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什么是嵌入式

  • 嵌入式即嵌入式系统，IEEE（美国电气和电子工程师协会）对其定义是用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置，是一种专用的计算机系统；

  • 国内普遍认同的嵌入式系统定义是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统；

  • 从应用对象上加以定义来说，嵌入式系统是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机械等附属装置。

  • 事实上，所有带有数字接口的设备，如手表、微波炉、录像机、汽车，机器人等，都使用嵌入式系统，有些嵌入式系统还包含操作系统

嵌入式芯片选型

单片机能搞定的：

  1. 共享单车的锁
    • 单片机 gps定位模块， NB-Iot模块放送定位消息到服务器， 服务器将密码发送到手机支付宝，手机蓝牙发送指令打开电磁锁
  2. 宿舍楼下刷卡开铁门
    • 单片机，读卡器，电磁锁
  3. 快递小哥扫快递二维码
    • 单片机 屏幕 二维码技术
  4. 共享汽车开锁
    • GSM通信模块，电磁锁（基于汽车锁改造）

低端单片机搞不定的，用ARM架构，比如STM32，比如ARM+Linux+QT,比如安卓系统

  1. 人脸识别

    • 比如C51的摄像头，清晰度低，算法慢，准确率低

  2. 带人机交互的

    • C51，stm32配合屏幕，UI自定义底层UI风格体验差，开发量大
    • QT方案：通常基于Linux，STM32跑不了Linux，所以用nanopi,树莓派，2440等
    • 安卓的方案：基于安卓，高通的，华为海思的等

考虑因素：

  1. 可靠性、成本、体积、功耗等严格要求
  2. 功能和需求

硬件架构：

  1. ARM架构（stm32，高通，骁龙，海思，树莓派的Cortex-A53d等）
  2. Intel架构（i5,i7）
  3. X86架构 (AMD)
  4. MIPS架构
  5. PowerPC架构

注意：

  • stm32跑linux需要mmu模块，因为芯片是ARMV4内核
  • 带操作系统的芯片：海思方案，瑞芯微方案，移远方案
  • 驱动是针对操作系统来讲，与普通的裸机开发有不同【可否理解为逻辑的驱动只操作寄存器，而操作系统的驱动也是操作成寄存器但是要给应用层开放接口】

为什么学

学习目标依然理Linux系统，平台是ARM架构，也就是Linux-ARM开发经验

（arm指的是：平台所用CPU是ARM9处理器，linux指的是：运行的操作系统是Linux）

  • 蜂巢快递柜，配送机器人
  • 第三方介入库，比如刷脸支付和公交车收费设备需要集成支付宝sdk，提供的libalipay.so是Linux的库，设备必须跑Linux系统
  • 图像识别，音频，视频等领域的技术支撑也无法脱离linux系统
  • 人工智能设备通常需要更好的系统和更高的算力
  • 能跑Linux的一般为X86（intel公司），ARM，MIPS，PowerPC（ 苹果 ）等架构，而ARM市场占有率最大
    • 目前的PC架构绝大多数都是Intel的X86架构， X86结构的电脑无论如何都比ARM结构的系统在性能方面要快得多、强得多 。 但ARM的优势不在于性能强大而在于效率，ARM采用RISC流水线指令集，在完成综合性工作方面根本就处于劣势，而在一些任务相对固定的应用场合其优势就能发挥得淋漓尽致。

学什么

这个领域分为三个方向：

  • 应用开发：通常与产品的业务相关，比如智能家居的中控板，可以是c++QT，可以是c GTK，可以是Android页面，也可以是基于串口屏的UI交互，后台数据交互和系统交互都是基于Linux系统的，难点在于协议开发
  • 系统开发：主要任务为硬件工程师设计的产品板操作系统，比如uboot（内核启动程序），linux内核（kernel），文件系统等，一般为原厂招聘
  • 算法工程师：与数据模型相关

嵌入式为什么要引入操作系统

单片机： 软件 —— 硬件
嵌入式： 软件 ——操作系统——硬件

嵌入式是通过操作系统，间接控制硬件。

优点：

  • 软件移植性好。
  • 软件开发人员不需要懂硬件，极大地提高了开发效率。
  • 操作系统提供了很多开源的软件，工具，库。
  • 可以实现多任务。
  • 操作系统中有一些网络协议，因此嵌入式是可以上网的，提供了大量的网络资源，实现远程控制。

架构

ARM
DSP
FPGA

软件开发：给芯片写代码

硬件开发：比较好的方向如下

  • ARM、DSP、FPGA开发调试
  • 芯片，FPC柔性电路，集成电路
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