在某个微处理器或微控制器上运行。随着手机智能硬件的快速兴起,Android操作系统开发也越来越重要。

  2驱动开发

  驱动程序设计是嵌入式Linux开发工作中非常重要的一部分。不仅要熟悉Linux的内核机制、驱动程序与用户级应用程序的接口,掌握系统对设备的并发操作。还要具备ARM硬件接口的基础知识,熟悉ARM Cortex处理器各资源、掌握Linux设备驱动原理框架,以及工程中常见Linux高级字符设备、块设备、网络设备、USB设备的驱动开发。

  当你学完以上所有的时候,那么恭喜你,可以说你已经是一个嵌入式系统的大咖了。

  

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