單片機(jī)功能如何通過(guò)程序表達(dá)出來(lái)

ID:109892 · 發(fā)表于 2016-5-12 20:26

請(qǐng)問(wèn)各位大神我想知道單片機(jī)的功能如何通過(guò)程序表達(dá)出來(lái)，主要是如何設(shè)計(jì)函數(shù)結(jié)構(gòu)把功能表達(dá)出來(lái)、

ID:120375 · 發(fā)表于 2016-5-12 20:51

作者：肖木木
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任何計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都是軟件和硬件的結(jié)合體，如果只有硬件而沒(méi)有軟件，則硬件是沒(méi)有靈魂的軀殼；如果只有軟件沒(méi)有硬件，則軟件就是一堆無(wú)用的字符。在底層硬件的基礎(chǔ)上，操作系統(tǒng)覆蓋一層驅(qū)動(dòng)，屏蔽底層硬件的操作，通過(guò)特定的軟件接口去操作底層硬件，用戶在用戶空間可以很容易的把軟件設(shè)計(jì)目標(biāo)放在策略與需求上，可以很方便的屏蔽掉底層實(shí)現(xiàn)，從而很好的完成客戶功能需求。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是軟件和硬件的結(jié)合體。而軟件又分為應(yīng)用層軟件和驅(qū)動(dòng)層軟件。驅(qū)動(dòng)層軟件是應(yīng)用層軟件和底層硬件的紐帶。通過(guò)驅(qū)動(dòng)層軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)底層硬件屏蔽。

在裸機(jī)時(shí)代，比如單片機(jī)系統(tǒng)，程序員往往是直接操作硬件寄存器，直接設(shè)置硬件。而在Linux操作系統(tǒng)中，硬件驅(qū)動(dòng)程序中實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件直接操作，而用戶空間，通過(guò)通用的系統(tǒng)調(diào)用接口，實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件操作，應(yīng)用程序沒(méi)有直接操作底層設(shè)備，通過(guò)posix標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用程序的系統(tǒng)調(diào)用往往是被規(guī)定和限值，用戶只能通過(guò)規(guī)定的接口實(shí)現(xiàn)對(duì)底層硬件的操作，導(dǎo)致了應(yīng)用程序在類UINIX操作系統(tǒng)具有非常好的可移植性。

圖2.1 直接操作硬件程序

上圖2.1 是裸機(jī)時(shí)代，應(yīng)用程序和硬件操作糅合在一起，應(yīng)用程序和硬件操作高度耦合的框圖，上述代碼一般很難有良好的代碼互用和移植性。往往從一個(gè)平臺(tái)移植到另一個(gè)平臺(tái)，甚至是同一平臺(tái)不同硬件配置都要求很大的代碼改動(dòng)，另外從應(yīng)用層來(lái)說(shuō)，應(yīng)用與驅(qū)動(dòng)高度耦合，應(yīng)用程序也幾乎難以移植，甚至說(shuō)是沒(méi)有應(yīng)用程序概念，原因在于應(yīng)用與驅(qū)動(dòng)的糾纏不清。

圖2.2 無(wú)操作系統(tǒng)應(yīng)用程序和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序關(guān)系

上圖2.2所示，良好的裸機(jī)代碼框架，設(shè)備驅(qū)動(dòng)層和應(yīng)用層之間有良好的分層思想，用戶可以較好的實(shí)現(xiàn)策略和需求，例如：客戶要求實(shí)現(xiàn)流水燈程序，程序員在底層機(jī)制實(shí)現(xiàn)(硬件操作)的基礎(chǔ)下，可以充分在用戶應(yīng)用程序中把主要精力方法流水燈的實(shí)現(xiàn)，即策略。但是在良好的裸機(jī)程序設(shè)計(jì)，代碼移植性可能從一個(gè)平臺(tái)移植到另外一平臺(tái)只需要修改少量的底層驅(qū)動(dòng)，例如：LED_ON()的實(shí)現(xiàn)。但是在用戶空間，沒(méi)有系統(tǒng)調(diào)用概念，函數(shù)接口千差萬(wàn)別。應(yīng)用程序移植性差。

圖2.3 Linux系統(tǒng)調(diào)用框圖

操作系統(tǒng)中，需求決定應(yīng)用程序，通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用，調(diào)用底層驅(qū)動(dòng)，此外，在驅(qū)動(dòng)程序中，把一部分公用的驅(qū)動(dòng)接口抽象出來(lái)，如此，程序員只需修改很少量的驅(qū)動(dòng)資源，形成特定的驅(qū)動(dòng)框架。導(dǎo)致用戶只需添加專用的硬件屬性作為平臺(tái)資源，在內(nèi)核中獲取資源，大大解放了設(shè)備驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)，提高了設(shè)備驅(qū)動(dòng)的通用型。在用戶空間，由于遵循posix標(biāo)準(zhǔn)，類UNIX操作系統(tǒng)中，所有操作接口基本一樣，從而方便了應(yīng)用程序的移植，應(yīng)用程序幾乎不要做修改。如圖2.3所示。

Linux操作系統(tǒng)對(duì)于所有的硬件都是當(dāng)做一個(gè)文件來(lái)操作：一切設(shè)備皆文件。Linux設(shè)備文件一般分為字符設(shè)備，塊設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。在Linux系統(tǒng)中，除了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之外，所有的設(shè)備都被映射到Linux的文件系統(tǒng)中。如圖2.4所示。

圖2.4 Linux操作系統(tǒng)與應(yīng)用程序關(guān)系

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講講51，linux，安卓之間的差別。先申明一下，我是實(shí)際工作中沒(méi)有使用過(guò)單片機(jī)，我使用單片機(jī)僅僅是用來(lái)參加全國(guó)電子設(shè)計(jì)大賽。工作主要在android driver這一塊。我們這一行很多人說(shuō)單片機(jī)是有瓶頸的，我也不是很清楚。但是實(shí)話實(shí)說(shuō)，這鳥(niǎo)東西太簡(jiǎn)單了，沒(méi)啥技術(shù)含量的，你要之后android的龐大。

歡迎點(diǎn)贊。后面會(huì)說(shuō)說(shuō)android，linux，51,32單片機(jī)之間的聯(lián)系與學(xué)習(xí)方法，雖然我也是菜鳥(niǎo)，如果你現(xiàn)在看不懂也沒(méi)關(guān)系，有個(gè)映像就行。以后就有方向去學(xué)習(xí)了。想當(dāng)初我真的是一個(gè)人孤孤學(xué)習(xí)linux

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補(bǔ)充一個(gè)：?jiǎn)纹瑱C(jī)要點(diǎn)亮一個(gè)led等，同樣在安卓上你點(diǎn)亮一個(gè)燈也要驅(qū)動(dòng)的，不然怎么亮呢，只是我們只看到了app。背后驅(qū)動(dòng)，怎么實(shí)現(xiàn)的，安卓架構(gòu)，跟單片機(jī)有啥區(qū)別，相同的地方。其實(shí)手機(jī)arm芯片跟單片機(jī)都是嵌入式微處理器，單片機(jī)叫做微控制器。高通，mtk啥的也是嵌入式微處理器～都是一樣的～但是難度你想想看就知道了。

51單片機(jī)大家都知道了，裸機(jī)，直接操作硬件，直觀，簡(jiǎn)單，沒(méi)有框架，沒(méi)有系統(tǒng)。

STM32，可以學(xué)習(xí)一下RTOS了，實(shí)時(shí)的小系統(tǒng)，ucos II等等許多實(shí)時(shí)系統(tǒng)，STM32+ucos II這種組合學(xué)習(xí)方式還是挺好的。STM32比較難的在我印象中一個(gè)是時(shí)鐘樹(shù)，因?yàn)槲覀儚?1，沒(méi)有時(shí)鐘樹(shù)的概念12M晶振，時(shí)鐘不要你配置，而比較新的ARM框架，外設(shè)都是有時(shí)鐘的。可能剛剛接觸概念不是很清楚，但是也是很簡(jiǎn)單的。另外一個(gè)是定時(shí)器，什么輸入捕獲模式，定時(shí)器模式，編碼器模式。。。。。強(qiáng)大的多，比起51。總的來(lái)說(shuō)還是簡(jiǎn)單的。因?yàn)槭菦](méi)有框架的原因，代碼量真的很少。你要知道，MTK android 5.1 所有的東西加起來(lái) 10G多，包括bootloader，linux kernel，android framework ，定制的部分。等等。我們接觸的就那些目錄，當(dāng)你去看C++，java代碼時(shí)，你就知道面向過(guò)程的代碼真的很容易看。可能有些朋友不知道android的框架，以及android 與linux之間的關(guān)系，以及l(fā)inux驅(qū)動(dòng)與裸機(jī)的關(guān)系，聯(lián)系與區(qū)別。你現(xiàn)在只要知道linux驅(qū)動(dòng)比較大，android框架更大。單片機(jī)簡(jiǎn)單。單片機(jī)一般是C語(yǔ)言，而android一般涉及三種語(yǔ)言：底層linux內(nèi)核C，中間的JNI層是C++，framework和app是java。

學(xué)過(guò)51單片機(jī)的朋友知道，我們要點(diǎn)亮一個(gè)LED燈，是這樣子的P0 = xxx ，我們就點(diǎn)亮了一個(gè)，好。一燒寫(xiě)，好，燈亮了。linux，上我們要亮一個(gè)燈，有點(diǎn)難了，有了操作系統(tǒng)，沒(méi)那么容易了。一般人搞不定了。好，到android，更加難了。但是你想一想手機(jī)芯片也是ARM。亮燈這種肯定都是CPU的管腳操作。上了系統(tǒng)了，難了，點(diǎn)個(gè)燈都費(fèi)勁的。本質(zhì)上是一樣的。很多人都知道單片機(jī)有瓶頸的。原因是會(huì)點(diǎn)硬件，會(huì)點(diǎn)C，輕輕松松就可以亮燈的。入門(mén)容易。

我舉一個(gè)小的例子說(shuō)明一下51，linux，android三者的之間的差別。你就知道是啥區(qū)別。下面是51單片機(jī)：

大概是這樣:

帳號(hào)		自動(dòng)登錄	找回密碼
密碼			立即注冊(cè)

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