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    通俗讲解单片机、ARM、MUC、DSP、FPGA、嵌入式错综复杂的关系

    首先,“嵌入式”这是个概念,准确的定义没有,各个书上都有各自的定义。但是主要思想是一样的,就是相比较PC机这种通用系统来说,嵌入式系统是个专用系统,结构精简,在硬件和软件上都只保留需要的部分,而将不需要的部分裁去。所以嵌入式系统一般都具有便携、低功耗、性能单一等特性。 然后,MCU、DSP、FPGA这些都属于嵌入式系统的范畴,是为了实现某一目的而使用的工具。 MCU俗称”单片机“经过这么多年的发展,早已不单单只有普林斯顿结构的51了,性能也已得到了很大的提升。因为MCU必须顺序执行程序,所以适于做控制,较多地应用于工业。而ARM本是一家专门设计MCU的公司,由于技术先进加上策略得当,这两年单片机市场份额占有率巨大。ARM的单片机有很多种类,从低端M0(小家电)到高端A8、A9(手机、平板电脑)都很吃香,所以也不是ARM的单片机一定要上系统,关键看应用场合。 DSP叫做数字信号处理器,它的结构与MCU不同,加快了运算速度,突出了运算能力。可以把它看成一个超级快的MCU。低端的DSP,如C2000系列,主要是用在电机控制上,不过TI公司好像称其为DSC(数字信号控制器)一个介于MCU和DSP之间的东西。高端的DSP,如C5000/C6000系列,一般都是做视频图像处理和通信设备这些需要大量运算的地方。 FPGA叫做现场可编程逻辑阵列,本身没有什么功能,就像一张白纸,想要它有什么功能完全靠编程人员设计(它的所有过程都是硬件,包括VHDL和Verilog HDL程序设计也是硬件范畴,一般称之为编写“逻辑”。)。如果你够NB,你可以把它变成MCU,也可以变成DSP。由于MCU和DSP的内部结构都是设计好的,所以只能通过软件编程来进行顺序处理,而FPGA则可以并行处理和顺序处理,所以比较而言速度最快。 那么为什么MCU、DSP和FPGA会同时存在呢?那是因为MCU、DSP的内部结构都是由IC设计人员精心设计的,在完成相同功能时功耗和价钱都比FPGA要低的多。而且FPGA的开发本身就比较复杂,完成相同功能耗费的人力财力也要多。所以三者之间各有各的长处,各有各的用武之地。但是目前三者之间已经有融合的态势,ARM的M4系列里多加了一个精简的DSP核,TI的达芬奇系列本身就是ARM+DSP结构,ALTERA和XINLIX新推出的FPGA都包含了ARM的核在里面。所以三者之间的关系是越来越像三基色的三个圆了。 一言以蔽之“你中有我,我中有你”。 硬件工程师学习从何开始? 单片机:通常无操作系统,用于简单的控制,如电梯,空调等。 dsp:用于复杂的计算,像离散余弦变换、快速傅里叶变换,常用于图像处理,在数码相机等设备中使用。 arm:一个英国的芯片设计公司,但是不生产芯片。只卖知识产权。 fpga:现场可编程门阵列,以硬件描述语言(Verilog 或 VHDL)所完成的电路设计,可以经过简单的综合与布局,快速的烧录至 FPGA 上进行测试,是现代 IC 设计验证的技术主流。 嵌入式 是相对于台式电脑而言,系统可裁剪,形态各异,可能体积、功耗、成本受限、实时性要求高,如示波器,手机,平板电脑,全自动洗衣机,路由器、数码相机,这些设备中,虽然看不到台式机的存在,但是都有一个或多个嵌入式系统在工作。 根据对象体系的功能复杂性和计算处理复杂性,提供的不同选择。对于简单的家电控制嵌入式系统,采用简单的8位单片机就足够了,价廉物美,对于手机和游戏机等,就必须采用32位的ARM和DSP等芯片了。FPGA是一种更偏向硬件的实现方式。 所以要通过学习成为硬件工程师,要从单片机开始,然后学习ARM和DSP之类。 市面上七大主流单片机的详细介绍 单片机现在可谓是铺天盖地,种类繁多,让开发者们应接不暇,发展也是相当的迅速,从上世纪80年代,由当时的4位8位发展到现在的各种高速单片机。 各个厂商们也在速度、内存、功能上此起彼伏,参差不齐~~同时涌现出一大批拥有代表性单片机的厂商:Atmel、TI、ST、MicroChip、ARM…国内的宏晶STC单片机也是可圈可点… 下面为大家带来51、MSP430、TMS、STM32、PIC、AVR、STC单片机之间的优缺点比较及功能体现…… 51单片机 应用最广泛的8位单片机当然也是初学者们最容易上手学习的单片机,最早由Intel推出,由于其典型的结构和完善的总线专用寄存器的集中管理,众多的逻辑位操作功能及面向控制的丰富的指令系统,堪称为一代“经典”,为以后的其它单片机的发展奠定了基础。 51单片机之所以成为经典,成为易上手的单片机主要有以下特点: 特性: 1.从内部的硬件到软件有一套完整的按位操作系统,称作位处理器,处理对象不是字或字节而是位。嵌入式物联网等系统学习企鹅意义气呜呜吧久零就易,不但

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    ZCU102 休眠到内存(suspend-to-ram)对DDR复位信号的设计

    Xilinx的开发板ZCU102支持休眠到内存(suspend-to-ram)。休眠到内存时,DDR进入自刷新,MPSoC被关电,完全不耗电。唤醒时,MPSoC根据外部输入信号判断出不是上电启动而是休眠,就从DDR读出系统状态,恢复系统。 MPSoC启动时,它的DDR控制器会驱动DDR的复位信号,有可能破坏DDR里的数据。为了避免这种情况,需要对DDR复位信号进行特殊设计。 在开发板ZCU102上,DDR复位信号由外部单片机MSP430和MPSoC联合控制,两个的控制信号经过SN74AUC1G32(2输入或)再连接到DDR内存条。MSP430的信号有下拉,缺省情况下只由MPSoC控制DDR复位信号。如果需要支持休眠到内存(suspend-to-ram),MSP430控制I2C芯片输出高,相当于屏蔽了DDR复位功能,使DDR内存条一直不被复位。

    03

    MSP430的学习(3)

    MSP430单片机具有基本定时器(Basic Timer1),经常用于低功耗当中,他工作的目的就是支持软件和各种外围模块工作于低频率 低功耗条件下。通过对SMCLK或者ACLK进行分频,向其他外围模块提供低频控制信号。      Bacis Timer1有两个计数单元(BTCN1 BTCN2和一个控制单元BTCTL。他可作为两个独立的8位定时器或一个16位定时器。      一:Basic Timer1的寄存器      同过控制仅存器的设置可以对计数单元BTCNT1 BTCNT2进行软件控制。当出现异常状况时,该寄存器各位保持原状态。用户程序在Basic Timer初始化期间来设定操作条件。     1:BTCTL控制寄存器:其信息决定了Timer1的运行状况。SSEL用来选择ACLK或MCLK,DIV决定是否对选定的时钟信号分频。FRFQ1  FRFQ0选择4个BTCNT1 的输出之一作为LCD的信号。IP0 IP1 IP2决定中断标志BTIFG置位的间隔时间,也就是基本定时器BTCNT2的定时间隔。     2:计数单元BTCNT1 BTCNT2     BTCNT1对ACLK分频。LCD驱动的桢频率从计数器高4位输出中选择。最高位可以作为BTCNT2的时钟输入。BTCNT2对输入时钟分频,输入时钟可以为ACLK MCLK ACLK/256,中断周期由BTCTL的IP2~IP0位中选择8个输出之一。     二:Basic Timer1的中断     BTIE位于IE2.7,BTIFG位于IFG2.7

    03

    c语言智能车跑道检测程序,基于金属检测的智能循迹小车设计

    摘 要: 为解决当前循迹小车存在性能稳定性差的问题,提出一种基于金属检测的智能循迹小车设计方法。采用LDC1000设计一种金属循迹智能小车,介绍系统总体设计框架、硬件设计和软件设计。采用STM32单片机处理LDC1000电感数字转换器采集的路面信息,并通过串口通信将数据传给STC51单片机,由51单片机对数据进行处理,实现对报警、显示及电机驱动模块的控制,从而使小车能够沿着金属铁丝轨迹自动行驶,实现小车自动寻迹的目的。试验结果表明,整个系统的电路结构简单,性能稳定,实现了预期的智能小车循跡功能,具有很高的应用性。

    02

    2020-03-28

    电赛准备 电赛的每个题目均有硬件设计与软件设计 (1)电路特性测试仪输出 1kHz正弦波信号,自动测量并显示该放大器的输入电阻。输入电阻测量范围1k0 -50k2,相对误差的绝对值不超过10%。硬件要求:电源题、通信高频题 (2)电路特性测试仪输出 IkHz 正弦波信号,自动测量并显示该放大器的输出电阻。输出电阻测量范围500 SkQ,相对误差的绝对值不超过软件要求:仪表题、控制题10%。 (3)自动测量并显示该放大器在输入 1kIz频率时的增益。相对误差的绝算法要求:新元素、通信题对值不超过10%。 (4)自动测量井 显示该放大器的频幅特性曲线。显示上限频率值,相对误专业背景要求:通信题、高频题差的绝对值不超过259% 2.发挥部分机械结构要求: 控制题 (1)该电路特性测试仪能判断放大器电路元器件变化而引起故障或变化的原因。任意开路或短路RI -R4中的一个电阻,电路特性测试仪能作品工艺要求:通信题、仪表题、高频题(2)任意开路 C1-C3中的一个电容,电路特性测试仪能够判断并显示故够判断并显示故障原因。障原因。每个题目具有基本要求与发挥要求(3)任意增大 C1-C3中的一个电容的容量,使其达到原来值的两倍。电路特性测试仪能够判断并显示该变化的原因,(4)在判断准确的前提下, 提高判断速度,每项判断时间不超过2秒。需要完成完整作品,具有稳定性。 每个赛题均有多个功能模块 单步调试:各单元电路模块功能,指标参数等 整体联调:系统供电,级间匹配,通信接口等 整体联调之后优化设计:减少分布参数、接插件选择、测试接口等 题目调试对仪器掌握能力要求高:通信题、高频题题目 需辅助上位机调试工具:四旋翼,控制题题目 单元电路较多:通信题、电源题调试整合系统需要实践动手,更应重视理论指导电路设计-电路原理图设计掌握电路设计软件使用(例如Iceda、Altium Designer )工程文件管理要清晰、图纸要规范、有说明记录文档熟悉电路仿真软件使用(Multisim, TINA)相关赛题方向软件设计工具(通信与高频) :(1)滤波器设计软件: filter solutions (高频无源)、TI在线(2)滤波器设计器(低频有源)(3) PCB特性阻抗计算器: TXLINE(4)电磁场仿真软件: Ansoft HFSS   控制题准备控制器:最小系统两块以上,高性能(ARM) 、低功耗(MSP430)都有。如果控制器性能一般,要结合集成的相关控制模块来完成题目功能传感器:传感器部分是控制题的关键外设 姿态:加速度、陀螺仪 图像:摄像头(CCD、CMOS等) 速度:编码器、霍尔等其他:红外、超声波、电感(LDC1314)、电容(FDC2214) 、电磁、地磁、声音、光、颜色、温湿度、压力等   执行器:电机。舵机、直流、步进、无刷(四旋翼必备) ,不同功率以及相关配套元件(例如直流电机加减速器,外部加轮胎) ,掌握电机的控制原理 其他:继电器、电磁铁、电磁阀、电感线圈等电磁相关机构等 机械结构设计驱动:执行器与传感器的驱动配置电路电源:各部分有效供电 通信:蓝牙、WiFi等 人机接口:键盘、液晶等 电赛是一次综合测试,对团队合作能力以及个人所掌握的知识要求极高,如果不能有效分工,默契配合,则无法完成如此巨大的工作量,如果个人基础不牢靠,就会需要大量的时间去查资料,甚至有时候对某些专业术语和知识点的了解不足,会导致整个团队卡在某一方面,无法继续下去。我每一次学习一个新的模块或新的知识点时,总感觉无从下手,需要大量的查找资料,以及各种调试,效率特别低,如果在电赛之前不能积累更多经验与模块的使用,会拖累团队。

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