一些单片机学习相关

MCUMCU中文叫单片微型计算机单片机 MCU把所有东西全部集成在一颗小芯片里CPU 内核内存 RAM闪存 Flash存代码串口、GPIO、定时器、ADC 等外设不需要外接复杂内存、硬盘上电就能直接跑代码。51内核8051内核是8 位、古董级、入门级内核8 位数据宽度计算能力弱架构简单寄存器少容易上手ARM 内核STM32 就是ARM Cortex-M 系列内核32 位数据宽度计算能力是 51 的几十倍寄存器丰富支持硬件浮点、DMA、定时器补充ARM 是一种指令集架构就像 x86 是电脑 CPU 的架构一样。1. Cortex-M 系列嵌入式 MCU 用这是给低功耗、实时控制场景设计的专门做单片机 / 微控制器。典型应用STM32 全系列、各种工业控制、机器人底盘、家电控制板特点32 位架构性能比 51 强很多极低功耗支持硬件中断、实时响应没有复杂的内存管理单元MMU跑不了完整操作系统只能跑 FreeRTOS 这类轻量级 RTOS2. Cortex-A 系列手机 / 平板 / 高端设备用这是给高性能应用设计的专门跑操作系统比如苹果 A 系列、高通骁龙、麒麟芯片都是基于这个改的典型应用手机、平板、树莓派、开发板、智能电视特点性能强很多支持完整内存管理单元MMU能跑完整的操作系统Android、iOS、Linux、Windows on ARM功耗比 x86 低很多是移动设备的主流波特率波特通信里最小的一个信号单位波特率 串口一秒钟能发 / 收多少个信号节拍单位bps波特率越高下载程序越快、打印日志越快波特率上限和精度全被芯片时钟、晶振锁死不能无脑乱拉高。只要是 UART 串口通信TX/RX 两根线单片机打印、串口下载、蓝牙 / WiFi / 雷达 / MPU6050 模块通信全都要设波特率。雷达、蓝牙、GPS、MPU6050 这种外设模块一般由厂家直接给出固定波特率STM32、51、ESP32 这种主控单片机厂家会给出串口支持哪些标准档位9600、115200、230400、921600…波特率可以自己在代码里设置FreeRTOSFreeRTOS 是一款轻量级、免费开源的实时嵌入式操作系统核心定位单片机专用小型 OS不是电脑 / 手机那种大型 Windows、Linux特点体积极小、占用内存 / Flash 很少、实时性强、免费、上手简单核心功能多任务管理最大特点、任务调度、延时、信号量、队列、中断管理等。每个任务互不干扰各自循环运行系统自动轮流调度。语法学习STM32CubeMX 生成 FreeRTOS 工程时会自动引入相关头文件FreeRTOS.h等。FreeRTOS使用标准 C 语言使用只需要调用FreeRTOS 提供的函数就行比如xTaskCreate()创建任务vTaskDelay()延时xQueueSend()发消息xSemaphoreTake()拿信号量总结FreeRTOS 单片机专用迷你实时系统轻量、免费、专为 MCU 设计STM32CubeMX是电脑上的一款免费软件可以可视化点点鼠标自动配置 STM32 单片机一键自动生成初始化代码。老式写法 vs. CubeMX老式写法自己手动写 GPIO、时钟、定时器、串口、中断……一堆寄存器、一堆初始化代码这是真的我以前不知道还有这个软件寄存器啥的还要一个个人工对应。CubeMX打开电脑上的 CubeMX 软件选芯片型号比如 STM32F103鼠标点一点打开 LED 引脚开启串口开启定时器勾选开启 FreeRTOS设置时钟频率、引脚模式点“生成代码”一键配置芯片 自动生成 FreeRTOS / 外设初始化代码FlyMcu电脑上的串口烧录软件给 STM32 / STC 等单片机下载程序.hex/.bin 文件完整流程STM32 开发板硬件MCUSTM32CubeMX配置引脚、时钟、开启 FreeRTOS → 生成代码Keil / CubeIDE写业务代码点灯、传感器、任务FlyMcu把编译好的 .hex 下载进 STM32串口 vs. USB串口(UART/USART/TTL) 是极简、低速、只收发数据的通信接口USB是高速、复杂、带协议、带电的通用接口鼠标、U 盘、数据线USARTUSART是单片机自带的硬件串口外设STM32 内部有很多组独立串口USART1USART3UART4、UART5……每一组串口都对应固定的两个引脚TX发送脚RX接收脚TTL 串口所有开发板都自带TTL串口STM32、RDK、树莓派、ESP32、单片机、摄像头模块、雷达、蓝牙模块……3.3V 低压简易串口标准板间通信专用两块开发板、模块之间对接接线TX、RX、GND 三根线接法只能一对一通信A ↔ B抗干扰弱电线长一点、电机干扰大就乱码速度一般 9600~115200 波特用途开发板间 简单指令通信TTL 串口 嵌入式标准板间通信接口USB 转 TTL电脑没有硬件串口就用这个模块USB 插电脑另一边引出 TTL-TX/RX/GND实现电脑 ↔ 开发板 通信 / 调试I2C是一种低速、短距离、板内近距离的通信总线。专门用来单片机 ↔ 板载小传感器 / 小外设 之间聊天是嵌入式最常用的「传感器专用通信」。接线SCL 时钟线节拍线主机发时钟控制收发节奏SDA 数据线双向数据线发指令、传传感器数据公共 GND共地必不可少一条总线可以挂十几个设备工作模式一主多从主机Master STM32 单片机主动发起通信、发地址、发寄存器指令、读数据从机Slave各类传感器如MPU6050每个 I2C 设备有唯一设备地址CAN也是通信总线但是一种专门给汽车、机器人、工业设备用的抗干扰超强、远距离、多设备通信总线。和 UART/TTL 串口 一样都是用来设备之间互相发数据只是规格、用法、场景完全不同。接线CAN_H、CAN_L、GND 三根线接法一整条总线可以挂十几个设备一对多抗干扰极强电机、大电流、电磁干扰环境不乱码距离能传几百米用途机器人底盘、多电机、整车控制、智能车、汽车内部IMU和编码器场景IMUMPU6050内部有芯片、有计算、有数据必须靠通信协议I2C才能把数据传给单片机编码器只输出 “脉冲”是简单方波所以直接接线就能数接 TIM 定时器引脚计数。