嵌入式系统是现代许多电子设备和智能系统的核心,掌握嵌入式系统意味着能够设计和开发出更加智能的产品。本文为所有想进入嵌入式领域的初学者提供完整系统的学习路线图,帮助你按照“MCU➡RTOS➡嵌入式”的顺序从入门到高级,掌握嵌入式开发的精髓。
第一级微控制器
微控制器是嵌入式学习的基石,因为它将处理器、存储器和输入输出接口集成在单个芯片中,提供完整的微计算机系统,特别适合面向控制的应用。它还具有低成本、紧凑、低功耗的特点,可以直接与外界交互并执行预定义的控制逻辑。它是掌握嵌入式技术不可或缺的起点。
在 MCU 的学习阶段,我们建议从 MCU 入手。MCU 是目前市场上最受欢迎、应用最广泛的 32 位微控制器之一,尤其在嵌入式系统、工业自动化、消费电子、物联网(IoT)等领域应用广泛。由于其功能丰富、性能高、功耗低、开发支持广泛,成为众多公司和开发者的首选。
现阶段MCU裸机开发推荐华清远鉴多核开发板,性价比非常高,开发板统一底板,支持G0、F1、F4、U5等多个核心,通过插上不同的核心板(选配)即可开发不同型号,学习M0+、M3、M4、M33等多个核心。
初学者可以选择在底板上插上核心板,进行入门学习和基础裸机开发。之后可以切换为插上核心板,玩玩裸机开发项目。是ST低功耗系列和高性能系列的巅峰之作,性能、功耗、安全性、外设丰富度都较系列有大幅提升,并内嵌ST先进的2.5D图形加速单元,可以赋予便携产品手机界面的惊艳图形,非常适合实际项目扩展学习。也可以直接使用开发板(底板+核心板)进行入门+项目进阶学习。
当然如果你工作或者学习需要学习其他型号,比如(-M0+)、(-M4)核心的话,也可以购买对应的核心板来学习,非常方便,而且多核学习成本也很低。
第二阶段 RTOS
掌握了裸机开发之后,就可以开始学习操作系统了。裸机编程大多数时候已经足够了,但是当系统复杂度增加时,任务管理就会变得非常麻烦,而 RTOS 就是为了解决这些问题而设计的。RTOS 有很多,初学者不必纠结要学哪一种(RT-μC/OS-II RTX),因为 RTOS 内核原理都是一样的,只要学会一种,其他的只是 API 不同而已,关键是要理解如何使用内核组件。
建议在此阶段学习它。它是一款非常流行的开源 RTOS,适用于各种嵌入式平台。它以轻量、易用和高度可配置的特点而广受欢迎。它是 RTOS 初学者的理想选择。在此部分,您可以重点学习核心功能,包括任务管理、同步和通信、软件定时器、中断管理、内存管理、低功耗模式等。通过配置 RTOS,您可以先学会使用它,然后移植并了解内核实现。
现阶段学习RTOS,还是推荐华清远鉴多核开发板,这款开发板提供了基于多核/F1/F4/U5的学习资源,官方推荐使用U5核心板进行学习,因为配套的RTOS物联网工程也是基于该核心板实现的。
第三阶段是嵌入
有了 MCU 和 RTOS 开发经验后,再去学习更复杂的操作系统,会比直接学习容易得多。当然也可以不学 RTOS 直接去,但是目前企业招聘岗位很多职位要求会懂 RTOS 或者两者都懂,所以当你有 RTOS 经验后,你的工作机会会变得更加广泛。
对于这个阶段的学习,推荐华清远建FS-MP1A嵌入式开发板,这块板子带主控(多核异构,2*-A7+1*-M4),系列是ST最早推出的MPU系列,因为都是芯片,所以硬件控制器都是继承的,上手比较容易。
华清远鉴开发板配备多种扩展模块,包括模拟器(可模拟A7和M4)、显示器、摄像头、资源扩展板(专属配件,包含丰富的传感器和执行器资源,非常方便项目扩展)等。同时开发板提供9大教程、500+视频全系统嵌入式学习资料。无论你是想专注于应用层开发,还是喜欢深入底层技术,都能找到适合自己的课程。
此外,华清远鉴开发板还提供音乐播放器、智能家居、工业仪表、智能出行助手、智能猫眼、环境监测、智能安防、智能语音识别等10++Qt综合项目实践,多核异构的优势也极大拓展了应用场景,非常适合企业目前的开发需求,是嵌入式入门、进阶开发的必备开发板。
扩展您对 RTOS 和 IoT 的了解
RTOS(Real-time ,实时操作系统)目前广泛应用于单片机项目、物联网项目以及更多需要实时控制和处理的嵌入式系统领域,尤其在物联网方向表现出强劲的发展势头,而且随着物联网技术的不断进步和应用场景的增多,RTOS在物联网领域的应用将会更加广泛。
对物联网RTOS感兴趣的用户可以多关注其他RTOS的学习,这里推荐3款不错的物联网开发板:HaaS EDU开发板、鸿蒙开发板、物联网开发板供选择,这几种不同的RTOS各有特色,可以根据具体的应用场景和需求进行学习和应用。
HaaS EDU 物联网开发板
HaaS EDU K1是一款高颜值、高性能、高集成度的物联网开发板,拥有强大的四核(双核M33+双核1GHz A7)主芯片、2.4G/5G双频Wi-Fi、双模蓝牙(经典蓝牙/BLE),并自带多种传感器和小屏幕,配备多种扩展模块,可基于阿里云生态快速开发物联网相关场景的应用。
可以学习的技术:传感器数据采集与控制、WiFi网络开发、操作系统、阿里云接入、HaaS轻应用开发、IoT综合应用项目等。
实践项目:智能井盖/失位报警、野外救援、微信小程序云端养花、飞机对战、复古音乐盒、蛇等。
鸿蒙物联网开发板
鸿蒙物联网开发板FS-Use(子内核),主要用于鸿蒙设备开发以及物联网开发学习。芯片内置WiFi功能,板载传感器、执行器、NFC、显示屏等丰富模块,并提供丰富的创新项目扩展模块,还附带全套开发教程、视频课程及丰富的项目案例。
可以学习到的技术:鸿蒙开发环境搭建、鸿蒙系统内核、鸿蒙外设驱动、鸿蒙物联网开发等技术,还可以拓展单片机入门、电机控制、单片机项目实践等学习。
实际项目:智能照明、智能安防报警、智能农业、智能温度计、智能测距仪、倒车雷达、智能小车、智能家居语音控制、智能农业及安防控制、智能垃圾桶、车辆感知与定位等。
物联网开发板
华清远建FS-IoT开发板,主控模块为--32,是一款通用的Wi-Fi+BT+BLE模块。开发板拥有温湿度传感器、光线/接近/红外传感器、NFC、RGB灯、风扇、蜂鸣器等丰富的外设资源,并提供C/C++、.0三个版本的开发教程和丰富的项目案例资源,可以轻松学习物联网开发。
可以学习的技术:WiFi/蓝牙网络开发、开发、编程、编程、阿里云、微信小程序、开发、物联网应用项目等。
实际项目:智能照明、智能安防报警、智能农业、智能温度计、智能测距仪、倒车雷达、智能汽车。
每个 RTOS 都有其独特的应用场景和优势。选择学习哪一个往往取决于个人的具体目标和项目需求。
总之,嵌入式的学习是一个循序渐进的过程,需要学习者不断的实践和积累经验。通过遵循“MCU➡RTOS➡嵌入式”的学习路线,结合丰富的项目实践和拓展学习,相信学习者能在嵌入式领域打下扎实的基础,不断提高自己的技术水平,增加自己的职业竞争力。
更多嵌入式系统问题,可以私信温文老师进行咨询,也可以在文章下方留言,小编会一一解答~