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1、單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,嵌入式微,控制器與智能車制作,自動化學院,談英姿,2024年11月30日,智能車競賽知識點,數(shù)字控制系統(tǒng)基本概況,單片機基本原理及其操作,道路檢測,車速測量,調(diào)試電路,基礎,高級,調(diào)試,后輪電機驅(qū)動,電機控制算法,車模機械調(diào)整,抗干擾與可靠性,賽道適應性,測控系統(tǒng)及其實現(xiàn)技術(shù),測控系統(tǒng)與微控制器,測控系統(tǒng),嵌入式系統(tǒng)與微控制器概述,基

2、本含義,特點,測控系統(tǒng)與微控制器,測控系統(tǒng),嵌入式系統(tǒng)的定義及由來,一種計算機硬件和軟件的組合，也許還有機械裝置，用于實現(xiàn)一個特定功能。在某些特定情況下，嵌入式系統(tǒng)是一個大系統(tǒng)或產(chǎn)品的一部分。,通用計算機系統(tǒng)：,滿足海量高速數(shù)值計算的計算機。,嵌入式計算機系統(tǒng)：,嵌入到實際應用系統(tǒng)中，實現(xiàn)嵌入式應用的計算機。,單片機（微控制器）的基本含義,微控制器（,MCU,）：在一塊芯片上集成了中央處理單元（,CPU,）、存儲器（,RAM/ROM,等）、定時器,/,計數(shù)器及多種輸入輸出（,I/O,）接口的比較完整的數(shù)字處理系統(tǒng)。,微控制器,微控制器是將微型計算機的主要部分集成在一個芯片上的單芯片微型計算機。

3、,微控制器誕生于,20,世紀,70,年代中期，經(jīng)過,30,多年的發(fā)展，其成本越來越低，而性 能越來越強大，這使其應用已經(jīng)無處不在，遍及各個領域。例如電機控制、條碼閱讀器掃描器、消費類電子、游戲設備、電話、,HVAC,、樓宇安全與門禁控制、工業(yè)控制與自動化和白色家電,(,洗衣機、微波爐,),等,無處不在的嵌入式系統(tǒng),無處不在的嵌入式系統(tǒng),嵌入式系統(tǒng)與,MCU,的關(guān)系,MCU,的特點：體積小、價格低、穩(wěn)定可靠,大部分嵌入式系統(tǒng)以,MCU,為核心進行設計,以,MCU,為核心的系統(tǒng)是應用最廣的嵌入式系統(tǒng)。,嵌入式系統(tǒng)特點,嵌入式系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)，但不單獨以通用計算機面目出現(xiàn)。,嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需要專用工

4、具和特殊方法。,使用,MCU,設計嵌入式系統(tǒng)，數(shù)據(jù)與程序空間采用不同存儲介質(zhì)。,開發(fā)嵌入式系統(tǒng)涉及軟件、硬件及應用領域的知識。,嵌入式系統(tǒng)的其他特點,。,嵌入式系統(tǒng)的知識體系,（,1,）硬件最小系統(tǒng),（,2,）通用,I/O,（,3,）模數(shù)轉(zhuǎn)換,A/D,（,4,）數(shù)模轉(zhuǎn)換,D/A,（,5,）通信,(SCI,、,SPI,、,I2C,，,CAN,、,USB,、,ZigBee,等,),；,（,6,）顯示,(LED,、,LCD,等,),；,（,7,）控制,(,控制各種設備，包含,PWM,等控制技術(shù),),；,（,8,）數(shù)據(jù)處理,(,圖形、圖像、語音、視頻等處理或識別,),；,（,9,）各種具體應用。,嵌入

5、式應用系統(tǒng)開發(fā)過程,功能分析和硬件設計,MCU,選型，開發(fā)工具與環(huán)境的選擇,PCB(Protel PAD),ASIC(VHDL),應用程序設計,程序語言，匯編,/,編譯器,仿真調(diào)試,仿真器，,ROM,固化器等,脫機運行,（,1,）操作系統(tǒng)的困惑,（,2,）硬件與軟件的困惑,（,3,）片面認識嵌入式系統(tǒng),（,4,）入門芯片選擇的困惑,嵌入式系統(tǒng)的學習誤區(qū),學習建議,打好軟件硬件基礎,選擇一個芯片及硬件評估板,深入理解,MCU,的硬件最小系統(tǒng),不要一開始就學嵌入式實時操作系統(tǒng),RTOS,避免片面認識嵌入式系統(tǒng),注重實驗與實踐,入門芯片選擇不要太復雜,關(guān)于匯編與,C,語言的取舍,明確學習目的，注意學

6、習方法,嵌入式系統(tǒng)常用術(shù)語,與硬件相關(guān)的術(shù)語,封裝,(Package),印刷電路板,(PCB,，,Printed circuit board),動態(tài)可讀寫隨機存儲器,(DRAM,，,Dynamic Random Access Memory),靜態(tài)可讀寫隨機存儲器,(SRAM,，,Static Random Access Memory),只讀存儲器,(ROM,，,Read Only Memory),閃速存儲器,(Flash Memory),模擬量,開關(guān)量,嵌入式系統(tǒng)常用術(shù)語,與通信相關(guān)的術(shù)語,并行通信,串行通信,串行外設接口,SPI,集成電路互連總線,I,2,C,通用串行總線,USB,控制器局域

7、網(wǎng),CAN,背景調(diào)試模式,BDM,邊界掃描測試協(xié)議,JTAG,嵌入式系統(tǒng)常用術(shù)語,與功能模塊及軟件相關(guān)的術(shù)語,通用輸入,/,輸出,GPIO,A/D,與,D/A,脈沖寬度調(diào)制器,PWM,看門狗,液晶顯示,LCD,發(fā)光二極管,LED,鍵盤,實時操作系統(tǒng),RTOS,嵌入式系統(tǒng)常用的標準,C,語言基本語法概要,1.,數(shù)據(jù)類型,數(shù)據(jù)類型,基本類型,構(gòu)造類型,字節(jié)型,整型,實型,數(shù)組,結(jié)構(gòu),聯(lián)合,枚舉,指針,空類型,基本類型,數(shù)據(jù)類型,簡明含義,位數(shù),字節(jié)數(shù),字節(jié)型,signed char,有符號字節(jié)型,8,1,unsigned char,無符號字節(jié)型,8,1,整型,signed short,有符號短整型

8、,16,2,unsigned short,無符號短整型,16,2,signed int,有符號短整型,16,2,unsigned int,無符號短整型,16,2,signed long,有符號長整型,32,4,unsigned long,無符號長整型,32,4,實型,float,浮點型,32,4,double,雙精度型,64,8,2.,運算符號,算術(shù)運算：,+-*/%,邏輯運算,：,|&!,關(guān)系運算：,=&|,增量和減量運算：,+-,復合賦值運算：,+=-=*=/=%=,等,指針和地址運算：,*,&,輸出格式轉(zhuǎn)換,3.,流程控制,順序結(jié)構(gòu),選擇結(jié)構(gòu),if,結(jié)構(gòu),switch,結(jié)構(gòu),循環(huán)結(jié)構(gòu),f

9、or,循環(huán),while,循環(huán),do.while,循環(huán),注意,break,和,continue,語句在循環(huán)中的應用區(qū)別！,Switch,語句與,if,語句的不同之處在于,switch,只能對等式進行測試，而,if,可以計算關(guān)系表達式或邏輯表達式。,如果多分支選擇能用兩種語句實現(xiàn)，則,switch,語句的運行性能要優(yōu)于,if,語句。,break,表示跳出循環(huán)，,continue,表示結(jié)束本次循環(huán),4.,函數(shù),函數(shù)參數(shù)、類型,函數(shù)返回值類型,Return,語句格式：,return,表達式,;,注意,：,（,1,）,函數(shù)定義時要同時聲明其類型；,（,2,）調(diào)用函數(shù)前要先聲明該函數(shù)；,（,3,）傳給函數(shù)

10、的參數(shù)值，其類型要與函數(shù)原定 義一致；,（,4,）接收函數(shù)返回值的變量，其類型也要與函數(shù)類型一致等。,5.,指針,指針是指向變量的地址，實質(zhì)上指針就是存儲單元的地址。,指針變量的定義：類型說明符*變量名,指針變量的賦值：只能賦予地址,指針的運算：取地址運算符,&,、取內(nèi)容運算符*。,1000,a,1000,80,1003,p1,int a;,int*p1=,int a,b;/a,b,為整型數(shù)據(jù)變量,int*p1;/,聲明,p1,是整型指針變量,p1=/,將,a,的地址作為,p1,初值,a=80;,b=*p1;/,運行結(jié)果,:b=80,，即為,a,的值,6.,結(jié)構(gòu)體,定義結(jié)構(gòu)體類型，類型名稱為,

11、student,：,struct student,char name8;,/,成員變量,name,int age;,/,成員變量,age,char sex2;,/,成員變量,sex,;,聲明和使用結(jié)構(gòu)體變量和指針：,struct student s1;,struct student *Pstudent;,s1.age=20;,Pstudent=(struct student*)malloc(sizeof(struct student);,Pstudent-age=18;,結(jié)構(gòu)體指針是指向結(jié)構(gòu)體中第一個成員的首地址，因此在使用之前應該對結(jié)構(gòu)體指針初始化，即分配整個結(jié)構(gòu)體長度的字節(jié)空間。,7.,位

12、域,定義位域類型，類型名稱為,bs,，同時定義該類型變量,b1,：,struct bs,int a:8;,int b:2;,int c:6;,b1;,使用方法：,b1.a=1;/,將,b1,的第,0,位置,1,b1.b=7;/,將,b1,的第,3,5,位置,111,c,b,a,8.,編譯預處理,宏定義,#define,宏名 表達式,條件編譯：,格式,1,：,#if,表達式,#else,表達式,#endif,格式,2,：,#ifdef,宏名,格式,3,：,#ifndef,宏名,“,文件包含,”,處理,#include,“,文件名,”,#define PI 3.1415926,#define S(

13、r)PI*r*r,多行宏定義舉例：,#define ST%s/*comment1*/%s/*comment2*/%sn/*comment3*/printf(ST,“one,“two,“three);,程序輸出：,one two three,條件編譯示例,1,：,#defineDEBUG0main()#ifDEBUGprintf(Debuggingn);#endifprintf(Runningn);,條件編譯示例,3,：,/*my.h*/#ifndefMY_H#defineMY_H#endif,條件編譯示例,2,：,#defineDEBUGmain()#ifdefDEBUGprintf(Debu

14、ggingn);#elseprintf(Notdebuggingn);#endifprintf(Runningn);,標準,C,語言基本語法概要,指令,用途,#,空指令，無任何效果,#include,包含一個源代碼文件,#define,定義宏,#undef,取消已定義的宏,#if,如果給定條件為真，則編譯下面代碼,#ifdef,如果宏已經(jīng)定義，則編譯下面代碼,#ifndef,如果宏沒有定義，則編譯下面代碼,#elif,如果前面的,#if,給定條件不為真，當前條件為真，則編譯下面代碼,#endif,結(jié)束一個,#if,#else,條件編譯塊,#error,停止編譯并顯示錯誤信息,9.,用,type

15、def,定義類型,示例：,typedef unsigned char INT8U;,用法說明：,（,1,）用,typedef,可以定義各種類型名，但,不能用來定義變量,。,（,2,）用,typedef,只是對已經(jīng)存在的類型增加一個類型名，而,沒有創(chuàng)造新的類型,。,（,3,）,typedef,與,#define,有,相似,之處，,（,4,）常用,typedef,定義一些數(shù)據(jù)類型，并把它們單獨存放在一個文件中，而后在需要用到它們的文件中用,#include,命令,把它們包含進來。,（,5,）使用,typedef,有利于程序的,通用與移植,。,typedef unsigned int INT16U;

16、/,在編譯時處理,#define INT16U unsigned int;/,在預編譯時處理,微控制器,微控制器可從不同方面進行分類：,根據(jù)數(shù)據(jù)總線寬度可分為,8,位、,16,位和,32,位機；,根據(jù)存儲器結(jié)構(gòu)可分為,Harvard,結(jié)構(gòu)和,Von Neumann,結(jié)構(gòu)；,根據(jù)內(nèi)嵌程序存儲器的類別可分為,OTP,、掩膜、,EPROM,EEPROM,和閃存,Flash,；,根據(jù)指令結(jié)構(gòu)又可分為,CISC(Complex Instruction Set Computer),和,RISC(Reduced Instruction Set Computer),微控制器。,微控制器,Intel,公司作為最早推出微處理器的公司，同樣也是最早推出微控制器的公司。繼,1976,年推出,MCS-48,后，又于,1980,年推出了,MCS-51,，為發(fā) 展具有良好兼容性的新一代微控制器奠定了良好的基礎。,在,8051,技術(shù)實現(xiàn)開放后，,Philips,、,Atmel,、,Dallas,和,Siemens,等公司紛紛推 出了基于,80C5l,內(nèi)核,(805l,的,CMC)S,版本,),的微控制器。這些各具特色