嵌入式开发必备基础知识

#通信硬件知识分享#
1. 嵌入式系统的组成
嵌入式系统通常由以下几个部分组成:

硬件平台:包括微处理器(如ARM、MIPS、x86等)、传感器、执行器、输入输出设备(如LCD、按键、LED等)。
操作系统:嵌入式系统可以使用实时操作系统(RTOS)或裸机(bare-metal)开发。RTOS如FreeRTOS、uC/OS-II等,裸机编程通常指直接与硬件打交道,没有操作系统的介入。
软件:包括驱动程序、应用程序、系统软件等。驱动程序负责硬件与软件的通信,应用程序则实现系统功能。

2. 嵌入式开发工具链
嵌入式开发通常需要一系列的开发工具:

集成开发环境(IDE):常用的IDE有Keil、IAR Embedded Workbench、Eclipse等,它们提供了代码编辑、编译、调试等功能。
编译器:常见的嵌入式编译器有GCC、ARM Compiler等,能够将源代码编译成适合嵌入式平台的机器代码。
调试器:如JTAG调试器、ST-Link、OCD等,用于调试程序的执行,帮助开发者查看寄存器、内存等信息,实时诊断问题。
仿真器:帮助开发者在没有实际硬件的情况下测试代码。

3. 嵌入式编程语言
嵌入式开发中,最常用的编程语言是:

C语言:几乎所有嵌入式开发都使用C语言,因为它能够直接操作硬件,提供较高的执行效率,并且占用内存较少。嵌入式开发中,C语言常用于编写驱动、操作系统和应用层代码。
汇编语言:对于需要极高性能和硬件控制的任务,汇编语言有时用于优化代码,直接操作硬件寄存器。
C++:在一些复杂的嵌入式系统中,C++用于面向对象编程,尤其是在处理较为复杂的算法时。

4. 嵌入式开发中的实时性要求
实时性是嵌入式系统中至关重要的概念,特别是在处理信号采集、控制系统时。根据实时性要求,嵌入式系统可以分为:

硬实时系统:对时间要求非常严格,任务必须在规定的时间内完成,否则将导致系统失败。例如,航空航天、医疗设备等。
软实时系统:虽然有时间限制,但如果超时不会导致系统完全失败,系统仍然能正常工作。例如,视频播放、音频处理等。

5. 基本的嵌入式开发流程
嵌入式开发流程一般包括以下步骤:

需求分析:明确系统的功能需求、硬件需求、性能要求等。
硬件选择:选择适合的微控制器(MCU)或微处理器(MPU),并了解其硬件资源(如GPIO、UART、SPI、I2C等外设)。
软件设计:根据需求设计嵌入式软件架构,包括驱动、RTOS配置、应用层逻辑等。
编程与调试:在开发环境中编写代码,进行调试和测试,确保软件的正确性和性能。
测试与验证:在目标硬件上进行系统测试,验证软件和硬件的协同工作。

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#通信硬件知识分享# 嵌入式开发就是指在嵌入式操作系统下进行开发,包括在系统化设计指导下的硬件和软件以及综合研发。除暂且分离硬件的EDA研发以外,侧重的就是在一定硬件条件下的系统化设计和软件研发。定义嵌入式开发是指利用分立元件或集成器件进行电路设计、结构设计,再进行软件编程(通常是高级语言),实验,经过多轮修改设计、制作,最终完成整个系统的开发。这种嵌入式开发,适用于未来产品比较单一,产量比较大,产品开发周期比较长,成本控制比较严格的系统。嵌入式技术不是单纯的软件技术,也不是单纯的硬件技术,是一门如何在一个特定的硬件环境上开发与构建特定的可编程软件系统的综合技术。嵌入式技术是在嵌入式系统的发展中应运而生的,它是依附于嵌入式系统,并推动嵌入式系统不断向前发展的核心动力。嵌入式是一种专用的计算机系统,作为装置或设备的一部分。通常,嵌入式系统是一个控制程序存储在ROM中的嵌入式处理器控制板。事实上,所有带有数字接口的设备,如手表、微波炉、录像机、汽车等,都使用嵌入式系统,有些嵌入式系统还包含操作系统,但大多数嵌入式系统都是是由单个程序实现整个控制逻辑。嵌入式技术近年来得到了飞速的发展,但是嵌入式产业涉及的领域非常广泛,彼此之间的特点也相当明显。例如,很多行业:手机、PDA、车载导航、工控、军工、多媒体终端、网关、数字电视等。 主流平台主流的嵌入式平台有三种:ARM平台、DSP平台和FPGA平台。一、ARMARM微处理器是由ARM公司提供IP(Intellectual Property,知识产权)授权,交付多个芯片设计厂商整合生产的。在2007年,意法半导体(ST)公司成为第一个引入ARM Cortex-M授权的半导体厂商,开启了高性能、低成本、低功耗的ARM嵌入式芯片新时代,其生产的STM32系列微处理器是最流行的Cortex-M微处理器。ARM嵌入式系统广泛应用于自动检测与控制、智能仪器仪表、机电一体化设备、汽车电子及日常消费电子产品中,其优越的性能和完善的开发环境得到广大电子工程师的青睐。二、DSP平台嵌入式DSP处理器(Embedded Digital Signal Processor,EDSP),是专门用于信号处理方面的处理器,其在系统结构和指令算法方面进行了特殊设计,芯片内部采用程序和数据分开存储及传输的哈佛结构,具有专门硬件乘法器,采用流水线操作,提供特殊的DSP指令,可用来快速地实现各种数字信号处理算法,具有很高的编译效率和指令的执行速度,在数字滤波、FFT、谱分析等各种仪器上获得了大规模的应用。三、FPGA平台随着平台级FPGA产品的出现和EDA设计工具软件的不断发展,利用现有的FPGA和EDA工具,人们也可以很方便地在FPGA中嵌入RISC(Reduced Instruction Set Computer,精简指令集)处理器内核、DSP算法、存储器、专用ASIC模块、其它数字IP Core以及用户定制逻辑等,构建成一个可编程的片上系统(SOPC),把原来需要在PCB上采用处理器、DSP、若干ASIC芯片才能实现的功能全都集成到了单片FPGA上。FPGA内部嵌入了丰富的乘法器(DSP)资源、高速收发器(GTP/GTX)资源、以太网MAC资源、嵌入式处理器(Power PC)资源、时钟及锁相环资源、存储器(BRAM)资源等,甚至在Xilinx公司最新推出的Zynq-7000系列芯片之中嵌入了ARM资源,将传统的FPGA演变成了ARM+FPGA的扩展开发平台。这些嵌入的硬件资源极大地增强了传统FPGA的功能,提升了FPGA的工作效率和灵活性,使得一块FPGA平台就可适用于多种产品,进行各种扩展。开发者只需要掌握Verilog HDL等硬件描述语言和嵌入式系统开发的相关知识,就可对整个系统进行编程和控制。  我面试看的是大佬的面经,链接放下边了  c++/嵌入式面经专栏-牛客网 https://www.nowcoder.com/creation/manager/columnDetail/MJNwoM
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