【单片机基础】入门知识

1.从电路到集成电路

1.1 电路
	物理课的电学知识，直流电，交流电，当电路，负载，构成一个回路形成电路
	基尔霍夫电压定律
	基尔霍夫电流定律
	欧姆定律
	功率，体积，功能
	趋势 ： 功率越小（越来越省电），体积越小，功能越多，工作电压越低，待机时间长
	CPU : 电压1.2v, 1.1v ，  IO电压为 5V
	
1.2 微器件的出现
	电路的核心：开关控制（用电来控制一个开关开和关，三极管），
	倍率控制（2A的电流-> 200mA，电流控制电流源，电流控制电压源）
	电子管，晶体管，所有元器件的变小，导致集成电路的出现
	
1.3 集成电路的出现
	IC ( Intergrated circuit) 集成电路
	集成电路就是使用微器件为积木搭建具有一定功能的电路板
	加法器，一边输入2，一边输入4 得出结果 6
	然后有了微器件，集成电路的体积变小，一致变小，最后能小到 mm级别和 um级别。
	用炉料外壳封装起来，就行做成了IC芯片。
	芯片也叫（IC,也叫集成电路）其实就是：里边是塑料，外边是绝缘体壳（塑料，聚酯纤维）
	研究芯片，就是研究引脚，设计芯片在设计制造时就已经设计好的！

2.计算机的核心设备CPU

CPU 就是 一块超大规模的集成电路
CPU ( Central Processing Unit ) 中央处理器
CPU = 运算器（逻辑+-x /） + 控制器 (LED的点亮，蜂鸣器的高低电平使其工作)
CPU = ALU （逻辑控制单元） + Cache + BUS （总线）
CPU = 汇编指令+ 寄存器， C语言会变成汇编语言！

DSP： 偏向于运算的CPU , 控制弱
单片机： 控制强，运算弱

CPU的工作原理：CPU通过总线从存储器取出指令到内部，然后编译执行的过程
指令： 指令码 + 数据
对CPU的编程，就是对寄存器的编程！
对单片机变成，就是对CPU写指令序列！

3.单片机的定义

计算机的三大组成部分：CPU , 内部存储器，IO（输入，输出）
触摸屏，鼠标，键盘就是输入，声卡，显示器为输出到设备上
内部存储器：计算机工作时的辅助器件
单片机属于计算机的一种
单片机的结构框图分析（类似下图）

画出来的示意图，从结构的角度来讲（Block background）, 
方块是组成器件，箭头是表示总线
CPU 处于单片机系统的核心位置，别的模块都通过总线和CPU进行通信，别的模块之间一般
没有总线直接相连，有时候2个互相联系的模块也会有总线直接相连
内部存储器有很多种： SRAM , 闪存 ，DROM
IO 其实就是芯片上的引脚
不同的单片机，IO 的功能不同，IO的数量不同
单片机的这台计算机的所有零部件都做在了IC内部，并出厂的时候都定义好了

MCU（微控制单元），单片微型计算机， 也叫单片机

4.ROM与RAM

计算机中的存储器分为2种
1.内存：跟cpu接轨比较紧密，内存可以直接被cpu访问，内存可以按照字节的单位来随机访问，
程序运行离不开内存，程序中的变量定义都在内存中的： 容量小（速度快）
2.外存：跟CPU接轨比较远，外存不可以和cpu直接交互，外存一般以块来访问，
不能以字节单位随机访问。（容量大，速度慢）

ROM： Read Only Memory ( 只读存储器 )  ，只能读不能写，实际上世界上不存在只能读不能写的器件，
ROM的这里只读的意思是，程序运行时只能通过程序本身的操作去读而不能写！
单片机用来存储用户烧录的程序固话到单片机里，数据不会丢失
烧录的过程其实就是写ROM的，程序运行的时候不能写ROM
烧录程序通过烧录器实现
Storage： 存储器，用来仓库存储东西
ROM 就有点像外存，计算机有不同的设计
单片机：直接ROM 把程序直接功能CPU运行，不用经过内存

RAM ： Read Access Memory ( 随机访问存储器 )
Memory : 也叫存储器，内存
Memory 的种类，SRAM（静态内存） 和 DRAM（动态内存） ,
单片机是：SARM , 嵌入式和PC 是DRAM 

单片机的ROM 是Flash 是闪存。Flash 是一种内存的制作工艺
单片机的RAM 是SRAM
这两个构成了单片机的存储器

ROM  用来存储，运行时从ROM 中读取一条一条的指令运行，指令运行过程中的临时数据放在RAM中
ROM 是放在程序的
RAM 是放数据的

5.单片机的工作原理.

CPU，存储器，IO 在工作的时候在干啥
CPU（运算和控制）干活怎么干，放在存储器中，ROM是存程序，RAM是放数据，IO 是输入输出的
统一时钟节拍
什么叫同步？ 跑步1212121节拍，好多个独立的部分按照同一个节奏来工作，以此实现配合
什么叫异步？各自干各自的，
单片机的各个模块之间的工作，CPU和存储器和IO和单片机的其他东西这些模块之间，
是通过统一的节拍来同步工作，这个统一的节拍就叫做单片机的始终 
（例如：-_-_-_-_- 高低电平的方式，t1为低电平，t2为高电平 , t1=t2 = 1s 则始终节拍为1秒）
这个时钟节拍对单片机很重要，单片机内部在一个始终节拍中只能做1件事情。
.所以单片机要发现一些变化或者做一些事情，最小的时间单位就是1个时钟节拍。
单片机的时间单位都是时钟节拍的整数倍！
单片机的cpu，存储器，Io等都是以时钟节拍来工作的。 （晶体震荡器 和 晶振电路）就会产生时钟信号。
时钟周期的长短和时钟节拍快慢，影响了单片机的速度，所以这个时钟就叫做单片机的主频！

6.外设和内部外设

什么叫外设（英文：Peripheral）属于单片机中的模块。
单片机除了cpu，IO，储存器的设备例如：串口控制器
早期的单片机功能很弱小，不具备很多功能，譬如串口通信功能，只能外部扩展一些外部设备结合起来一起工作，这个结合的方式是做到一块电路板上用导线连接起来。
后期集成电路的发展，我们就把一些常用的外设直接集成到单片机内部了。称为内部外设

7.单片机与电路板

什么是电路板（PCB） printed ciruit borad, 基板的材质一般是FR4(玻璃纤维)，
一定要考虑阻燃性，有一些韧性，同时不能导电。
电路是印刷在表面的，PCB版是多层的，一层一层粘起来的，单面板（只有一层），
双面板（2层、4层版，8层，12层），12层，16层已经特别高了！双层和4层多
印刷电路：在不导电的基板上印刷一层导电物质（铜），使用掩模（把电路部分盖住），
放到硫酸和铜就会发生反应，保留下电路部分，最终形成电路板，为了避免外部导电和氧化，
在外部在覆盖一层油墨，覆盖油墨的时候要漏出焊接点（焊接点有2种，一种插针式和贴片式）。
为了方便焊接一般是会做镀锡。
PCB 作用是：骨架和连接；
什么是芯片，里边是半导体电路，外面是塑料绝缘壳，里边的电路通过芯片的引脚接出来，进行通讯，.
和电路板是一样的，只是里边用的都是微器件。
我们总体对一个电子产品设计？芯片+电路板的方式，能做到芯片的尽量往芯片里放，功率大的不能往里放！

8.软件和硬件的区别

技术不变成产品，是不值钱的。
硬件是产品的载体
软件是产品的思维
品牌效应，苹果的产品（硬件和软件都做的很好）

硬件工程师：

1. 电路图的设计和分析
2. 原件选择和参数确定
3. PCB板的设计和焊接，调试
4. 生产跟踪和问题解决

软件工程师：

1. 初级软件工程师，辅助测试，写代码，维护
2. 中级软件工程师，独立工作，产品负责，解决bug
3. 高级软件工程师，需求分析，框架设计，团队管理
4.在向上的话就转方向销售，或者管理等（潜力大很多，成长路线是非常好）

10.datasheet的重要性

1. 什么是 datasheet  为数据手册（DS18B20 温度传感器），描述了这个芯片和器件的物理参数
电学参数，时序图，编程的重要信息

11.原理图和PCB图

原理图？电路原理设计图，就是用符号来绘制出的电路连接的逻辑图。
平时的电路图就是原理图。原理图不是实物。是由线条，方框，圆圈，数字，字母组成，
看懂符号对应的电路实物就能看懂原理图。表达电路连接的逻辑。

直线 ：表示导线，用来连接原件
方框 ：表示器件，IC，插座等
编号： 每个器件都有个编号，芯片类型的器件还会有一个名字，原理图的中的每个器件都有个编码，
如IC都用Un（U1,U2等），电容用Cn标识（C1,C2等）
参数值：比如电容的容量，电阻的租值 ，|| 薄膜电容，|（ 电解电容，帽子为开关，
https://jingyan.baidu.com/article/ceb9fb1092f7918cad2ba016.html

PCB图
先设计原理图，然后根据原理图画出PCB图
PCB图是原理图和实际器件结合生成PCB结构的图纸，给厂商做电路板

BOM表（ Bills of  meterials） 物料表，物料表示整个电路的一张清单。
BOM表是研发的硬件工程师给生产部门来备料的。BOM表中的每个物料记录和对应的物料的编号。

12.需要用到什么开发工具

软件开发工具
  ● kel 4 单片机的主要工具， 51 单片机好多年之前的东西
  ● 烧录软件：STC-ISP，PZISP

学习视频地址：
https://ke.qq.com/course/265561?taid=1860438098971993