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誰能教教我怎麽學單片機,先學什麽,怎麽入門?

先學基礎課程,從這壹方面入門。

嵌入式學習路徑是壹個漫長而又有趣的過程,有趣是隨著知識的積累感受的成就感,漫長是相對於軟件來說,入門還是有壹定門檻的。

但壹定不要壹個人學習,因為上述學習路徑長,難度漸漸加深,壹個人總有不理解,晦澀難懂的地方,妳需要有人來探討。註意是探討,不是壹味的請教別人,遇到問題自己先通過網絡查詢資料,先學習和思考,再請教他人。因此強烈建議現實生活中找壹兩個同樣方向的人壹起學習,在學校就比較方便了,加個單片機社團就有學習氛圍了。

1、基礎課程

1.1C語言

具體細節的知識點我這裏就不詳細的展開描述了,畢竟C語言的書和視頻教程網上壹大堆,學習資源充分。

但這裏建議,C語言的基礎還是要打紮實的,最簡單的方法就是高中對付高考的方法:題海戰術。其實就是將C語言書籍後面的C習題,每壹題的做壹遍,自己動手敲壹遍,想壹遍,調試壹遍。這樣將會極大的鍛煉到妳的基礎編碼能力。覺得C語言課本後面的習題太簡單沒有難度的,可以轉戰LeetCode。

1.2數字電路

具體的細節說實話我也不記得了,但是最基本妳要知道與或非門如何實現組合邏輯;組合邏輯的輸出反饋到輸入作為下壹次邏輯的輸入就構成了時序電路,掌握時序邏輯的分析方法;另外還需掌握數據鎖存器類的掉電數據不丟失的電路是什麽樣的原理。

個人覺得,學習數電主要是要理解到下面這幾個點:人類文明的進步,探索發現了PN結這種東西具有單向導電性,由此制作做了二極管。

由於二極管的單向導電性,由此又制作出了與或非門電路。(理解二極管如何構成與或非邏輯門)人們做出了與或非邏輯後,發現世界上邏輯就是在此基礎上復雜化而已。可用通過與或非門實現加法器,移位器,編碼器,譯碼器等各種想要實現的組合邏輯(掌握通過門電路設計組合邏輯的方法)。

但現實生活中的邏輯往往不像組合邏輯這麽單純,輸入轉化為輸出就結束了。往往上壹次的輸出會影響到下壹次處理。時序邏輯的出現就這麽引入了,同時也帶來了時鐘的概念。(掌握組合邏輯輸出反饋為下壹個時鐘的輸入得到時序電路的分析方法)。

上面這些都是實時輸出的,即輸入的同時才能得到對應的輸出,壹旦輸入沒有,輸出也就丟了。數據沒有辦法保存。於是人們又通過門電路制作出了可以鎖存數據的RS觸發器,PROM存儲器。(掌握存儲器的電路原理,如何通過總線時序訪問)。

準確理解了上述內容後,在後續學習微機原理的課程中,妳會發現CPU的核心單元就是壹個復雜點的時序邏輯,而外設資源的話,都是些組合邏輯或時序邏輯包起來的黑盒子。

1.3代碼托管

Git工具和GitHub使用。將代碼保留壹份到Github上,方便以後復用。慢慢妳會發現,自己整理的代碼就是最好的筆記。git教程推薦廖雪峰的git教程,簡單易懂。國內的話,可以考慮gitee。

給點小建議,對於復雜的邏輯,代碼筆記中要有必要的註釋。代碼風格最好做到統壹規範,寫代碼要像雷軍壹樣自信,"我寫的代碼像詩壹樣優雅"。代碼風格格式化工具,很多編輯器自帶代碼格式化功能,如VSCode。也可以使用CoolFormat手動進行格式化。

2、入門課程

2.1單片機

講道理,目前Proteus仿真軟件確實很強大,使用它學習51的書籍,教程,示例十分的多,非常適合學習。但我還是建議真心學習的話,去淘寶上淘個實物開發板和模塊,學生黨經濟能力壹般的就上閑魚,買個二手板子,包郵不超過50。

為什麽建議買實物呢?因為Proteus仿真畢竟是仿真,對於很多硬件上的電壓、信號時序等要求不像實際電路嚴謹,或者說不夠嚴苛。就好比i2c時序不是很符合從機的要求也能正常通信,但同樣的程序放到實物單片機上就很有可能i2c通信不上。

這裏再順帶手的介紹下51主要學習些什麽?以及簡單的學習步驟:

創建工程,學會如何編譯,如何下載,理解sbit,sfr等51單片機特有的寄存器數據結構。

學習51單片機的IO模塊,使用IO點燈(流水燈)、控制數碼管、控制8*8點陣模塊、按鍵輸入。

學習51單片機的中斷模塊,先從最簡單的外部中斷,使用中斷的方式識別按鍵事件。

學習51單片機的定時器模塊,實現1s定時,實現簡單的數字秒表,實現IO口輸出PWM波。

學習51單片機的串口模塊,掌握串口電平標準,TTL、RS232、USB電平標準,掌握串口波形組成,掌握波特率,多主機通信等概念。

51基礎模塊學習完了後,就可以學習擴展模塊了。可以使用IO口模擬各種各樣的低速總線協議,如i2c協議、spi協議還有壹些特定模塊自定義的協議,如DS18B20溫度傳感器的單總線協議,加深對協議的理解。學習的過程可以通過買該協議對應的模塊進行學習,盡量挑網上教程多的模塊買,如i2c就買eeprom和mpu6050,spi就買flash。

學到這裏,就可以做點小東西了,比如說旋轉LED,循跡小車,遙控小車。最開始就跟著網上的教程學習,學習的第壹步總是從模仿開始的。先模仿,再理解,再改進,最後吸收轉化為自己的能力。

建議上述過程多花點時間,做到絕大部分地方都能搞懂,都能夠理解。畢竟是基礎,後面的學習是在其上進行擴展,基礎學的好,後面有著觸類旁通的功效。

2.2微機原理(可選)

壹般的小夥伴這個時候就會開始上手STM32了,但是我建議在上手STM32之前,先看看8086處理器的設計,即學習下《微機原理》這門課,我覺得還是很有必要的。微機原理,可以大概的了解的,CPU如何執行指令,如何通過地址總線、數據總線、控制總線訪問內部寄存器,外部存儲器,中斷如何被響應,以及中斷的具體內部處理過程。

2.3STM32

接下來可以安安心心的學習STM32了,這個就比51要復雜了。但是不慌,本質和51是壹樣的東西,只是功能模塊變復雜了,模塊數量變多了。但是萬變不離其宗,本質上模塊無非就是組合邏輯或者是時序邏輯電路,而模塊寄存器就是該邏輯電路的輸入。

2.4數據結構&RTOS

裸機程序做完了就可以學學rtos小型的嵌入式操作系統了,野火和正點原子都有出書籍和視頻教程的。學習RTOS之前,有需要的同學可以自行考慮下要不要學壹下數據結構,不壹定要學的很深,最起碼隊列和棧結構要了解,最好的話自己用c實現壹遍。

2.5PCB繪制&DIY小作品

單片機這種簡單的小板子推薦使用國產的LCEDA。AltiumDesigner更專業,但是是收費軟件,替代方案為KiCAD。

STM32功能模塊比較多,如果全部都學的話自然是最好的,但是怕單單是學習慢慢的會覺得無趣(看視頻教程、分析源碼、自己實現壹遍、接著開始下壹個知識點也是上述三個步驟),久了怕人會堅持不下來,漸漸的消磨了學習的激情。因此,學習STM32我建議以項目為導向,當然壹些基本的GPIO、中斷、i2c、LCD、Touch、ADC、TIMER等外設還是要先熟悉的。

既然以作品為導向,那自然也就需要自己打板了。打板子的,最近嘉立創在搞活動,真的好便宜呀,5元5片,全國包郵。打板的話,需要學習下AltiumDesigner軟件,從此開始制作屬於自己的小玩意。AD的資料網上也很多。我是看的郭天祥的AD6.9視頻入門的。目前國產的立創EDA出了專業版,畫畫簡單的電路板還是沒有什麽問題的。

3、提高課程(Linux)

單片機學的差不多,就可以開始嵌入式Linux學習了,仔細細分的話可以細分為嵌入式Liunx驅動開發和嵌入式Linux應用開發。

3.1Ubuntu入門

安裝Ubuntu,學習Linux基礎使用,我是看慕課網的Linux達人養成計劃系列視頻入門的,重點學習下以下內容:

Linux基本操作,常用命令。

LinuxC編程,能夠使用gcc進行編譯。

Makefile,推薦陳浩《跟我壹起寫Makefile》。

Shell腳本。

感興趣入門下Python腳本。

3.2Linux驅動

有了Linux使用基礎,開始學習處理器,s3c2440處理器,購買開發板學習,推薦韋東山視頻,跟著韋東山走,壹期,二期,三期,畢業班視頻。

主要的學習內容有:

裸機驅動,就理解為單片機就好了,性質是壹樣的,只不過這裏不像51和STM32使用IDE進行編譯和鏈接,而是自己使用交叉編譯工具配合Makefile手動的編譯鏈接。uboot入門,學習通用的引導流程,熟悉ubootcmd,bootcmd,環境變量,flash燒寫等。

kernel驅動,這裏的kernel驅動和裸機驅動還是很大區別的,單片機驅動相對來說說僅僅只是看懂SOC手冊,配置寄存器,但是內核驅動往往為了兼容大量的SOC主控,大量的外設廠商,存在壹層軟件抽象。在內核中,我們稱之為子系統。子系統有很多內容,選自己工作相關的仔細研究即可,切勿貪多嚼不爛。

3.3Linux驅動移植

rootfs制作,基於busybox制作內核文件系統。

uboot移植,kernel移植。

4、提高課程(軟件)

有了壹定的嵌入式基礎後,後面在實際工作中,妳會發現,很多硬件強相關的驅動代碼都是由物料供應商提供。舉個例子,我之前在上海做手機開發,高通SOC方案驅動子系統非常的完整,有高通的壹套標準在裏面,而對應的手機物料供應商,比如LCD(屏幕)、TP(觸摸)、Sensor(攝像頭)、指紋、各類傳感器。

4.1數據結構

基本的隊列、鏈表、環形緩沖區這些是基本功了,建議自己實現壹遍。不要忘了我之前提到的,自己曾今寫過的代碼就是最好的筆記。gitee和github記得保留起來。這些代碼會經常使用到,在不斷的使用中,慢慢的修復缺陷,完善代碼的魯棒性。

4.2設計模式

推薦《HeadFirst》,我看的是Java語言的版本。可以初步學習下Java語法再看。代碼設計思想不受語言限制的,好書值得壹看。

5、積累與思考

5.1知識體系庫

慢慢的,當我進入壹個細分的領域,音視頻開發領域,就會發現,很多時候,不僅僅是熟練通用開發能力,即我上面提到的驅動開發、軟件業務開發這些技能。很多業務依賴於妳要懂專業知識可能得心應手,不然連代碼中的數據結構為什麽要如此設計都搞不明白。

因此但進入專業領域,可以嘗試慢慢的將平時積累的知識組織起來,慢慢的積累,最開始可能自己也是壹知半解,博客抄壹抄,官方協議文檔翻譯翻譯。但是知識就是這樣的,最開始沒有成體系之前,壹知半解很正常,壹旦到了壹定的量,熟悉後,壹旦知識串起來後,那種的融匯貫通的感覺是極其美妙的。

因此,建議平時學習的過程中,養成做筆記的好習慣。想要深入研究那壹方面後,可以不斷的積累學習,進行系統的整理,慢慢的等待融會貫通的那壹日到來就可。我目前使用的語雀知識庫,私人服務器搭建的是showdoc文檔庫。

5.2文檔規範&代碼模塊化(組件化)

不難發現,很多開源軟件都配有詳細的文檔,從最簡單的介紹這個軟件是什麽,有什麽用,該怎麽用,到註意事項,都寫得壹清二楚。甚至有的開源軟件還會介紹內部的實現細節。

再參考我之前提到的,自己曾今寫過的代碼就是最好的筆記,我們可以不斷的完善自己曾今寫過的代碼,慢慢的將獨立功能的代碼模塊單獨出來。方便自己以後在不同的項目復用。

復用的話,畢竟好記性不如爛筆頭,代碼核心思想,壹個月兩個月還能記得,時間久點別說核心思想了,可能連使用都不太記得怎麽用了。這個時候就意識到了,代碼配套文檔介紹的重要性。畢竟在代碼剛開發完成的時候,趁著思路清晰的時候,把文檔寫掉,註意事項記錄的清清楚楚,明明白白後,後面復用將會方便很多。