第一章 常用硬件

嵌入式系統(tǒng)常用的硬件器件，主要包括分立器件、光電半導(dǎo)體、邏輯IC、模擬IC以及存儲(chǔ)器共五大類

分立器件主要有：二極管、三極管、電阻、電容、電感以及場(chǎng)效應(yīng)管等

二極管的主要特性是單向?qū)щ娦?/span>

二極管按其用途可分為：整流二極管、穩(wěn)壓二極管、開(kāi)關(guān)二極管、發(fā)光二極管等

整流二級(jí)管是一種將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姷陌雽?dǎo)體器件，主要用于各種低頻整流電路

穩(wěn)壓二極管是利用PN結(jié)反向擊穿特性所表現(xiàn)出的穩(wěn)壓性能制成的器件，在電路中起穩(wěn)定電壓作用

在脈沖數(shù)字電路中，用于接通和關(guān)斷電路的二極管叫開(kāi)關(guān)二極管，它的特點(diǎn)是反向恢復(fù)時(shí)間短，能滿足高頻和超高頻應(yīng)用的需要

發(fā)光二極管，能直接將電能轉(zhuǎn)變成光能的發(fā)光顯示器件，長(zhǎng)腳為正，短腳為負(fù)

三極管，是一種控制電流的半導(dǎo)體器件，主要作用是把微弱信號(hào)放大成幅度值較大的電信號(hào)

三極管的三種工作狀態(tài)

1.截止?fàn)顟B(tài)：當(dāng)加在三極管發(fā)射極的電壓小于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，基極電流為零，集電極電流和發(fā)射極電流都為零

2.放大狀態(tài)：當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓大于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，并處于某一恰當(dāng)?shù)闹?，這時(shí)基極電流對(duì)集電極電流起著控制作用

3.飽和狀態(tài)：當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓大于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，并當(dāng)基極電流增大到一定程度，集電極與發(fā)射極之間的電壓很小，集電極和發(fā)射極之間相當(dāng)于開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)

電阻：阻值越大的電阻對(duì)電流阻礙作用越大，電流通過(guò)它時(shí)，電壓下降也越多。電阻主要應(yīng)用于限流、分流、降壓、分壓、負(fù)載與電容配合作濾波器及阻匹配等

0電阻主要功能

1.做為跳線使用

2.在數(shù)字和模擬等混合電路中使用

3.做保險(xiǎn)絲用

4.為調(diào)試預(yù)留的位置

5.作為配置電路使用

電容：由兩個(gè)金屬級(jí)，中間夾有絕緣材料(介質(zhì))構(gòu)成。電容在電路中具有隔斷直流電，通過(guò)交流電的作用，常用于級(jí)間耦合、濾波、去耦、旁路及信號(hào)調(diào)諧

電感：電感是用線圈制作的，它的作用是通直流阻交流、濾波、振蕩、延遲等

線圈圈數(shù)越多，繞制的線圈越密集，電感量就越大;有磁心的線圈比無(wú)磁心的線圈電感量大;磁心導(dǎo)磁率越大的線圈，電感量也越大

場(chǎng)效應(yīng)管：也稱為單極型晶體管，是電壓控制元件，而晶體三極管是電流控制元件

在只允許從信號(hào)源取較少電流的情況下，應(yīng)選用場(chǎng)效應(yīng)管;而在信號(hào)電壓較低、又允許從信號(hào)源取較多電流的條件下，應(yīng)選用晶體三極管

場(chǎng)效應(yīng)管作用

1.可應(yīng)用于放大

2.可作電子開(kāi)關(guān)

3.可作可變電阻

4.可用作恒流源

譯碼器：多輸入、多輸出的電路。從輸入碼字到輸出碼字之間有一對(duì)一的映射關(guān)系

選擇器：多路選擇器又稱數(shù)據(jù)選擇器或多路開(kāi)關(guān)，常用MUX表示。它是一種多路輸入、單路輸出的組合邏輯電路

多路選擇器的構(gòu)成思想相當(dāng)于一個(gè)單刀多擲開(kāi)關(guān)

鎖存器：鎖存，就是把信號(hào)暫存以維持某種電平狀態(tài)。所謂鎖存器，就是輸出端的狀態(tài)不會(huì)隨輸入的狀態(tài)變化而變化，僅在有鎖存信號(hào)時(shí)輸入的狀態(tài)被保存到輸出，直到下一個(gè)鎖存信號(hào)到來(lái)時(shí)才改變

鎖存器的最主要作用是緩存，其次完成高速的控制其與慢速的外設(shè)的不同步問(wèn)題，再其次是解決驅(qū)動(dòng)的問(wèn)題，最后是解決一個(gè)I/O口既能輸出也能輸入的問(wèn)題

如果單片機(jī)的總線接口要作兩種用途，就要用兩個(gè)鎖存器

微處理器MPU:微處理器是將計(jì)算機(jī)所需的運(yùn)算、控制功能集成到一塊芯片上的lSI(大規(guī)模集成電路)

微控制器MCU：微控制器是將除了執(zhí)行運(yùn)算及控制的MPU功能以外，還有存儲(chǔ)功能、輸入輸出控制功能集成在一塊芯片LSI上的器件

數(shù)字信號(hào)處理器DSP：DSP是設(shè)計(jì)用來(lái)執(zhí)行算術(shù)密集型算法的專用處理器;DSP處理器通常應(yīng)用于音頻、視頻或圖像的處理，另外在通信、雷達(dá)、聲納系統(tǒng)，以及生物醫(yī)學(xué)方面也有著很廣泛的應(yīng)用

DSP是將數(shù)字信號(hào)處理加以特殊化的處理器，重要特征有：

1.擁有高速乘法器

2.具有哈佛型結(jié)構(gòu)

3.將程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行分享、獨(dú)立

4.擁有高速化數(shù)據(jù)地址計(jì)算單元

模擬IC：模擬IC是將模擬信號(hào)處理的數(shù)字信號(hào)處理集成在一起的IC，主要分為通用模擬IC和專用模擬IC兩大類

存儲(chǔ)器：半導(dǎo)體存儲(chǔ)器是具備可以儲(chǔ)存圖像數(shù)據(jù)或文字?jǐn)?shù)據(jù)、程序等信息，在必要時(shí)取出的功能的器件

第二章 電源

對(duì)于嵌入式系統(tǒng)而言，交流電或者很高電壓的直流電都無(wú)法直接使用在這樣的數(shù)字系統(tǒng)之中。因此，為其提供電源，我們必須使用電壓較低的直流電

如果你的嵌入式系統(tǒng)不需要考慮便捷性，也不會(huì)要求低功耗的話，選擇使用插座直接供電便是最佳的供電方式之一

對(duì)于一部分便捷性能要求較高的嵌入式系統(tǒng)而言，使用電池作為系統(tǒng)電源合適

穩(wěn)壓器：穩(wěn)壓器即是穩(wěn)定電壓的一種器件

使用穩(wěn)壓器不僅可以為系統(tǒng)提供恒壓電源，還可以有效去除電源噪聲，給從外部電源供電的嵌入式系統(tǒng)提供一定程度的保護(hù)和隔離

是交流穩(wěn)定器，還是直流穩(wěn)壓器，要看穩(wěn)壓器的輸出電壓是交流還是直流

變壓器、整流器、濾波器通常被看成是穩(wěn)壓器的一部分

線性穩(wěn)壓器體積小、便宜、噪聲低且非常易于使用

電容有利于去除電源里的瞬間短時(shí)脈沖波形干擾

第三章 最小系統(tǒng)

在測(cè)試一塊新板時(shí)，也是先只焊最小系統(tǒng)部分，確保晶振能振起來(lái)，芯片可以工作了，然后再焊各種接口模塊并一一測(cè)試，這樣有利于異常的定位

最小系統(tǒng)：是指用最小的元件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng)，是最基本的、也是小得不能再活力掉任何部分的系統(tǒng)。

一般單片機(jī)的最小系統(tǒng)主要包括：MCU、電源電路、晶振電路、復(fù)位電路、寫入電路以及指示燈

由于系統(tǒng)上電是會(huì)產(chǎn)生交流電波動(dòng)，電源與地之間一般要加濾波電容將這些波動(dòng)傳入GND

晶振電路為MCU提供時(shí)鐘信號(hào)，即芯片內(nèi)各種微操作的時(shí)間基準(zhǔn)，分為有源晶振(oscillator)和無(wú)源晶振(crystal)

無(wú)源晶振需要借助于時(shí)鐘電路才能產(chǎn)生振蕩信號(hào)，自身無(wú)法振蕩起來(lái)
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PLL電路：PLL電路兼有頻率放大和信號(hào)提純的功能，因此，系統(tǒng)可以以較低的外部時(shí)鐘信號(hào)獲得較高的工作頻率

復(fù)位電路：系統(tǒng)復(fù)位的用途就是錯(cuò)誤恢復(fù)

四種事件可以觸發(fā)系統(tǒng)復(fù)位

1.外部復(fù)位

2.加電復(fù)位

3.計(jì)算機(jī)工作正常復(fù)位，為了防止定時(shí)器過(guò)期，用戶程序必須周期地給看門狗喂食，以清除COP計(jì)數(shù)器

4.時(shí)鐘監(jiān)控復(fù)位