嵌入式

作者：Pin Tsalin, Bridgetek

微控制器单元（MCUs）有效地构成绝大多数现代嵌入式系统设计基础，为工程师提供灵活性与符合成本效益的适当强大性能。由于这些特性，它们已经达成惊人的销售数量（根据IC Insights的数据，去年有近230亿件装置出货）。随着MCU市场成熟，已经越来越集中于少数且广泛使用通用架构。 然而，这几乎完全与某些嵌入式市场的需求背道而驰。 以下的文章，我们将探讨在某些工程师想要的内容与他们实际期望的差距。

虽然MCU系列与其核心平台的通用性明显是这些装置取得非凡的成功主要因素，但也限制其使用范围。这可能会在将来留下越来越少的差异化空间。业界关注的应用焦点，例如物联网等让大量的MCU被引入市场，其中首要的目标是保持功率消耗尽可能小，并保持高水平的安全性，只支持连接选项为无线传输。尽管这样做可以确保在此领域的机会，同时其他必要的完全不同功能应用程序，处于被忽视的风险。

本视频介绍了Microchip 基于MIPS PIC32MZ EF系列32位单片机。PIC32MZ EF系列是PIC32MZ高性能单片机系列的第二代产品，该系列新器件拥有更佳的性能、浮点单元和高度集成的存储器及外设，有助于嵌入式开发人员满足新一代高端应用的需求。

<strong>1 嵌入式系统的知识体系</strong>

嵌入式系统的应用范围可以粗略分为两大类：电子系统的智能化(工业
控制、现代农业、家用电器、汽车电子、测控系统、数据采集等)，计算机应用的延伸(MP3、手机、通信、网络、计算机外围设备等)。从这些应用可以看出， 要完成一个以MCU为核心的嵌入式系统应用产品设计，需要硬件、软件及行业领域相关知识。硬件主要有MCU的硬件最小系统、输入/输出外围电路、人机接口设计。软件设计有固化软件的设计，也可能含PC机软件的设计。行业知识需要通过协作、交流与总结获得。

<strong>引言</strong>

当下，物联网、移动互联技术大刀阔斧地改变着整个世界。随着嵌入式技术的不断革新，32位MCU成为主流，64位MCU的应用范围也越来越广。与此同时，唱衰8位MCU即将消亡的言论从未停息……

事实上，在工业控制、安防、物联网、消费类电子等诸多领域，8位MCU的身影依然处处可见，而且不断推陈出新。从市场的占有率和销售额来看，8位MCU的市场份额甚至还在不断攀升。根据IHS的预测，2018年8位MCU的市场规模将增长到78亿美元，继续超过每年MCU市场营收的三分之一以上。

究竟是什么原因令8位MCU的生命力如此旺盛，市场潜力依然巨大呢？未来，8位MCU又有哪些新的发展趋势和应用领域呢？且听这些行业巨头们一叙。

<strong>业界声音</strong>

纵横市场数十年的8位MCU，至今仍是开发各种嵌入式系统的关键器件，甚至在未来的物联网（IoT）时代中也将占有一席之地。尽管近年来半导体厂商纷纷转换至32位ARM CortexM内核架构，进而招来许多有关8位MCU将走出历史舞台的宿论，但事实是，它仍然在市场上屹立不倒，而且在新型消费电子、物联网、工业控制、智能传感器和电信及数据通信设备中都可见其踪迹。

好多人说编译器只是工具，重要的在于算法和思想。

这话说的本来没错，但要有一个条件在先：那就是你真正掌握了你所用的编译器。但，真正熟悉编译器的却并不多见。当你深入了解一个编译器后，你能像用汇编一样用C，可以像汇编那样随心所欲的操作MCU！

了解一个编译器，首先应该有汇编的基础，不要求能用汇编编写程序或做过项目，但至少看的懂！不熟悉汇编的嵌入式程序员是不合格的程序员！

了解一个编译器，最好的方法是看它自带的帮助文件，至少要看过Compiler User's Guide ，至少遇到问题会想到到帮助中查找方法，虽然帮助大多是E文。

工作以来一直使用keil MDK编译器，对于这个编译器的界面以及设置大家可以在网上搜一下就找到了，今天我们主要来看一看keil MDK编译器的一些细节，看看这些细节，你知道多少。

1. 在所有的内部和外部标识符中，大写和小写字符不同。

2. 默认情况下，char 类型的数据项是无符号的。它们可以显式地声明为signed char 或 unsigned char。

在编写我们的操作系统之前，我们需要明确一些事情。比如说

· 这个系统的运行环境是什么?
· 怎么编译?
· 基本中断环境是什么?
· 上下文怎么切换?
· 准备实现那些内容?
· 基本数据类型是什么?等等。

<strong>(1)你的嵌入式操作系统准备叫什么名称?运行环境是什么?可以在实际环境上面运行吗?</strong>
我们准备把这个嵌入式操作系统称之为MiniOS。虽然这个操作系统实现的功能不多，但是麻雀虽小，五脏俱全。一般操作系统该有的功能，MiniOS都会有这个功能。起初，我们会在Linux上运行MiniOS，之后我们会把MiniOS移植到51单片机上去。

(2)操作系统怎么编译?
MiniOS系统采用基本的C语言进行编写，没有汇编语言，但是移植到51上面需要一些汇编语言。编写完C语言文件后，我们需要一个简单的makefile文件，这样就可以实现自动化编译，进一步提高我们开发的效率。

本文目录如下所示：

1. 嵌入式系统开发基础

2. 键盘接口技术

3. 显示接口技术

4. 模拟量输出传感器

5. 数字量输出传感器

6. 过程通道与人机接口

7. 常用电信电路接口

8. 控制接口电路

9. 数据通信及其接口电路

<strong>嵌入式系统的基本概念 </strong>

IEEE（国际电气和电子工程师协会）对嵌入式系统的定义：“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”（原文为：Devices Used to Control，Monitor or Assist the Operation of Equipment，Machinery or Plants）。这主要是从应用对象上加以定义，从中可以看出嵌入式系统是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机械等附属装置。

国内普遍认同的嵌入式系统定义为：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。

<strong>嵌入式系统的组成 </strong>

加班，熬夜，牺牲周末的时间只为了解决一个bug，从懵懂无知到如今的大神，研发之路从来就不是一帆风顺，当你已经熟练掌握各项技能时，是否想起了曾经的你，为什么要学嵌入式？各位同学想知道嵌入式大神是如何成长的吗？今天咱们就一起来看看吧！

首先，来看看嵌入式大神必修课。

1、数据结构

2、计算机原理(包括汇编的)

3、编译原理

4、操作系统

这四门课便是万里路的第一步了，一开始学习切忌浮躁，当你觉得你学的可以的情况下，请考虑以下问题:

不参考任何代码的情况下，能自己写链表吗？

树的遍历呢？

图的最短路径怎么实现？

能自己写小型抢占式内核吗？

如何用c实现语法分析，词法分析？

虽然嵌入式系统已经有30多年的历史，但是原来一直是隐藏在背后的，自从物联网上升为国家战略后，嵌入式系统也从后台走到前台，成为备受瞩目的一部分。

很多学者和业界人士都意识到，嵌入式系统将会迎来前所未有的发展机遇；同时，嵌入式工程师也意识到，随着时代变迁，我们自身的意识也要跟着进步。原来的嵌入式系统是孤立在一个个产品中的独立系统，而如今在物联网时代，这些独立的系统要连接成一个大网，安全性和可靠性都上升到了一个新的高度。不仅如此，嵌入式工程师的关注角度也不能再仅仅局限于技术、产品，而应该树立广义的服务意识，站在更高的角度上统筹嵌入式系统能够给物联网带来哪些服务!《单片机与嵌入式系统应用》小编，邀请到了业内的专家，一起来聊聊关于转型的那点儿事！

<strong>专家论道</strong>

近日，市场研究机构Gartner Research的副总裁兼资深研究员大卫·卡利(David Cearley)宣布并解释了该机构对2017年十大战略技术趋势的预测研究成果。

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下面是Gartner Research预测的十大趋势：

<strong>趋势1：AI和高级机器学习(AI and Advanced Machine Learning)</strong>

人工智能(AI)和高级机器学习(ML)由深度学习、神经网络以及自然语言处理等技术组成，其中还可以包括理解、学习、预测和适应和潜在地自主操作的高级系统。