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作者 | 将狼才鲸 |
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创建时间 | 2022-02-18 |
当前更新时间 | 2024-01-25 |
Gitee文档源码仓库地址: 才鲸 / 嵌入式知识图谱WiKi
CSDN文章阅读地址: 嵌入式知识图谱WiKi
Bilibili视频讲解网址1: 嵌入式哪些内容要学哪些不用学
Bilibili视频讲解网址2: 嵌入式/单片机开发中有哪些通用模块需要掌握
备注:因为mermaid subgraph是自动布局,不支持对框图自定义布局,所以这里用 -.- 虚线来控制布局,两个连线之间的元素没有联系。
家庭言传身教;
哔哩哔哩拼音启蒙视频网址: 语文拼音绘本课
哔哩哔哩汉字启蒙视频网址: 学前班幼儿园幼小衔接学习识字3-6岁认字动画入门视频启蒙早教程
学校对应的课程:语文(小学、初中)
哔哩哔哩英文字母歌视频网址: ABC song 经典英文字母歌
哔哩哔哩英语音标视频网址1: 【48个英文音标的示范读音】音标应该怎么读?
哔哩哔哩英语音标视频网址2: (纯干货)英语音标教学- YouTube
哔哩哔哩英语单词视频网址1: 1节课刷完高考英语3500单词(绿色护眼乱序版)
哔哩哔哩英语单词视频网址2: 第1季合集:英语单词速记--刷爆英语1000词
学校对应的课程:英语(初中、高中)
学校对应的课程:数学(小学、初中、高中),数字电路(大学)
学校对应课程:信息技术(小学、初中)
大学对应课程:C语言程序设计、单片机原理与应用(可选)、操作系统原理(可选)、模拟电子技术(可选)、数字电子技术(可选)、信号与系统(可选)
1.6 视力(精度可选):单元测试时要看的LED灯珠(色盲回避)、屏幕显示的UI(可选,色盲色弱回避);
1.7 上肢:双手健全(键盘打字、快捷键的使用);
1.8 学历与专业(可选):看老板态度;
学校相关专业:
计算机科学与技术、电子信息科学与技术、微电子学、测控技术与仪器、数学与应用数学、信息与计算科学、信息工程、物理学、 应用物理学、机械设计制造及其自动化、机械工程及自动化、自动化、电子信息工程、通信工程、电子科学与技术、生物医学工程、其它特定行业相关专业如飞行器设计工程、探测制导与控制技术等(本科)
电子信息工程技术、应用电子技术、微电子技术、嵌入式技术与应用、电子电路设计与工艺、物联网应用技术、物联网工程技术、计算机应用技术、软件技术、智能产品开发、通信技术、机械制造与自动化、数控技术、电机与电器技术、机电一体化技术、工业过程自动化技术、工业自动化仪表、工业机器人技术、汽车电子技术等(专科)
备注:计算机相关专业并不占优势(竞争专业过多)
参考网址: 普通高等学校本科专业目录
参考网址: 普通高等学校高等职业教育(专科)专业目录(2015年)
2.1 51单片机(软硬件)
2.2 硬件
2.3 电源(纹波、低功耗)
2.4 功放(匹配)
2.5 STM32等单片机驱动(裸机)
2.6 STM32等单片机应用(裸机)
2.7 RTOS移植和驱动(ARM、DSP等)
2.8 RTOS应用(ARM、DSP等)
2.9 FPGA(Verilog、数电)
2.10 Linux移植(U-Boot、根文件系统)
2.11 Linux字符驱动
2.12 Linux块驱动
2.13 Linux应用
2.14 Qt等GUI图形界面应用
2.15 通讯算法(调制解调、Matlab、DSP、汇编、C、数学)
2.16 编解码算法(音视频等)
2.17 控制类算法
2.18 人工智能(语音识别、图像识别)
3.1 硬件部门管理
3.2 软件部门管理
3.3 51单片机硬件+软件+行业应用+GUI(可选)+架构
3.4 硬件+电源+功放+量产
3.5 STM32等单片机驱动+行业应用+架构+通讯协议+GUI(可选)+硬件选型+FPGA(可选)
3.6 RTOS移植+驱动+行业应用+架构+通讯协议+GUI(可选)+硬件选型+FPGA(可选)
3.7 Linux移植+字符驱动+块驱动+杂项驱动+通讯协议+硬件选型+FPGA(可选)
3.8 Linux行业应用+架构+GUI(可选)
3.9 DSP+调制解调+编解码+人工智能算法
3.10 不同行业多年经验(与上述岗位相结合)
音视频 | GUI | 通讯 | 人工智能 | 物联网 | 汽车 | 金融 | 医疗 | 机械 | 激光 | 电力 | 机器人 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
白色家电 | 黑色家电 | 玩具 | 芯片原厂 | 显示 | 航空航天 | 工业设备 | 军工 | 轨道交通 | 光电 | 仪器仪表 | 电机电控 |
通信 | 传感器 | 执行器 | 安防 | 自动化 | 生物 | 海洋 |
讲解:其中从业人员最多的是嵌入式/单片机应用工程师,他们不用关心中间件和驱动是如何写的,RTOS、Linux是怎样移植的,大部分时间都是写业务相关的应用,或者偶尔在原有的驱动上或者系统配置上稍微修改一下。
更多更全的全球芯片公司和产品被应用到的行业介绍见子文档《1.2.3_全球嵌入式芯片公司和所应用行业汇总.md》
一些具体的嵌入式产品详见 子文档:《4_如何选择练手项目_嵌入式开源项目大全.md》的末尾部分
参考网址 行业研究数据库
参考网址 软件和信息技术服务业行业分类图(嵌入式系统软件行业)
嵌入式行业的核心:
嵌入式从业人员的规划:
参考网址: 基于ARM与μClinux的RTU设计
此处忽略外观设计和结构设计。
设计流程为:器件选型、原理图设计、PCB设计、输出PCB及BOM表、PCB贴片及验证、软硬件联调。
参考网址: 嵌入式系统硬件组成
参考网址: 一个完备的嵌入式系统硬件架构有哪几部分构成?
参考网址: 嵌入式系统基本概念(硬件篇)
参考网址: 以硬件架构的思维方式看待软件架构(二)
架构图解析:
SoC(包括MCU、DSP、单片机芯片)的主要框架就是AHB总线、APB总线和总线上的模块(CPU与外设等)。
AHB和APB都是ARM公司出品的基于IP开发的SoC系统集成总线,它们一个高速一个低速,其实功能就和USB等总线协议类似,可以接入和控制多个设备(模块),只不过在芯片内用硬件来实现。
参考网址: AHB百度百科
参考网址: AHB总线协议
参考网址: SOC常见架构_RISCV AI SOC实战(一,概述及架构设计)
参考网址: SoC知识及选型经验分享
缩写 | 全名及解释 | 详情 |
---|---|---|
SoC | System on Chip,系统级芯片,也称片上系统 | 一种专用目标的集成电路,将微处理器、模拟IP核、数字IP核(包含各种驱动模块)和存储器(或片外存储控制接口)集成在单一芯片上;具体的产品有:MCU、单片机、DSP、手机等CPU |
AHB | Advanced High performance Bus,高级高性能总线 | ARM出品,几乎已经成了行业标准;主要用于芯片内部高性能模块(如CPU、DMA、DSP、ROM、RAM、USB、网络)之间的连接,同样也连接APB低速总线的主控接口Bridge;多主多从设计,有的模块既做主也做从(如DMA) |
Bridge | APB桥 | APB总线架构不像AHB支持多个主模块,在APB里面唯一的主模块就是APB 桥 |
APB | Advanced Peripheral Bus,高级外围总线 | 主要用于低带宽的周边外设之间的连接,例如UART、SPI、I2C |
CPU | Central Processing Unit,中央处理器 | 计算机系统的运算和控制核心,处理指令、执行操作、控制时间、处理数据;数字电路中各种逻辑运算、算数运算、控制的操作接口都是一条指令,指令要转换成特定数字电路模块的入口,所以CPU的工作分为以下5个阶段:取指令、指令译码、执行指令、访存取数和结果写回;主要包括两个部分,即控制器、运算器,其中还包括高速缓冲存储器及实现它们之间联系的数据、控制的总线 |
DMA | Direct Memory Access,直接存储器访问 | 不依赖CPU将一块数据从一个地址空间复制到另一个地址空间,大量节省CPU时间 |
Flash | Flash EEPROM,闪存 | 是ROM;有两种:NORFlash和NANDFlash;结合了ROM和RAM的长处,不仅具备电子可擦除可编程(EEPROM)的性能,还可以快速读取数据(NVRAM的优势) |
SRAM | Static Random-Access Memory,静态随机存取存储器 | 不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据,断电后丢失;速度快但贵一点,也用作高速缓存 |
DDR | Double Data Rate SDRAM,双倍速率同步动态随机存储器 | 具有双倍数据传输率的SDRAM,其数据传输速度为系统时钟频率的两倍,DDR是一个时钟周期内可传输两次数据,也就是在时钟的上升期和下降期各传输一次数据 |
SD | Secure Digital Memory Card | 基于闪存的存储卡,驱动方式为SDIO |
USB | Universal Serial Bus,通用串行总线 | 一种高速串行总线,兼容性好速度快 |
WDT | Watchdog Timer,看门狗 | 是一个定时器电路,一般有一个输入,叫喂狗,一个输出到MCU的RST端,MCU正常工作的时候,每隔一段时间输出一个信号到喂狗端,给WDT清零,如果超过规定的时间不喂狗,(一般在程序跑飞时),WDT定时超过,就会给出一个复位信号到MCU,使MCU复位,防止MCU死机 |
Timer | 定时器 | 定时到了之后给出中断 |
GPIO | General-purpose input/output,通用型输入输出 | 引脚可以用于输入、输出或其他特殊功能 |
UART | Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,异步收发传输器 | 通用串行数据总线,用于异步通信,对应的电气协议有RS-232/RS-422/RS-485,其中485是半双工 |
I2C | Inter-Integrated Circuit,内置集成电路总线 | 一种简单、双向二线制同步串行总线 |
SPI | Serial Peripheral Interface,串行外设接口 | 一种高速的,全双工,同步的通信总线,使用四根线 |
System Controller | 系统控制 | 电源、复位、锁相环频率等 |
其它专用驱动模块 | 模块非常多,一个人总是只能精通里面的很少一部分 |
模块 | 子模块 | 描述 |
---|---|---|
操作接口 | 指令集、IO接口 | 对CPU的所有操作都通过指令集中的指令和数据来完成 |
总线 | 数据总线DBUS、指令总线IBUS、控制总线 | CPU与外界,CPU内指令、数据、译码器、寄存器、算术单元之间的数据通讯 |
运算器 | ALU算术单元、FPU浮点单元 | 计算机之所以叫计算机的由来,核心结构是计算 |
控制器 | 译码器、JTAG、流水线生成、中断 | 将指令集中的指令转换成实际的操作,和返回操作的结果 |
Cache缓存 | 指令缓存、数据缓存 | 缓存用于提高速率 |
参考网址: 深度分析国产龙芯新架构CPU:自主当崛起 英文框图
参考网址: 微处理器分类及主要技术性能 中文原理框图
参考网址: 微处理器微计算机微处理机单片机cpu区别 有中文框图
参考网址: 计算机组成原理——CPU 有中文的简单框图
参考网址: cpu的结构(CPU的结构与工作原理) 有Cortex-A8的简单框图
参考网址: cpu架构一 有中文的CPU结构图
参考网址: 微架构 里面的结构图最详细
参考网址: CPU芯片逻辑设计技术:CPU设计的基础教程
参考网址: 芯片设计相关基础:有奔腾简单的版图与模块框图
参考网址: 芯片设计的起源:有一张简单的Intel4004版图与模块框图
C51(8051)的指令并不多,并且比较简单。
8051单片机共有111条指令(实际256条指令码,如MOV指令分为很多条指令码),按指令功能分,可分为数据传送类29条,算术运算类24条,逻辑运算类24条,位操作类12条,控制转移类22条。
指令寻址方式共7种,分别是:立即数寻址,直接寻址,寄存器寻址,寄存器间接寻址,变址寻址,相对寻址,位寻址。
详细指令内容详见 参考网址: 8051汇编指令集
参考网址: 单片机8051指令集
参考网址: 8051汇编指令
参考网址: 8051单片机共有多少条指令?
汇编通过地址跳转即可以实现各种条件判断和循环功能,如if else switch do while for等高级语言的功能。
通过压栈和弹栈的指令即可以各种函数的调用。
有关C51汇编的实际使用和编程技巧,详见子文档《2.3.1.1_c51编程.md》
ARM核各个系列的介绍详见 参考网址: 关于ARM的内核架构
ARM 可以用两套指令集:ARM指令集和Thumb指令集。
参考网址: ARM汇编指令集汇总
参考网址: ARM指令集
参考网址: 关于ARM处理器指令集
参考网址: ARM指令集
参考网址: Arm Architecture Reference Manual for A-profile architecture 文档下载
参考网址: KeyStone C66x CorePac Instruction Set Architecture
参考网址: MS320C674x DSP CPU and Instruction Set Reference Guide Chapter 3 Instruction Set
参考网址: C66x-CorePac用户指南---中文版 TI C66x DSP寄存器介绍
参考网址: TMS3205000系列DSP汇编语言程序设计
参考网址: Welcome to the Xilinx Wiki!
数字IC设计使用硬件描述语言Verilog,设计时要有时序、并行、延时的思想。
芯片设计可以分为两部分,前端和后端,仿真也可以分为前仿和后仿。
参考网址: 数字芯片设计入门?
参考网址: SoC芯片龙头有哪些,SoC芯片概念股一览
参考网址: 数字IC设计流程介绍
参考网址: 前仿真与后仿真
参考网址: 数字IC设计流程及工具简介
模拟IC设计需要画原理图和版图。
参考网址: 模拟集成电路设计流程(1)——熟悉Cadence环境
参考网址: 模拟集成电路设计流程(2)——原理图设计与仿真
参考网址: 模拟集成电路设计流程(3)——不同的电路仿真方法
参考网址: 模拟集成电路设计流程(4)——版图设计基础
参考网址: 模拟集成电路设计流程(5)——版图验证
参考网址: 模拟芯片/IC设计,都经历过哪些lesson—learned(经验教训)?
参考网址: 怎样学好模拟集成电路设计?
进行一个新项目时,一般会使用芯片原厂提供好的系统或底层库;如果是芯片原厂则会从裸机开始写,会规划好文件夹结构和其中的各个模块,如:
arch 独立出来的硬件相关的内容(arch下也有drivers、fs、kernel、lib、mm、usr文件夹,实现这个模块中的硬件相关功能)
drivers 设备驱动(里面是抽象的接口,不包含实际硬件寄存器的操作)
fs 文件系统(可选)
kernel 进程调度(可选)
lib 通用中间件、基础模块
mm 内存管理(可选)
usr 工具类应用
如果使用芯片厂商的开发包,则Boot、驱动、中间件都不用关心,从main函数开始写应用就可以。
如果使用操作系统,则可以只管理好应用的文件夹结构,系统启动和驱动以芯片原厂裁剪好的操作系统为准,在此基础上只需要做非常少的填充裁剪就可以正常运行了。
参考网址:
Linux内核 -- 内核源码结构
eCos教程2:eCos源码结构分析
RT-Thread / rt-thread
FreeRTOS介绍与源码结构分析
uCOS-II源码下载及源码目录结构
硬件上电流程
前提:一般嵌入式硬件都有内部IROM、内部IRAM、外部ROM、外部RAM。
在boot前,启动介质中已经烧录或者拷贝了可执行程序。
一般boot分四步:
1、芯片上电后判断启动介质(启动介质的选择由几个芯片引脚的电平排序来决定,开发时使用跳线,生产则固定启动介质),直接执行ROM启动介质的0地址上的代码,或者将ROM启动介质的0地址及以后的代码拷贝到内部RAM中执行(最开始的启动代码会初始化芯片:如设置CPU频率、关看门狗、关MMU、分配临时内存执行一部分代码、设置异常向量、初始化内存控制器、初始化DDR、分配中断、确定内存资源范围、建立内存空间的映射表、IO端口资源、定义第二步boot入口地址;这部分源码往往由芯片厂商提供的与IDE配套的芯片配置包或者芯片厂商提供的交叉编译器中自带模板;这部分代码是汇编写的)。
2、与第一步同时,芯片也接收JTAG指令(JTAG执行时不需要ROM中的初始化代码,芯片直接接收并执行JTAG总线上的机器指令序列,这些序列中包含了最开始的芯片初始化机器指令序列),JTAG可以用来加载程序、烧录程序、运行并调试程序。JTAG中的初始化指令序列也由芯片厂商提供的IDE芯片配置包中自带。JTAG需要使用仿真器(如J-Link)。
3、调用并运行第二阶段初始化代码(第二阶段代码可以从Flash、SD卡、USB、串口、网口等介质中引导);拷贝第二阶段代码到RAM、初始化堆栈、跳转到RAM运行第二阶段程序,第二阶段程序可以是U-Boot主体,也可以是裸机程序,main函数入口也在第二段初始化代码中,接着会初始化驱动。
4、如果有操作系统,由U-Boot或者其它的bootloader引导操作系统。
参考网址: IMX6 uboot的启动流程
参考网址: TMS320F280025的BOOT流程
参考网址: BOOT流程
参考网址: 常见SOC启动流程分析
参考网址: bootloader(xboot)起动流程分析
参考网址: 详解嵌入式系统Boot-Loader
参考网址: 嵌入式u-boot浅析
为什么boot代码要用汇编写:
主要是因为C语言的运行环境还没准备好:
1、PLL没有启动,CPU工作频率为外部输入晶振频率,非常低;
2、CPU工作模式、中断响应函数的入口地址等不确定;
3、有些特殊寄存器(处理器状态寄存器、用户模式、堆栈、中断等)只能在汇编中访问;
4、初始化CPU缓存,初始化MMU(如果有的话)
5、存储空间的各个BANK(包括内存)都没有驱动,内存不能使用;
6、堆栈指针需要初始化,设置堆栈;
7、初始化.bss全局变量区;
8、调用main()函数。
一般初始化的汇编代码默认命名为start.s、crt0.s、STARTUP.A51等。
一般芯片原厂提供的编译器会提供一份默认的boot模板,或者干脆将具体的细节隐藏在了编译器当中,用户在源码工程中看不到。
参考网址: 为什么bootloader起始的代码都是用汇编写的?
分析bin/hex文件
可以使用keil自带的模拟器运行程序
使用官方下载的Keil,评估版只支持2K代码空间(C51总共也只支持64K代码空间,但可动态加载进行扩展)
也可以使用SDCC开源编译器,需要自行编写Makefile文件
C51的详细介绍及boot汇编代码编写详见子文档《2.3.1.1_c51编程.md》
简单的C51教程及现成的工程和源码详见子文档《才鲸嵌入式 / 8051_c51_单片机从汇编到C_从Boot到应用实践教程》,开箱即用
主模块 | 子模块 | 描述 |
---|---|---|
进程管理 | TASK、进程或线程创建、挂起、运行、销毁,优先级管理,进程调度,自旋锁,互斥锁,信号量,条件变量,事件,邮箱,管道,Socket套接字,读写锁,共享内存 | PV操作,原子操作,同步与互斥,临界资源 |
内存管理 | 物理地址、虚拟地址、内存映射、分页、命中、内存清理 | MMU,实现malloc()、free() |
文件系统 | block块,窗口命中,写块,擦除块 | DMA,缓存,volatile关键字 |
驱动 | 字符驱动、块驱动、杂项驱动、网络驱动 | 主设备号,子设备号,通用接口,ioctl |
其它 | 中断处理、异常处理 | ISR和DSR,上半部和下半部,定时器 |
参考网址: 操作系统包含哪些子系统?
参考网址: Linux 进程与线程的同步与互斥
2.1 uCOS(μC/OS)
2.2 eCos
2.3 RT-Thread
2.4 SYS/BIOS(TI)
2.5 Atomthreads
2.6 FreeRTOS
2.7 ThreadX(Cadence Tensilica)
2.8 VxWorks
2.9 Linux(U-Boot、kernel、根文件系统)
2.10 根文件系统
2.10.1 Ramfs
Ramfs是LinusTorvalds开发的一种基于内存的文件系统,工作于虚拟文件系统(VFS)层,不能格式化,可以创建多个,在创建时可以指定其能使用的内存大小。(实际上,VFS本质上可看成一种内存文件系统,它统一了文件在内核中的表示方式,并对磁盘文件系统进行缓冲。)
2.10.2 Ramdisk
和网吧一样,用户保存的数据在断电后会丢失,防止入侵和用户乱改乱删文件导致嵌入式设备变板砖。
Ramdisk是将一部分固定大小的内存当作分区来使用。它并非一个实际的文件系统,而是一种将实际的文件系统装入内存的机制,并且可以作为根文件系统。将一些经常被访问而又不会更改的文件(如只读的根文件系统)通过Ramdisk放在内存中,可以明显地提高系统的性能。
2.10.3 ext4
Linux中使用
2.10.4 FAT32
兼容U盘、SD卡等经常要在Windows使用的存储设备。
2.10.5 jffs2
参考网址: 什么是嵌入式的根文件?嵌入式的根文件系统有哪些?
参考网址:嵌入式系统中常用的文件系统
参考网址:嵌入式 Linux根文件系统移植(三)——根文件系统构建
3.1 裸机驱动架构
不需要考虑多芯片间移植,也没有操作系统的情况下,可以把寄存器的读写、中断处理、与应用交互的API接口都放在同一个文件(对初学者建议这样做,简单;对老手不建议这样做,会给自己的工作带来很多麻烦)。
考虑多芯片间移植,或者使用了操作系统的情况下,驱动需要分层,最简单的是将寄存器操作和中断入口放在一个硬件相关的文件夹中,将逻辑处理和API接口放在另一个驱动文件夹中。
裸机下有架构工程师设计了模块统一接口,或者使用操作系统的情况下,需要对各个模块都使用统一模块类型、模块名称、函数指针作为接口;复杂驱动需要进行分层,硬件相关的作为一层,核心逻辑(core)作为一层,应用调用相关作为一层。这样做的好处是公司产品更新换代使用了更好芯片的情况下,只需要修改硬件相关文件夹(如arch/)中寄存器操作的相关代码。这样不仅仅是减少了代码量,更是减少了bug数量!只要是改过的.c源文件中很容易引入bug,而没动过的.c源码中隐藏的bug就少很多了。
裸机下有架构工程师设计了模块统一接口,或者使用操作系统的情况下,涉及消息传递、数据传输的驱动统一使用一个数据通讯接口(如循环缓存、队列等),使用统一的错误码,使用统一的异常处理,使用统一的电源管理(能耗控制)。
4.1 RTOS驱动架构
4.1.1 uCos
4.1.2 eCos
4.1.3 RT-Thread
……
4.1.x Linux驱动架构
像网络、USB、WiFi、蓝牙,都属于复杂通讯驱动,有自己的通讯协议栈,协议栈分好几层(如物理层、链路层、传输层、应用层),有自己的PHY芯片或者IP,这种驱动的寄存器往往都有几百个,硬件内部就集成了多个状态机,一个人根本不能从零开始写一个完整的驱动。最常用的方式是使用主芯片厂商或者PHY芯片厂商提供的源码进行修改,自己也不用熟悉所有的协议层,只需要清楚自己需要修改的协议知识就可以了。
调试这类驱动时除了量电气特性的启动握手信号,都需要使用协议分析仪,用示波器根本识别不出实际数据。
4.1.1 串口
4.1.2 I2C
GPIO模拟I2C
4.1.3 SPI
GPIO模拟SPI
参考网址:
mac与phy如何实现网络自适应
MAC和PHY关系
以太网交换机如何工作以及MAC和PHY
MDIO接口
MII与RMII接口的区别
usb接口DP和DN的电压是多少?
USB 接口管脚-D +D 之间电压
4.1.6 蓝牙
4.1.7 CAN
4.1.8 ZigBee
4.1.9 ModBus
4.1.10 I2S
i2s音频模块详见 子文档:《i2s模块.md》
4.2 存储类驱动
4.2.1 DDR
4.2.2 Flash
4.2.3 EEPROM
……
4.3 传感器、执行器类驱动
4.4.1 键盘
4.4.2 鼠标
4.4.3 智能卡
4.4.4 PCMCIA
4.4.5 门禁
4.4.6 水浸
4.4.7 温度
4.4.8 破窗
4.4.9 电能
4.4.10 计量
4.4.11 LED
4.4.12 触摸屏
4.4.14 MIPI
MIPI是一个接口集,里面常用的是DSI显示接口和CSI摄像头接口。
MIPI屏的接口不固定,pin数量也不固定,常用的有40pin、26pin。
MIPI屏的一个很大的特点是屏幕小但是像素高,多见于竖屏,常用的分辨率有720x1280、1080x1920。
MIPI介绍(CSI DSI接口)
MIPI自学笔记
MIPI_DSI协议简要介绍
4.4.15 PWM
4.4.16 i2s音频
4.4.17 ADC/DAC音频
4.4.18 激光振镜
4.4.19 激光器
4.4.20 换能器(水声)
4.4.21 电机
4.5 杂项驱动
基础:指针、链表、内存、数组。
数据结构基础:表、树、图(多对多)。
缓冲区/buffer/顺序表/平直缓存/数组/内存指针(malloc)。
栈/stack:因为是先进后出,也用于函数调用时的压栈,编译器和高级算法中用的多,日常编程基本上不用。
堆/heap/完全二叉树:方便排序,编译器和算法中常用,日常编程基本上不用。
环形缓冲区/环形缓存区/循环队列/loop_buffer/ring_buffer/队列/FIFO/Queue:先进先出,满和空。
参考网址: 什么是队列(队列存储结构)
参考网址: 链式队列及基本操作(C语言实现)
参考网址: 数据结构与算法教程,数据结构C语言版教程!
分组队列/多级队列/group_buffer/fifo/queue:每个模块都有自己的队列,且不同队列间可直接通过数据指针无消耗转移大块数据。
有gcc-makefile和Qt两个工程都能编过,带详细注释和单元测试用例。
目录结构:
jim@DESKTOP-SVP3BEM MINGW64 /d/3_doc/嵌入式知识图谱WiKi/source/lib/group_buf_queue (develop)
$ tree
.
|-- Makefile
|-- arch_buffer_config.c
|-- arch_buffer_config.h
|-- group_buf_queue.c
|-- group_buf_queue.h
|-- group_buf_queue_init.c
|-- group_buf_queue_init.h
|-- group_buf_queue_unitest.c
|-- group_buf_queue_unitest_qt_proj
| `-- group_buf_queue_unitest_qt_proj.pro
|-- list.h
|-- module_buf_queue.c
|-- pair_list.c
|-- pair_list.h
`-- readme.txt
1 directory, 15 files
单元测试结果:
jim@DESKTOP-SVP3BEM MINGW64 /d/3_doc/嵌入式知识图谱WiKi/source/lib/group_buf_queue (develop)
$ ./group_buf_queue_demo.exe
buffer_unitest start
got buf: [group_flag: 1] [addr: 0x0040d760] [buf_maxsize: 512] [len: 0]
push data: :) my first buffer message ^_^
got buf data: [group_flag: 1] [msg: :) my first buffer message ^_^] [len: 31]
________ buffer_unitest test pass. ________
pair_list_unitest start
put data: :) my first buffer message ^_^
got data: :) my first buffer message ^_^
________ pair_list_unitest test pass. ________
circular_linked_list_unitest start
put a node
node count: 1
put a tail node
node count: 2
delete a node
node count: 1
________ circular_linked_list_unitest test pass. ________
group_buf_queue_unitest.c test pass.
备注:用Visual Studio和Qt + MSVC编译偏底层的C程序会报错(如使用了typeof等GNU C特性时),推荐使用Qt + MinGW 64-bit 或者 gcc编译。
备注:Windows下也可以安装gcc和make(安装此软件时同时也会后台安装MinGW环境),然后可以直接在Windows命令行cmd中执行make生成exe。
备注:Qt + MinGW创建工程时不能使用Paint C++,只能使用Paint C,因为编译时会报一些C++专有的关键字错误(如new关键字),和部分类型强制转换不支持等错误。
1、自行实现的 “通用模块” Gitee仓库源码:点击此处查看源码
本地路径:嵌入式知识图谱WiKi\source\lib\module_core\ 支持make编译和Qt编译,带详细注释和单元测试用例。
2、目录结构
jim@DESKTOP-SVP3BEM MINGW64 /d/3_doc/嵌入式知识图谱WiKi/source/lib/module_core (develop)
$ tree
.
|-- Makefile
|-- module.c
|-- module.h
|-- module1.c
|-- module2.c
|-- module3.c
|-- module_queue.c
|-- module_queue.h
|-- module_unitest.c
`-- module_unitest_qt_proj
`-- module_unitest_qt_proj.pro
1 directory, 10 files
单元测试结果:
jim@DESKTOP-SVP3BEM MINGW64 /d/3_doc/嵌入式知识图谱WiKi/source/lib/module_core (develop)
$ ./module_core_demo.exe
module_unitest start
'module1 >>>1<<<' module_create
'module2 )))2(((' module_create
'module3 \\\3///' module_create
'module1 >>>1<<<' module_start
'module2 )))2(((' module_start
'module3 \\\3///' module_start
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________ module_unitest test pass. ________
module_unitest.c test pass.
源码本地路径:嵌入式知识图谱WiKi\source\lib\communicating_protocol
概念:总线、局域网(以太网)、TCP、UDP、IP、私有协议
总线:
总线是一组信号线和通信协议的集合,包含信号电气与机械特性,用于多组件间的数据传输。一些概念有传输速率、仲裁、并行串行、同步异步、差分、主从、一对多、多对多、时分复用。
总线是一个拓扑概念,相关的拓扑概念有:星形、总线型、环形、树形。
私有协议的通用概念:包头、包长、命令码、数据、累加和、包尾,ACK,重传,可靠传输,单次传输、批量传输、状态机。
如果是单芯片内基于内存拷贝、缓存队列、或者函数调用的模块间通信,信道可靠、不需要ACK响应,可以不使用主从模式,发送模块随时发送数据,接收模块实时接收数据或者模块轮询时查询数据。
通信协议概述详见子文档《2.3.5.6_通信协议.md》
实现私有自定义通信协议的示例:详见子文档《2.3.5.6_私有通信协议.md》,该协议采用主从模式,单对单通信,没有路由模块和路由表。
Qt编程详见 子文档:《从零开始学习Qt GUI编程》 内容非常全,含各种源码
详见 子文档:《2.3_7.2.3_不同操作系统多媒体框架.md》
音视频是指:
a) 音频播放和录制:mp3、aac、ac3、wav(未编码的裸流)、pcm(未编码的裸流)
b) 音视频播放和录制:mp4、mkv、flv、ts(音视频封装),h264、h265(hevc)、vp8、vp9(纯视频流)
c) 图片显示和抓取:jpeg(jpg)、mjpeg、png、jif
音视频基础知识完整内容详见子文档:《音视频开发》 内容全
音视频编解码的参考源码有ffmpeg。
FFmpeg音视频编解码完整内容详见 子文档:《ffmpeg源码及架构分析》内容全
Linux下音视频播放程序源码(用于嵌入式播放器的仿真)
详见 子工程仓库:《才鲸 / 嵌入式播放器》
Windows下音视频播放器源码(用于嵌入式播放器的仿真)
详见 子工程仓库:《 才鲸 / Qt GUI从简单到复杂 embeded_player》
Qt多媒体详见 子文档:《MultiMedia_VideoAudio.md》 内容全
7.3 传感器采集与校准
7.4 电视节目加解扰
7.5 键盘键值(不同国家布局、不同游戏手柄布局)
7.6 蓝牙音响
调制解调
编解码
人工智能
8.1 水声
8.2 激光打标(显示类)
8.3 通讯
指令集信息详见2-2-1_1-2-1章节“51核指令集”。
文件命名:可以以.ASM或.asm做为文件后缀,存放源程序,以.INC或.inc作为文件后缀,存放头文件。
注释:以; 分号开头的行都是注释,多用注释描述清楚函数、函数的参数和函数块的功能,因为汇编很难看懂,尽量让别人光看你的注释就能知道你的逻辑。
"宏定义":DATA、BIT、EQU伪指令,编写程序前将各种寄存器地址、要用到的常量值,都用“宏定义”定义一遍,既让程序清晰又方便查找。使用举例:
TCON DATA 88H ; 宏定义IRAM地址
IT0 BIT TCON.0 ; 宏定义位
AD EQU 0F1H ; 宏定义立即数或地址
RESET: ; 每次复位时就跳转到这里执行
CLR RS0
MY_MACRO_FUNC MACRO AA BB CC ; 定义MY_MACRO_FUNC宏定义函数,它有三个参数
MOV AA_ADDR, # AA ; #表示一个立即数,没有=等号,用mov进行赋值
MOV BB_ADDR, # BB
MOV CC_ADDR, # CC
ENDM
汇编语言中macro的用法
51 汇编 指令 单片机 @ 和 # 区别
app_sync: ; 一个函数入口
PUSH ACC ; 压栈,可以给A赋值多次,再压栈多次,退出函数时再弹出多次把值还给赋值的
NOP ; 空语句
MOV A, APP_DATA ; 使用A作为临时变量
ANL A, #40H ; 对临时变量进行操作
NOP
POP ACC ; 弹栈
RET ; 函数返回
NOP
my_func:
LCALL app_sync ; 调用函数
ORG 0000H ; 定位的伪指令
LJMP RESET ; 跳转到函数
ORG 000BH
LJMP T0INT
ORG 001BH
LJMP T1INT
51单片机汇编更详细的介绍及boot汇编代码编写详见子文档《2.3.1.1_c51编程.md》
更多C51汇编教程及现成的工程和源码详见子文档《才鲸嵌入式 / 8051_c51_单片机从汇编到C_从Boot到应用实践教程》,开箱即用
详见 子文档:《Markdown语法》
……
瀑布开发 敏捷开发
单元测试 集成测试 老化测试 白盒测试 黑盒测试
详见 子文档:《才鲸 / C语言小游戏》
详见 子文档:《才鲸 / 嵌入式播放器》
详见 子文档:《才鲸 / qtscrcpy_tc_安卓手机群控》
详见 子文档:《Qt实现音视频播放器、多媒体开发框架(用于嵌入式播放器在PC上的仿真和多媒体框架学习)》
待完善……
详见 子文档:《才鲸 / 嵌入式编程技巧》
详见 子文档:《才鲸 / 嵌入式软件笔试题汇总》
如果你也像我一样,虽然大学学的是电子和硬件,也做过boot、系统移植、驱动这些底层代码,但是并不喜欢随身带个板子,也没买过开发板;验证代码功能时为了节省调试时间,喜欢先用gcc写个纯逻辑的代码工程在PC上先测试一遍,只有真正调试时才上交叉编译工具或者Keil直接用硬件仿真器下到板子里运行。那么此时QEMU硬件模拟器是一个不错的选择,很多开发板都有QEMU版本的模拟器,可以直接把开发板的二进制执行文件通过QEMU来运行,有常用的外设和LCD液晶屏模块,普通功能可以直接运行,但是并不能仿真所有硬件驱动,特别是一些特殊的不通用的驱动。
QEMU仿真嵌入式开发板的简述详见 子文档:《QEMU默认支持的所有开发板列表》
QEMU仿真器的源码分析和使用教程详见 子文档:《5.3_QEMU仿真器-模拟器详解.md》
QEMU实战项目,能够开箱即用的工程,包含有QEMU执行的各种板子的可执行文件,参见我的另一个仓库:才鲸嵌入式 / 嵌入式QEMU教程
详见 子文档:《才鲸 / 嵌入式远程岗位_兼职_私单》
详见 子文档:《才鲸 / 专利代理师(仅限理工科)》 注:专代很快就要取消,不能考了
游戏、UI、web前端、web后端、数据库、安卓、iOS、安全、大数据、人工智能、云计算、高级语言:Java,Python,C#、工具类:Json、正则表达式、网络协议栈、XAML、MinGW、MSYS2、Cygwin、Wine兼容层……
有些嵌入式的功能,如果是能抽象的,和硬件剥离的,虽然开发时能直接在板子上调试,但每次下代码都比较麻烦,或者每次编译程序都要很久;如果能直接在Linux或者Windows上直接写Demo运行,是能提高工作效率的。
参考网址:
字库有点阵字库和矢量字库,有些嵌入式里面是使用的是点阵字库,而点阵字库一般是用工具从矢量字库中转出来的。
常用的字库有TTF字库。
一个矢量字库的后缀往往是.ttf,大小有十几M。
依靠编码方式,如GB2312、UTF-8等;矢量字库的每个字模都需要4字节地址偏移和2字节字模长度(举例)来指示在字库中的位置。
支持矢量字库的板子,往往需要用软件解析字库的.ttf文件,硬件上只负责选择一个个具体的字模,所以也需要熟悉.ttf文件的存放格式。
.ttf字体文件中存储的是TrueType字体。另一种字体是OpenType。
TrueType字体大端编码,和Windows、Linux编译器都不一样。
只使用.ttf关键字,而不加上sfnt的话,在中文环境中搜不到详细的描述,只有英文版中能搜到有用的信息。
.ttf文件存放的首先是描述自己有多上张表,然后是字体目录,接着具体每个字的字模可以任意顺序存储;.ttf文件由多个表组成,每个表都会字节对齐,不对齐的部分进行补0;
.ttf中每个表都有一个名字(和mp4中box名字类似);常用的表有cmap:一个字从索引到存储的映射;glyf:单个字的所有轮廓;head:整套字体的名称;
.ttf字体存放的组织格式称为sfnt,类比的话,如果.ttf是指视频文件,sfnt就是mp4容器格式。
.ttf字体文件中首先描述有多少张表,然后第一个表是映射表cmap,里面可能包含多个子表,不同的编码方案有一张表。
具体每个表的详细描述,可以使用ttf + 4个字母的表名进行搜索,也可以在下面链接中的苹果官网中查看。
参考网址:
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