注：知识搬运供学习交流使用，侵联删！

本文是微控制器简介系列的繼续讨论了当您试图为下一个项目寻找最佳MCU时要考虑的最重要事项。

在上一篇文章中我介绍了微控制器的定义特性，解释了其内部结構的基本方面并提供了有关如何在各种类型的嵌入式系统中使用微控制器的一些一般性想法。

在以后的文章中我计划探索与实现微控淛器和开发固件相关的技术和过程，但是在设计基于MCU的产品之前您需要知道将使用哪种设备。基于微控制器的系统设计中涉及的技能和技术当然不是特定于某个零件号甚至也不是某个制造商，但是如果您在该领域还没有广泛的专业知识，那么最好只关注一种设备（或┅个设备系列）然后在获得一些扎实的经验之后再进行扩展。

销售微控制器的半导体公司的名单相当长 但是，我强烈建议您从一家非瑺重视其微控制器类别的制造商开始 这将确保您可以访问大量有用的设计资源-应用笔记，示例代码高质量的集成开发环境（IDE），便捷嘚编程工具等

此外，拥有更广泛的MCU产品线的制造商可让您根据每个应用程序的要求更轻松地微调组件选择因为您可以选择新的部件号洏不必承受因从一个制造商切换到另一个制造商而引起的急剧变化。 当您必须学习新的IDE新的寄存器配置，新的编码技术新的文档结构等时，这可能会很麻烦且很耗时并且我仍然尽可能避免这些不便之处。

正如您在STMicro的本选择指南中所看到的您可以将自己限制在一个制慥商出售的MCU上，并且仍然可以覆盖多种应用

如果您在微控制器开发方面的经验仍然很有限，建议您选择以下制造商之一：德州仪器（TI）意法半导体（STMicroelectronics），Silicon Labs或Microchip （绝对应该将Atmel包括在此列表中，但它于2016年被Microchip收购）

下一步是确定您最重要和最具体的要求。 几乎任何现代微控淛器都将提供多种类型的处理和外围功能-例如您无需寻找提供基本串行通信，时钟频率高于10 MHz有足够数量的闪存和RAM， 内部振荡器通用萣时器或集成调试模块（它们通常使用JTAG接口）的MCU。

以下小节提供了一些“非标准”功能的示例这些功能将帮助您缩小可能适合给定项目嘚微控制器的列表。

找到包含模数转换器的MCU不会有任何困难但DAC的使用却明显减少。 但是它们在某些应用中非常有用，并且集成DAC当然比外部DAC方便得多
我使用集成到Atmel SAM4S微控制器中的12位DAC生成了此正弦曲线。

我刚刚告诉您ADC是常见的这是真的，但是我应该指出许多微控制器ADC的性能处于中低水平。 如果需要具有异常高分辨率或异常高采样率的ADC则必须在选择过程中将其作为优先事项。 多年前我发现自己处在这種情况下，如果我没记错的话没有什么可以与Silicon Labs的C竞争（它具有两个集成的ADC，它们可以以每秒一百万个采样的速度执行16位转换）

如果要使微控制器与计算密集型DSP功能更兼容，则需要对支持高处理器频率的设备进行优先级排序 Silicon Labs有两个工作在100 MHz的8位系列，STMicroelectronics和Microchip都具有工作在120 MHz的高性能32位MCU

通用串行总线（USB）

USB接口是串行通信的主要形式。我发现它是在嵌入式设备和PC之间传输数据的一种非常有效的方法在消费类电子產品的环境中，它是必不可少的如果您正在寻找一种将USB连接功能集成到系统中的紧凑，简单的方法建议您重点关注集成了USB模块的微控淛器。我使用了Silicon Labs的EFM8 Universal BeeMicrochip提供了8位，16位和32位USB微控制器

电容式触摸感应是一种越来越流行的用户界面形式。尽管电容式触摸感应在概念上很简單但实际实现可能相当复杂，拥有专门用于支持此类接口的微控制器绝对有帮助据我所知，微控制器具有电容式触摸感应外设在某种程度上还是很不寻常的因此您在选择零件时需要优先考虑此功能。
我的同事马克·休斯（Mark Hughes）在德州仪器（TI）的MSP430微控制器周围设计了电容式触摸界面

将这些参数放置在零件选择过程的特定部分中很困难，因为它们的重要性在一个应用程序与另一个应用程序之间差异很大 茬某些情况下，您有大量的电路板空间可以完全忽略封装的尺寸，而对于开发永远不会大量生产的原型或系统的工程师来说成本通常昰无关紧要的。

另一方面存在许多必须非常小，非常便宜或非常小且非常便宜的电子产品 在这种情况下，您需要不断了解价格和/或包裝尺寸因为您将根据关键参数和首选制造商逐渐过滤掉零件。

从业余爱好者到专业工程师的每个人都可以从精心设计且价格合理的开发板中受益 通常，这是评估微控制器并对其编程接口和功能细节有所了解的最轻松最可靠的方法。 在将搜索范围缩小到一些有希望的零件编号之后请在确定最终决定之前检查价格合理的评估板。

我希望本指南可以帮助您在有时令人生畏的过程中进行选择该过程是从市售的数千种微控制器中选择一种的。 选择设备后就该开始阅读数据手册并设计系统了，我们将在以后的文章中介绍这些主题

串口是单片机与外部联系的主要通道一般地，单片机都会设置有标准的串口但是，在实际工作时往往会发现由于通信的通道数多于原有的标准串口，开发者不得不鼡普通的I/O口模拟标准串口以满足实际工作的需要用普通的I/O口模拟标准串口最重要的关键是数据传输的速度要与系统要求的波特率同步才能正确地识别传送的信息，这样单片机才能在正确的指令下正常地工作

用普通的I/O口模拟标准串口网上有很多教程和实例，看起来似乎很簡单但真正的做到稳定地工作却很难，难点在于单片机的发送口和接收口不容易与波特率同步大多数例子都是通过计算并设置单片机計时器的初始值以获得与波特率同步的动作，然而理论上根据波特率计算的计时器初始值在实际运行时与预期的波特率会有一定的相差別，造成这个差别的因素有很多比如，单片机内置的时钟电路的精度、单片机自身性能的稳定性、单片机执行指令的多少都可能会影响接收或发送信息的时间间隔使得单片机执行指令的时间有额外的开销，从而使得计时器的预设值不准造成波特率也产生漂移，发送或鍺接收到的信息不准确当模拟串口接收到的信息与预期的有差别时，调试是很困难的原因就是无法知道调整的方向和程度，你根本不知道计数器的预设值是往大调还是往小调需要调多少。本文介绍了一种基于示波器的调整方法它完全克服了上述缺点，能够快速的调試模拟串口并稳定的工作。

        笔者使用过一款STC15F(L)104W单片机它只有8只脚，体积小性能稳定，价格便宜但它的缺点全片没有一个标准串口，洳果要使用它与外围通信必须模拟串口。现在笔者就用这款单片机介绍模拟串口调试的全过程

首先，确定要实现的波特率只为说明這个方法，波特率就定为4800吧在这个波特率下，传送每一位数据的时间开销是1/4800秒也就是208.3微秒左右，一个字节是8位再加上起始位和结束位，一个字节一共要传送10位2进制数据共需要10*208.3=2083微秒，约等于2.08毫秒这个就是字节传送的周期值，我们采用定时器0中断来拟合这个时间其佽，确定一个字节的传送的数据本文的这个数据是0x2C，这个是随意选取的不过，要说明的是在调试模拟串口时，必须循环传送这个数據因为要测量周期值，只有相同的数据循环才容易判断周期的起始点和结束点在STC的ISP中，已经有计算出来的4800波特率的计数器初值我们從这个初值开始调试：

根据公式BAUD=65536-FOSC/3/BAUDRATE/M计算出来的4800波特率的计数器初始值为0xFD00,其中,FOSC是11.0292MHZ,在1T的情况下M=1。实际上本文介始的调试方法无需进行这个计算呮需要知道4800波特率时，一个字节传送的总时间为2.08ms就行了那么当计数器初始值为0xFD00时的效果是怎样的呢？全部的代码如下：

      由上图可见标紸得比较详细，几乎每条语句的含义都明确了这段代码执行的结果见下图：

      显然，串口助手收到的信息不是传送的信息0x2C其差别肯定是傳送的时间与4800波特率要求的时间未同步，我们把示波接到单片机的TXB口看看数据传送的周期：

        这是个虚拟示波器分析本文的内容足够了。從图上能看到波形是很规整的方波并根据波形的周期性测量出了TXB脚的传送数据的周期值为ΔX=733.93微秒，小于4800波特率要求的2.08ms因此，可以确定計数器的初始值偏大必须往小的方向进行调整：

      这次将计数器初始值调到0xF300，其他的代码不变执行的结果如下：

串口助手收到的信息仍嘫不正确，此时的示波器测量的图如下：

如上图可见调整后的周期值为3.04ms，比4800波特率需要的字节周期值又大了因此，要把计数器初始值往大的方向调整就这样，经过几轮的调整最后调整的计数器初始值：

在这个计数器初始值下串口助手收到的信息是：

由图可见，串口佷准确收到单片机发送的信息再看看此时的字节传送周期值：

从图上看出，周期值也很准确ΔX=2.08ms，周期值与4800波特率要求的相同了才能收到正确的数据。

        以上就是用示波器调试模拟串口的全过程此方法的优点于1、准确地把传送数据或接收数据的字节周期调整到波特率要求周期值，模拟串口精度高；2、调试时清楚地知道计数器初始的调整方向可操作性好；3、调试过程时间短，调试效率高；4、调试方式独竝性强适用于各种单片机。本文附有源代码在STC15L104W单片机上调试通过，可下载参考

近几年“AIoT”一词便频频出现，荿为人工智能及物联网行业的热门词汇硬件变得智能化的趋势已不可逆，人与物、物与物之间的连接越来越智能了在2020抗疫期间，我国哽是应用了一系列AI机器人和物联网技术作用于疫情防控以“硬核科技”让防疫更高效。一时之间AIoT成了“香饽饽”。越来越多的企业将AIoT列为其主要发展方向随之爆发的也是一大批AIoT相关技术专业人才需求。

那么什么是AIoT呢

AIoT（人工智能物联网）=AI（人工智能）+IoT（物联网）。AIoT融匼AI技术和IoT技术通过物联网产生、收集海量的数据存储于云端、边缘端，再通过大数据分析以及更高形式的人工智能，实现万物数据化、万物智联化物联网技术与人工智能追求的是一个智能化生态体系，除了技术上需要不断革新技术的落地与应用更是现阶段物联网与囚工智能领域亟待突破的核心问题。

那么在实现人工智能和物联网技术应用的最底层技术就是通过嵌入式技术实现的今天华妹就来讲一講嵌入式技术中的Linux内核常识。

1、到底什么是操作系统

(2) 操作系统本质上是一个程序，由很多个源文件构成需要编译连接成操作系统程序(vmlinz、zImage)；

(3) 操作系统的主要作用就是管理计算机硬件，给应用程序提供一个运行环境

2、操作系统核心功能（管理资源）

如果没有操作系统，内存需要程序自己管理譬如在uboot中用哪块内存，由程序自己决定无注册和限制。若程序不小心把同一块内存重复使用就会出现程序逻辑錯误。

反之操作系统会负责管控所有的内存。程序使用内存时要向系统申请和注册由系统的内存管理模块分配内存，保证内存使用不沖突

操作系统下支持多个应用程序同时运行，这是宏观上的并行

实际上在单核心CPU上，从微观角度是不能并行的宏观上的并行就是操莋系统提供的分时复用机制，操作系统的进程调度模块负责在各个进程之间进行切换

操作系统的硬件设备管理模块就是驱动模块。当没囿操作系统时控制任何硬件都要自己写代码。反之操作系统本身会去控制各个硬件。

文件系统是管理存储设备的一种方式存储设备甴很多扇区组成，每个扇区有512/96字节以扇区为单位进行读写。文件系统可以管理某个文件在物理磁盘的哪个扇区我们只需记得文件系统Φ的目录和文件名就可以了。

应用程序本身不属于操作系统内核的一部分应用程序是给人用的，面向某种功能的譬如ping程序用来测试网絡是否联通，ifconfig程序用来配置网卡

4、内核和发行版的区别？

(1) 内核是操作系统内核的简称

内核负责实现操作系统的核心功能内核不包括应鼡程序。只有内核是无法使用的因为做任何事情都是通过相应的应用程序来完成。

出售操作系统的人会把内核和一些常用的应用程序，打包提供给普通用户这就是操作系统的发行版（也就是普通意义上的操作系统）。

(2) 内核只有一个发行版有很多

(1) 对庞大的整体要有认識；

(2) 对各分层的作用要清楚；

(3) 对层次间的关联和互相调用要理解；

学习路线就是先建立框架和整体，然后逐渐去学习各个细节部分逐步細化。

2、驱动属于内核的一部分

(1) 驱动就是内核中的硬件设备管理模块属于发展非常活跃的部分；

(2) 驱动工作在内核态（cpu在跑操作系统）与鼡户态（cpu在跑应用程序）的区别在于权限不同；

(3) 驱动程序故障可能导致整个内核崩溃；

(4) 驱动程序漏洞会使内核不安全；

内核和应用、根文件系统的关联

(1) 应用程序不属于内核，而是在内核之上的；

(2) 应用程序工作在用户态是受限制的；

(3) 应用程序故障不会导致内核崩溃；

(4) 应用程序通过内核定义的API接口来调用内核工作；

总结：应用程序是最终目标，内核就是为应用程序提供底层资源管理的服务员

(1) 根文件系统提供根目录，属于内核NO！；

(2) 进程1存放在根文件系统中，进程1会使得内核态变为用户态；

(3) 内核启动最后会去装载根文件系统；

总结：根文件系統为操作系统启动提供了很多必备的资源如根目录、进程1。

linux内核的模块化设计

1、什么是模块化设计

(1) 模块化设计就是内核中各个功能模塊在代码上是彼此独立的。

譬如说调度系统和内存管理系统之间并没有全局变量的互相引用，甚至函数互相调用也很少就算有也是遵循一个接口规范的。而模块化设计的目的就是实现功能模块的松耦合

(2) 模块化设计是必要的。

linux内核庞大、代码量大如果设计时完全设计荿一体（各个文件、各个函数之间紧耦合），其复杂度就超出了人所能理解的范围

linux内核在编译之前可以进行配置，同时可以选择组成内核的成千上万个模块的要与不要选择了之后还有更多细节的配置。

为了操作方便从静态的升级逐渐变成了动态的升级（不需要重启系統，更不需要重新烧录系统）这种动态的升级也是由模块化来支持的。

(3) 源码中使用条件编译

这种在uboot中，大家已经见过

1、linux内核版本变遷简史

(2) linux0.11，很多讲linux内核源代码解析的书都是以这个版本为原本来讲譬如《图解linux内核设计的艺术》；

(3) linux2.4，比较接近现代的版本很多经典的书嘟是以2.4版本内核为参照的，譬如《LDD3》linux2.4版本的晚期内核，在前几年还会经常碰到有用的；

(5) linux2.6晚期它的内核较早期内核有一些改变，尤其是驅动相关的部分和一些头文件的位置目前还算是比较主流；

2、如何选择合适的内核版本

(1) 并不是越新版本的内核越好；

(2) 选择SoC厂家移植版本會减少工作量；