嵌入式硬件基础知识.pdf

简介：
《嵌入式硬件基础知识》是一本全面介绍嵌入式系统硬件设计与实现的教程，涵盖微处理器、存储器及接口技术等内容。适合初学者和进阶读者阅读。 嵌入式系统是由硬件与软件构成的复杂体系结构，在其中硬件是整个系统的基石，涵盖了电子元件、电路设计以及电源管理等多个方面。对于嵌入式硬件基础的理解首先需要掌握常用器件的分类及特性，这些设备主要包括分立器件（如二极管和三极管）、光电半导体、逻辑集成电路（IC）、模拟IC及存储器。 以二极管为例，这是一种具有单向导电性的半导体组件，并根据其应用可以分为整流二极管、稳压二极管、开关二极管以及发光二极管等类型。而三极管则是一种拥有三个端子的半导体器件（基极、集电极和发射级），它的工作状态包括截止模式、放大模式或饱和导通模式。 电阻用于限制电流，其主要参数有标称阻值、容许误差及额定功率；电容器储存电量，它的关键特性是容量与耐压值。而电感器则是用来存储磁场能量的器件，具有诸如电感量、允许偏差以及品质因数等性能指标。 场效应晶体管（FET）是一种利用电场来控制导体通道开关状态的半导体设备，其优点包括高输入电阻和低噪声水平及良好的热稳定性。逻辑IC包含基本数字电路如译码器、选择器与锁存器，而微处理器MPU、微控制器MCU以及数字信号处理芯片DSP则是构成嵌入式系统核心的重要组成部分。 模拟集成电路则涉及对信号进行放大、滤波或调制解调等操作，存储设备用于存放数据和程序代码。此外，电源是保障嵌入式系统稳定运行的关键因素之一，这需要通过适配器或者整流桥来获取稳定的直流电压，并且还需要考虑电池类型及参数以及稳压电路的分类与工作原理。 最小化硬件配置是指能够使微控制器独立运作的基础线路设计，它包括芯片、电源供应单元、晶振模块、锁相环（PLL）及复位装置等元素。不同的MCU型号如MC908GP32, MC908GZ60和MC908JB8都有各自匹配的最小化硬件配置图与原理图，这些设计文档是开发嵌入式系统时的重要参考资源。 外设设备包括继电器、模数转换器（ADC）、各种传感器如红外线探测器、灰度感知装置、光强度感应仪、超声波检测模块以及温度和湿度监测器等。此外还有磁卡与读取机具，液晶显示屏及键盘等输入输出接口，这些外设能够增强嵌入式系统的功能并使其可以更好地与其他设备交互。 通信标准是用于不同硬件组件间数据交换的技术规范，在嵌入式系统中常见的总线协议有RS232、USB和CAN等。每种总线技术都有其独特的特性，并适用于特定的应用场景与传输速率需求。 综上所述，掌握从基础元器件到复杂微处理器再到外设及通信标准的广泛知识是设计开发维护嵌入式系统的重要前提条件。随着科技的进步，这些基础知识也在不断更新和发展中，因此需要持续学习和实践以保持竞争力。