嵌入式系统基础知识
什么是嵌入式系统？
- 嵌入式系统是以应用为中心，软硬件可裁剪的专用计算机系统。
- 专为特定功能设计，通常嵌入在更大的设备中。
特点
- 专用性：针对特定任务优化，功能专一。
- 实时性：能够在严格的时间限制内响应和处理数据。
- 资源受限：受限的存储空间和处理能力。
- 高可靠性和低功耗：适用于长期稳定运行的场合。
组成
- 硬件部分：微处理器或微控制器、存储器、输入/输出接口等。
- 软件部分：固件、操作系统（如RTOS）、应用程序等。
应用领域
- 家用电器（如智能电视、洗衣机）
- 工业控制（如PLC、机器人）
- 通信设备（如路由器、交换机）
- 汽车电子（如发动机控制单元、车载导航）
ARM微处理器概述
ARM架构简介
- RISC架构：精简指令集计算机，指令执行效率高。
- 广泛应用：移动设备、嵌入式系统的主流处理器。
ARM处理器的特点
- 高性能低功耗：适合电池供电的设备。
- 丰富的指令集：支持多种数据处理和信号处理功能。
- 可扩展性强：提供多种内核，满足不同性能需求。
常见的ARM内核系列
- Cortex-A系列：应用于高性能需求的应用处理器。
- Cortex-R系列：应用于实时系统，强调确定性和可靠性。
- Cortex-M系列：专为嵌入式微控制器设计，功耗低，成本低。
STM32F103和开发环境介绍
STM32F103简介
- 制造商：意法半导体（STMicroelectronics）。
- 核心：基于ARM Cortex-M3内核的微控制器。
- 主要特性：
- 主频：72MHz。
- 存储：高达128KB的Flash和20KB的SRAM。
- 外设丰富：包含ADC、DAC、UART、SPI、I2C、USB等。
- 低功耗模式：适用于对能耗有要求的应用。
开发环境搭建
硬件准备
- STM32F103开发板：如STM32F103C8T6最小系统板。
- 调试下载工具：如ST-Link、J-Link。
软件准备
- 集成开发环境（IDE）：
- Keil MDK-ARM：适用于ARM微控制器的专业开发环境。
- IAR Embedded Workbench：强大的嵌入式开发工具。
- STM32CubeIDE：ST官方提供的免费IDE。
- 驱动和库文件：
- STM32标准外设库（StdPeriph Library）：便于外设的配置和使用。
- STM32Cube库：基于HAL的硬件抽象层库。
开发流程
- 安装IDE和驱动程序：根据选择的开发环境安装相应软件。
- 创建工程：在IDE中建立新的STM32工程。
- 配置芯片和外设：设置时钟、引脚和需要使用的外设。
- 编写代码：实现应用功能和逻辑。
- 编译和下载程序：生成二进制文件并烧录到芯片中。
- 调试和测试：通过调试工具观察运行状态，验证功能是否符合预期。
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