一、嵌入式基本概念
（一）嵌入式定义：以应用为中心，计算机技术为基础，软硬件可裁剪的专用计算机系统。
（二）计算机五大组成：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备
（三）软件：编程语言（C/C++）、操作系统（Linux文件、多任务、网络）、数据结构、数据库等
（四）硬件：51单片机、STM52、ARM
（五）软硬件可裁剪：加入需要的硬件/软件，将不要的硬件/软件裁剪掉（低功耗、低成本）
（六）计算机分类
1.通用计算机：PC、手机、平板
2.专用计算机：无人机、完成某项特定任务的计算机
（七）名词解释
1.CPU（中央处理器）：数据运算、指令处理，CPU性能越高，完成指令处理和数据运算的速度越快。
2.MCU（微控制器）：集成度比较高，将所有功能集成到芯片中，控制简单，低成本
3.MPU（微处理器）：集成度低，只有一块单独的CPU，需要接外设，存储模块，复杂领域，成本高
4.GPU（图形处理器）：图像处理，图形渲染，GPU性能越好，图形显示越好
5.NPU（神经网络处理器）：AI推理，硬件加速，神经网络处理（卷积运算）
6.FPU（浮点数运算单元）：完成浮点数运算和处理，大部分集中在CPU内部
7.DSP（数字信号处理器）：为了进行高强度数学运算的专用芯片
8.SOC（片上系统）：集成度高，将多个芯片（存储芯片、外设芯片）集成到一块芯片
（八）DMA
二、存储理解
（一）外存：主要存放程序、代码、指令，掉点数据不丢失，读写速度慢，低价
1.ROM：只读存储，如ARM内加载U-BOOT的ROM
2.Flash：掉电数据不丢失，电可擦写
①NOR Flash：像内存一样，允许对每个单元随机访问。CPU可以直接从NOR Flash中读取并执行代码，无需先复制到RAM中。
②NAND Flash：像硬盘一样工作。以"页"为单位进行读写，以"块"为单位进行擦除
（二）内存（DRAM）：主要存放程序运行过程临时变量，掉电数据丢失，读写速度快，高价
（三）Cache（缓存、存储CPU频繁使用的一些东西）：书桌（CPU）旁边的小车（Cache）里面放常用数据，避免一直远距离去书架（RAM）拿
三、三大总线
（一）地址总线（数据线数量确定可寻址范围）：地址总线是单向的，专门用于CPU向内存或I/O设备发送地址信息
1.bank是什么：内存芯片内部为了高效管理这个巨大空间而采用的一种结构
2.地址总线发送的信息一般为：Bank选择、行地址、列地址
3.隐藏延迟：行激活，要访问一个存储单元，必须先选中其所在的行，将整行数据读取到Bank的行缓冲器中。 这个过程，速度较慢。
4.Bank结构的优点：当一个Bank因行激活而无法访问时，内存控制器可以调度去访问其他已经就绪的Bank，
从而节省了CPU的等待时间。从宏观上看，延迟被有效隐藏，所以整体数据吞吐率得到显著提高。
（二）数据总线（一般称总线）：双向传输，可以由外部设备-->CPU,也可以由CPU-->外部设备
（三）控制总线：单向（一份部分是CPU输出命令，另一部分是外部设备输入给CPU的（如状态查询）），所以整体来看是双向。
（四）三者如何协同工作?（CPU从内存读取数据）
1.CPU通过地址总线发出地址，同时CPU通过控制总线发出（读）信号和内存访问信号
2.内存响应指令：内存芯片识别到自己地址，并收到读命令，查找对应地址的数据
3.数据传输：内存将对应数据通过数据总线发送给CPU，同时通过控制总线发送一个就绪信号
4.CPU接收数据：检测到控制总线的就绪信号，然后读取数据
四、GPIO（是一个系统）
（一）GPIO概念：通用输入/输出（输入模式和输出模式）
（二）物理引脚（硬件接口）
（三）内部寄存器（控制核心）：在每个 GPIO 引脚的背后，都对应着一组内存映射的寄存器
1.模式寄存器：决定这个引脚是输入、输出，还是复用为其他功能（如串口、I2C等）
2.数据寄存器：写入数据来控制输出电平，读取数据来获取输入电平
3.上下拉电阻寄存器：控制是否启用上拉或下拉电阻
（四）相关控制电路
1.驱动电路（输出缓冲器）
2.检测电路（输入缓冲器）
3.保护电路（防止过压、静电等）
五、中断
（一）概念
1.中断解释：CPU在执行一个任务时，被外界一个紧急任务打断，然后去处理这个紧急任务，处理完后回到原来任务继续工作。
2.中断源：打断CPU当前任务的事件/源头
3.中断源（（51单片机中5个中断源）分类：外部中断0与1，定时器中断0与1，UART（串口）
4.外部中断：单片机的引脚电平变化引发中断（INT0（P3-2），INT1（P3-3））
5.中断优先级：CPU处理中断任务时，会比较优先级，优先处理优先级高的任务（可配置优先级）
6.中断嵌套：处理一个中断时，里面再嵌套一个中断，51单片机只允许嵌套两层
（二）中断处理流程
1.中断源发出中断请求
2.检查CPU是否响应中断及该中断源是否被屏蔽
3.比较中断优先级
4.保护现场
5.执行中断服务函数（回调函数）
6.恢复现场
（三）中断向量表：一组指向函数的函数指针（中断处理函数的后面必须加上对应的中断向量）
六、定时器（独立模块，计数器本身为16位。与三大总线（数据8，地址16）没有关系）
（一）作用：都够产生一个精准的定时
（二）51单片机内有两个定时器，Timer0,Timer1，自增型定时器
（三）51单片机机器周期：CPU需要花费12个时钟周期才能完成一个最基本的操作，所以要12分频
（四）指令周期：计数器，执行自加所以一个指令周期即为一个机器周期
（五）8位自动重装载：虽然16位计数范围大，但是每次溢出后需要CPU重新赋值。8位自动重装载可以判断溢出次数实现大数据定时。
七、晶振
（一）51单片机
1.CPU工作主频：12MHZ（11.0592MHZ），外部晶振频率
2.时钟周期：CPU 的最小时间单位，由外部晶振或内部振荡器提供。CPU主频分之一。
3.机器周期：CPU完成一个基本操作（如取指、译码、执行）所需的时间，通常由多个时钟周期组成。12 时钟周期 = 1 机器周期（51单片机内）
4.指令周期：CPU完整执行一条指令所需的时间（一般1~4个机器周期）
（二）ARM（imx6ull开发板晶振为24MZ）
1.CPU工作主频：通过PLL（锁相环电路）倍频得到具体主频
2.定时器工作频率由配置得到
3.机器周期与指令周期概念淡化
八、蜂鸣器
（一）有源蜂鸣器：存在震荡源，通电后蜂鸣器会持续发出持续频率的声音
（二）不存在震荡源，通电后蜂鸣器不会持续发出持续频率的声音，通过电平周期性变化产生声音。
九、PWM（脉冲宽度调制）
（一）理解（开关灯）：通过快速开关电源，来控制输送给设备（如灯、电机）的平均功率。
（二）三个关键参数
1.占空比：一个周期内，开的时间占整个周期的百分比。
2.频率：频率需要足够快，快到你控制的设备（如LED灯、电机）无法跟上这个开关速度，从而产生一个"平均"效果。
3.电压/振幅：开的时候，电压是多少？通常是系统的逻辑电平（如5V， 3.3V）
（三）PWM利用
1.PWM的魅力在于，它用数字信号（只有开和关）轻松地实现了模拟信号（连续变化）的效果。
这带来了巨大优势：效率极高（开关时晶体管损耗很小）、控制简单、成本低。
2.led调光、直流电机调速等
十、通信分类
（一）按有线和无线分类
（二）按数据传输格式分类（串行和并行）
（三）有线通信区分
1.电气电平标准：定义了逻辑0和逻辑1用什么电压表示
①UART（TTL电平）：逻辑1 = 3.3V或5V，逻辑0 = 0V。传输距离短，通常在电路板内部或模块之间使用。
②RS-232：逻辑1 = -3V ~ -15V，逻辑0 = +3V ~ +15V。使用负逻辑和高电压，抗干扰能力强，传输距离较远（几米）
③RS-485：采用差分信号（用两根线A和B的电压差来表示0和1）。抗共模干扰能力极强，传输距离可达千米以上，支持多点通信（一个总线可挂多个设备）。工业领域广泛应用。
④CAN总线：也是一种差分信号，以其极高的可靠性和多主结构著称，是汽车和工业控制的基石。
2.通信拓扑结构（设备如何连接？）
①点对点：如UART、RS-232，只能在两个设备间通信。
②总线式：如RS-485、CAN，多个设备可以挂在一根总线上。
3.同步和异步
4.软件协议
①Modbus
②USB协议簇
（四）串口通信是什么？
1."串口"是一个广义概念，它描述了数据传输的方式（串行），但并未规定具体的电气电平。我们通常所说的"串口"特指基于UART协议的异步串行通信。
2.串口通信时序（TTL）
①空闲状态位高电平
②发送一个低电平表示起始位
③发送第一个bit（LSB），8个位结束
④发送校验位（奇校验、偶校验、无校验）
奇校验：1与数据位相加的和为奇数
偶校验：0与数据位相加的和为偶数
累加和校验
CRC校验
⑤停止位
3.波特率：每秒传输bit的数量，9600，115200
十一、通信方式
（一）单工：接收方和发送方固定，数据传输通过一很线，数据传输方式单一
（二）半双工：同一时刻数据只能单向传输，一根数据线
（三）全双工：两根数据线，所以同一时刻即可以收又可以发
十二、数据传输方式
（一）串行：一根数据线，bit按顺序逐个发送
（二）并行：多根数据线，同一时刻可发多个bit
十三、同步和异步
（一）异步：没有时钟线，通信双方通过约定发送速率发送和接收数据，如UART通信中的波特率
（二）同步：有时钟线，发送方使时钟线产生边沿发送数据，接收方检测边沿接收数据。
十四、上拉电阻（4.7~10k欧姆）：因为在输入模式引脚正常状态下高阻态（悬空）的，所以要加上拉或者下拉电阻，消除这种不确定性。