技术

近年来，在单片机系统中嵌入操作系统已经成为人们越来越关心的一个话题。本文通过对一种源码公开的单片机嵌入式实时操作系统μC/OS-II为例，阐述了在单片机中使用该嵌入式操作系统的优缺点，以及在应用中应当注意的一些问题。

早在20世纪60年代，就已经有人开始研究和开发嵌入式操作系统。但直到最近，它才在国内被越来越多的提及，在通信、电子、自动化等需要实时处理的领域所日益显现的重要性吸引了人们越来越多的注意力。但是，人们所谈论的往往是一些著名的商业内核，诸如VxWorks、PSOS等。这些商业内核性能优越，但价格昂贵，主要用于16位和32位处理器中，针对国内大部分用户使用的51系列8位单片机，可以选择免费的μC/OS-II。

<strong>μC/OS-II的特点 </strong>

<strong>一、引言</strong>

为了提高传输速率和传输距离，计算机行业和通信行业越来越多的采用高速串行总线。在芯片之间、板卡之间、背板和业务板之间实现高速互联。这些高速串行总线的速率从以往USB2.0、LVDS以及FireWire1394的几百Mbps到今天的PCI-Express G1/G2、SATA G1/G2 、XAUI/2XAUI、XFI的几个Gbps乃至10Gbps。计算机以及通信行业的PCB客户对差分走线的阻抗控制要求越来越高。这使PCB生产商以及高速PCB设计人员所面临的前所未有的挑战。本文结合PCB行业公认的测试标准IPCTM-650手册，重点讨论真差分TDR测试方法的原理以及特点。

<strong>二、IPC-TM-650手册以及PCB特征阻抗测试背景</strong>

ARM Linux启动过程分析是本文要介绍的内容，嵌入式 Linux 的可移植性使得我们可以在各种电子产品上看到它的身影。对于不同体系结构的处理器来说Linux的启动过程也有所不同。

本文以S3C2410 ARM处理器为例，详细分析了系统上电后 bootloader的执行流程及 ARM Linux的启动过程。

<strong>1、引 言</strong>

<strong>前言</strong>

ST 已经推出了三种库函数，用以方便客户快速开发 STM32 系列的 MCU。从最早的标准外设驱动库，到后来的 Cube HAL ，再到 Cube LL，还有直接写寄存器。这几种库的代码效率到底如何呢？本文将针对这个问题进行分析和对比，最后提供对比数据供大家参考。

<strong>问题分析</strong>

我们以 GPIO 翻转、TIM PWM 输出、ADC DMA 数据采集和 DMA M2M 这四个常用功能，通过不同的库函数来实现，最终来对比各个库函数的性能。四个工程代码的内容简述如下：

GPIO 翻转：切换 GPIO 的输出电平，其中包含了系统时钟初始化和 GPIO 翻转的代码。

本文介绍了一种以ARM为核心的嵌入式语音识别模块的设计与实现。模块的核心处理单元选用ST公司的基于ARM Cortex-M3内核的32位处理器STM32F103C8T6。本模块以对话管理单元为中心，通过以LD3320芯片为核心的硬件单元实现语音识别功能，采用嵌入式操作系统μC/OS-II来实现统一的任务调度和外围设备管理。经过大量的实验数据验证，本文设计的语音识别模块具有高实时性、高识别率、高稳定性的优点。

<strong>语音识别电路</strong>

随着ARM处理器应用的范围的不断深入，根据需求的不同ARM提供的外设也越来越丰富，常用的通信接口有RS232、RS485、CAN、以太网等。RS485总线凭其传输距离远、抗干扰能力强、价格低廉等优点在各种工业场合得到广泛的应用。设计使用ARM9处理器S3C2440内部集成的UART外设和RSM485模块构建具有电源隔离、电气隔离、总线保护的RS485总线接口，通过对嵌入式Linux系统RS232驱动程序的修改，使的在通过该修改后的串口驱动程序发送数据时，自动控制IO来实现RS485通信的方向控制，从而简化了RS485通信的控制流程，Linux下RS485通信程序通过对该串口的读写，实现与RS485总线上的其他设备通信。

<strong>1通信接口的硬件设计</strong>

来自人体、环境甚至电子设备内部的静电对于精密的半导体芯片会造成各种损伤，例如穿透元器件内部薄的绝缘层;损毁MOSFET和CMOS元器件的栅极;CMOS器件中的触发器锁死;短路反偏的PN结;短路正向偏置的PN结;熔化有源器件内部的焊接线或铝线。为了消除静电释放(ESD)对电子设备的干扰和破坏，需要采取多种技术手段进行防范。

在PCB板的设计当中，可以通过分层、恰当的布局布线和安装实现PCB的抗ESD设计。在设计过程中，通过预测可以将绝大多数设计修改仅限于增减元器件。通过调整PCB布局布线，能够很好地防范ESD。以下是一些常见的防范措施。

1、 尽可能使用多层PCB

经过不断地摸索和参考高手的设计，最终完成了单片机的步进电机控制，可以实现步进电机的实时正反转，加速，减速。

至于步进电机的工作原理，相信很多人都已经知道，本次采用的是四相步进电机，采用四相八拍的工作方式，即：A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A

步进电机是一种运用广泛的控制电机，其特征是不使用位置反馈回路就能进行速度控制及定位控制，即所谓的电机开环控制。相对于伺服电机，步进电机有着成本低廉，控制简单等优点，尤其是两相混合式步进电机，在工业运动控制系统中有着广泛的应用。然而，传统的驱动方式，比如单电压驱动、高低电压驱动、斩波恒流驱动等等，虽然已经应用十分成熟，但是只限于低速运行，并且细分度一般限制在1/2步距，无法很好消除低频振荡，以及定位精度差等缺点。细分驱动的出现很好地弥补了这一缺点。

常见的细分控制器一般由MCU、专用逻辑驱动芯片以及功率驱动模块组成，这样的驱动器虽然能满足多细分驱动，但由于细分数量和效果会受到逻辑驱动芯片的影响，并且无法调整细分数和限流值、从而造成系统调试困难、矩频特性差等缺点。

单片机应用系统中，常有用单片机的I/O口来实现自关机（彻底关机）的功能。一般用单片机的一个I/O口控制一个电子开关来实现，因单片机关电后，失去电源，所以在关机时，实现关机的IO口的电平必须用低电平。

但在这里有一个矛盾，就是在电子开关关闭电源时，因有电源滤波电容的存在，单片机系统的电压不是立即变为0，而是慢慢变低，当电压低到一定电压时，单片机 将进入复位状态、或程序跑飞状态、或不确定状态，此时单片机控制关电的I/O口也可能变回高电平，将使电子开关重新开通。

<strong>解决方法：</strong>

所谓“时序”从字面意义上来理解，一是“时间问题”，二是“顺序问题”。

先说“顺序问题”，这个相对简单一些。我们在学 UART 串口通信的时候，先 1 位起始位，再 8 位数据位，最后 1 位停止位，这个先后顺序不能错。我们在学 1602 液晶的时候，比如写指令，RS=L，R/W=L，D0~D7=指令码，这三者的顺序是无所谓的，但是最终的 E=高脉冲，必须是在这三条程序之后，这个顺序一旦错误，写的数据也可会出错。

“时间问题”内容相对复杂。比如 UART 通信，每一位的时间宽度是 1/baud。我们初中就学过一个概念，世界上没有绝对的准确。那么每一位的时间宽度 1/baud 要求精确到什么范围内呢？

芯片解密主要应用在PCB抄板方面，PCB抄板除了对电路板复制的简单概念，还包括了板上一些加密芯片的解密。随着专利概念和知识保护的加强，芯片解密会慢慢向为程序研究服务方向发展，而不是现在的产品复制方向。

芯片解密又叫单片机解密，单片机破解，芯片破解，IC解密，我们把CPLD解密，DSP解密都习惯称为芯片解密。单片机攻击者借助专用或自制设备，利用单片机芯片设计上的漏洞或软件缺陷，通过多种技术手段提取关键信息，获得单片机内的程序即为芯片解密技术。

芯片解密属于法律边缘的行业，但仁者见仁智者见智。某负责人表示，芯片解密只是一把刀，本身并没有对错，不过是握在谁的手里，拿刀去做什么，才最终决定了其性质的好坏。

<strong>0 引言</strong>

随着电子技术和自动化测量技术的不断发展，传统的称重系统在功能、精度、性价比等方面已难以满足人们的需要，尤其在智能化、便携式、对微小质量的测量方面更显得力不从心。近年来，新型单片机的出现和集成电路技术的发展为更新产品设计，研制高性价比的称重控制器提供了条件。本设计采用为控制核心，结合电阻应变式压力传感器和相应的信号采集电路，设计出一种高精度、多功能、低成本的新型电子秤。

<strong>1 系统总体设计</strong>

Σ-ΔA/D技术具有高分辨率、高线性度和低成本的特点。本文基于TI公司的MSP430F1121单片机，介绍了采用内置比较器和外围电路构成类似于∑-△的高精度A/D实现方案，适合用于对温度、压力和电压等缓慢变化信号的采集应用。

在各种A/D转换器中，最常用是逐次逼近法(SAR)A/D，该类器件具有转换时间固定且快速的特点，但难以显著提高分辨率；积分型A/D 有较强的抗干扰能力，但转换时间较长；过采样Σ-ΔA/D由于其高分辨率，高线性度及低成本的特点，正得到越来越多的应用。根据这些特点，本文以TI公司的MSP430F1121单片机实现了一种类似于Σ-ΔA/D技术的高精度转换器方案。

<strong>1 引言</strong>

MIL-STD-1553B军用总线标准，在军事装备，特别是飞机系统中得到了广泛的应用，舰载系统中也正在逐步推广。对于1553B总线传输信息的飞机系统，特别是由该总线网络构成的综合航火控系统、通信系统而言，系统时实监测与在线故障诊断均建立在信息录取的前提下。为了方便录取1553B总线上传输的信息就需要应用1553B总线到计算机标准接口转换器，目前常用转换器有1553B-PCI、1553B-VXI等，但在工程实践过程中，它们存在体积大、价格高、使用不方便等缺陷。相比而言，USB接口具有体积小、携带方便、热插拔等特征，具有不可替代的优势。

<strong>引 言</strong>

运动控制器是运动控制系统的核心部件。目前，国内的运动控制器大致可以分为3类：

第1类是以单片机等微处理器作为控制核心的运动控制器。这类运动控制器速度较慢、精度不高、成本相对较低，只能在一些低速运行和对轨迹要求不高的轮廓运动控制场合应用。

第2类是以专用芯片(ASIC)作为核心处理器的运动控制器，这类运动控制器结构比较简单，大多只能输出脉冲信号，工作于开环控制方式。由于这类控制器不能提供连续插补功能，也没有前馈功能，特别是对于大量的小线段连续运动的场合不能使用这类控制器。

运动控制系统已被广泛应用于工业控制领域。近年来，工业控制对运动控制系统的要求越来越高。传统的基于PC及低端微控制器日渐暴露出高成本、高消耗、低可靠等问题，已经不能满足现代制造的要求 。随着嵌入式技术的日益成熟，嵌人式运动控制器已经初露锋芒。基于ARM技术的微处理器具有体积小、低成本、低功耗的特点，决定其在运动控制领域具有良好的发展前景。

一提到智能家庭，大家可能首先想到的是各种大佬级公司搞的牛逼产品，或者说是创新产品。想想就觉得很复杂，有的用工控机，有的用树莓派，还有的用arduino，不管用什么，都绕不过服务器进行控制，比如yeelink平台，腾讯的智能硬件平台等等。其实，真实实现起来，并没有想想中这么复杂，我们甚至只用一个小的单片机就能实现。

0×01单片机实现web服务器

探讨用单片机来实现web服务器的文章通过baidu也能找到几篇，但比较详实的实现方法并没有找到，这里考虑有两种思路可以完成，一种是有线的lan模块，如w5500，这种模块本身就带有web服务的部分功能，使用起来比较简单，但是只能基于lan进行访问。另一种是通过stm32等单片机，配合网络模块来完成。当前我能想到的最简单的方法就是用stm32+esp8266来实现。

三极管在数字电路里的开关特性，最常见的应用有 2 个：一个是控制应用，一个是驱动应用。

所谓的控制就是如图 3-7 里边介绍的，我们可以通过单片机控制三极管的基极来间接控制后边的小灯的亮灭，用法大家基本熟悉了。还有一个控制就是进行不同电压之间的转换控制，比如我们的单片机是 5V 系统，它现在要跟一个 12V 的系统对接，如果 IO 直接接 12V电压就会烧坏单片机，所以我们加一个三极管，三极管的工作电压高于单片机的 IO 口电压，用 5V 的 IO 口来控制 12V 的电路，如图 3-8 所示。

伪指令不属于单片机的指令系统，而是由汇编器提供的指令，用于调整存储器中程序的位置、定义宏、初始化存储器等。AVR单片机的汇编器共提供18条伪指令（见附表）。
<center><img width="600" src="http://mcu.eetrend.com/files/2017-12/wen_zhang_/100009307-31433-36.jpg&…; alt="AVR单片机汇编器伪指令"></center>