嵌入式是一个综合性系统,包括硬件、软件、机构等多个综合架构。本文是从嵌入式开发中提炼出一些基础性概念,以便初学者能够了解嵌入式开发开发过程,建构起自己的概念。
首先从硬件谈起,每当我们开始设计某一嵌入式系统都会从最小系统开始。单片机最小系统也称为单片机最小应用系统,是指使用最少的元件组成单片机可以工作的系统。单片机最小系统的三要素为:电源、晶振和复位电路。
1、电源规划图:
任何电子设备都需要供电,目前主流单片机的电源分别为5V和3.3V这两个标准。通过负载最大能量消耗以及变压电路自身消耗可以获取最终能源输入。嵌入式的最小系统电源设计并不复杂,但随着嵌入式系统越来越庞大,我们的电源设计会变得越来越复杂。
选用STC89C51,它需要5V的供电系统,上图是使用USB口输出的5V直流直接供电的,从图中可以看出,供电电路在40引脚和20引脚的位置上,40引脚接的是+5V,通常也称为VCC或VDD,代表电源正极,20引脚接GND,代表电源负极。
2、晶振
晶振,又叫晶体振荡器,从这个名字上就可以看出,它注定一生都要不停的振荡。它起到的作用是为单片机系统提供基准时钟信号,类似于部队训练喊口号的人,单片机内部所有的工作都是以这个时钟信号为步调基准来进行工作的,可以说晶振就是单片机的“心脏”。STC89C51单片机的18引脚和19引脚是晶振引脚,上图接了一个11.0592MHz的晶振(即每秒振荡11059200次),外加两个30pF的电容,电容的作用是帮助晶振起振,并维持振荡信号的稳定。
如果在晶片的两极上加交变电压,晶片就会产生机械振动,同时晶片的机械振动又会产生交变电场。
3、复位电路
复位最基本的目的就是使电路(主要是触发器)进入一个能稳定操作的确定状态(主要是触发器在在某个确定的状态),主要表现为下面两点:
①使电路在复位后从确定的初始状态运行:
● 上电的时候,为了避免上电后进入随机状态而使电路紊乱,这个时候你就需要上电复位了。
● 有时候,电路在某个状态下,你想或者别人要求你从电路的初始状态开始进行延时你的电路功能,这个时候你就要对你的电路进行复位,让它从最初的状态开始运行。
②使电路从错误状态回到可以控制的确定状态:
有的时候,你的电路发生了异常,比如说状态机跑飞了、系统供电炸了之类的,总之就是电路运行得不正常了,这个时候你就要对电路进行复位,让它从错误的状态回到一个正常的状态。