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裸机程序如何驱动硬件?看前辈是怎么说的

2018年02月06日 16:17 次阅读

笔者从事安卓底层开发,工作一年,个人看法 ,处女答。个人感脚51就是就是搞嵌入式第一门技术。把c语言,模数电,硬件画板等第一次联系起来。在学校的时候我们的学习路线是:

1 : 51单片机(大二上学期的时候,我感觉我还是接触的挺晚的,嵌入式)

2:stm32+ucos ii (大二下学期到大三下学期)

3:Arm+linux (大四到毕业)

4.安卓驱动 ,JNI(工作,mtk平台)

然并卵,这句话适合51,但是也是非常非常非常重要的基础。如果作为学生的话,参加比赛啥的51还是不够用的。51作为最简单的单片机,真真的简单。相比于linux 安卓真的太简单。

51单片如我上文所说的,学生党接触的第一款单片机,答主是电子信息工程毕业的,接触的第一个单片机也是51,然后是STM32.51和STM32 STM32比51 难一点,不过本质上都是单片机,STM32片上外设多很多,定时器啥的复杂复杂复杂复杂复杂多的多。STM32片上外设多,功能强大,可以说学了STM32之后基本上所有的单片机应该都能马上上手的,虽然我也只是只接触到51 和STM32.。大四全国电子设计大赛之后就再也没有接触到单片机了。后来就一直是linux,android。下面是我毕业论文的一部分。

任何计算机系统都是软件和硬件的结合体,如果只有硬件而没有软件,则硬件是没有灵魂的躯壳;如果只有软件没有硬件,则软件就是一堆无用的字符。在底层硬件的基础上,操作系统覆盖一层驱动,屏蔽底层硬件的操作,通过特定的软件接口去操作底层硬件,用户在用户空间可以很容易的把软件设计目标放在策略与需求上,可以很方便的屏蔽掉底层实现,从而很好的完成客户功能需求。计算机系统是软件和硬件的结合体。而软件又分为应用层软件和驱动层软件。驱动层软件是应用层软件和底层硬件的纽带。通过驱动层软件实现对底层硬件屏蔽。

在裸机时代,比如单片机系统,程序员往往是直接操作硬件寄存器,直接设置硬件。而在Linux操作系统中,硬件驱动程序中实现对硬件直接操作,而用户空间,通过通用的系统调用接口,实现对硬件操作,应用程序没有直接操作底层设备,通过posix标准,应用程序的系统调用往往是被规定和限值,用户只能通过规定的接口实现对底层硬件的操作,导致了应用程序在类UINIX操作系统具有非常好的可移植性。

图2.1 直接操作硬件程序

上图2.1 是裸机时代,应用程序和硬件操作糅合在一起,应用程序和硬件操作高度耦合的框图,上述代码一般很难有良好的代码互用和移植性。往往从一个平台移植到另一个平台,甚至是同一平台不同硬件配置都要求很大的代码改动,另外从应用层来说,应用与驱动高度耦合,应用程序也几乎难以移植,甚至说是没有应用程序概念,原因在于应用与驱动的纠缠不清。

图2.2 无操作系统应用程序和设备驱动程序关系

上图2.2所示,良好的裸机代码框架,设备驱动层和应用层之间有良好的分层思想,用户可以较好的实现策略和需求,例如:客户要求实现流水灯程序,程序员在底层机制实现(硬件操作)的基础下,可以充分在用户应用程序中把主要精力方法流水灯的实现,即策略。但是在良好的裸机程序设计,代码移植性可能从一个平台移植到另外一平台只需要修改少量的底层驱动,例如:LED_ON()的实现。但是在用户空间,没有系统调用概念,函数接口千差万别。应用程序移植性差。

图2.3 Linux系统调用框图

操作系统中,需求决定应用程序,通过系统调用,调用底层驱动,此外,在驱动程序中,把一部分公用的驱动接口抽象出来,如此,程序员只需修改很少量的驱动资源,形成特定的驱动框架。导致用户只需添加专用的硬件属性作为平台资源,在内核中获取资源,大大解放了设备驱动开发,提高了设备驱动的通用型。在用户空间,由于遵循posix标准,类UNIX操作系统中,所有操作接口基本一样,从而方便了应用程序的移植,应用程序几乎不要做修改。如图2.3所示。

Linux操作系统对于所有的硬件都是当做一个文件来操作:一切设备皆文件。Linux设备文件一般分为字符设备,块设备,网络设备。在Linux系统中,除了网络设备之外,所有的设备都被映射到Linux的文件系统中。如图2.4所示。

图2.4 Linux操作系统与应用程序关系

讲讲51,linux,安卓之间的差别。先申明一下,我是实际工作中没有使用过单片机,我使用单片机仅仅是用来参加全国电子设计大赛。工作主要在android driver这一块。我们这一行很多人说单片机是有瓶颈的,我也不是很清楚。但是实话实说,这鸟东西太简单了,没啥技术含量的,你要之后android的庞大。

补充一个:单片机要点亮一个led等,同样在安卓上你点亮一个灯也要驱动的,不然怎么亮呢,只是我们只看到了app。 背后驱动,怎么实现的,安卓架构,跟单片机有啥区别,相同的地方。其实手机arm芯片跟单片机都是嵌入式微处理器,单片机叫做微控制器。高通,mtk啥的也是嵌入式微处理器~都是一样的~但是难度你想想看就知道了。

51单片机大家都知道了,裸机,直接操作硬件,直观,简单,没有框架,没有系统。

STM32,可以学习一下RTOS了,实时的小系统,ucos II等等许多实时系统,STM32+ucos II这种组合学习方式还是挺好的。STM32比较难的在我印象中一个是时钟树,因为我们从51,没有时钟树的概念12M晶振,时钟不要你配置,而比较新的ARM框架,外设都是有时钟的。可能刚刚接触概念不是很清楚,但是也是很简单的。另外一个是定时器,什么输入捕获模式,定时器模式,编码器模式。。。。。强大的多,比起51。总的来说还是简单的。因为是没有框架的原因,代码量真的很少。你要知道,MTK android 5.1 所有的东西加起来 10G多,包括bootloader,linux kernel,android framework ,定制的部分。等等。我们接触的就那些目录,当你去看C++,java代码时,你就知道面向过程的代码真的很容易看。可能有些朋友不知道android的框架,以及android 与linux之间的关系,以及linux驱动与裸机的关系,联系与区别。你现在只要知道linux驱动比较大,android框架更大。单片机简单。单片机一般是C语言,而android一般涉及三种语言:底层linux内核C,中间的JNI层是C++,framework和app是java。

学过51单片机的朋友知道,我们要点亮一个LED灯,是这样子的P0 = xxx ,我们就点亮了一个,好。一烧写,好,灯亮了。linux,上我们要亮一个灯,有点难了,有了操作系统,没那么容易了。一般人搞不定了。好,到android,更加难了。但是你想一想手机芯片也是ARM。亮灯这种肯定都是CPU的管脚操作。上了系统了,难了,点个灯都费劲的。本质上是一样的。很多人都知道单片机有瓶颈的。原因是会点硬件,会点C,轻轻松松就可以亮灯的。入门容易。

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STM32(Cortex-M3)中有两个优先级的概念——抢占式优先级和响应优先级,有人把响应优先级称...

发表于 2018-01-10 14:12 790次阅读
STM32中断优先级谁更高 主要根据两个方面来判...

基于51单片机的DDS函数信号发生器的设计

本系统利用单片机STC89C52采用程序设计方法产生锯齿波、正弦波、三角波、矩形波四种波形,再通过D...

发表于 2018-01-08 10:59 669次阅读
基于51单片机的DDS函数信号发生器的设计

单片机汇总_常用单片机优缺点详细剖析

市面上的单片机种类繁多,在选用单片机进行开发时你是不是总是难以抉择,本文为大家带来51单片机、STC...

发表于 2018-01-04 08:33 1274次阅读
单片机汇总_常用单片机优缺点详细剖析

51单片机的寄存器如何赋值

单片机在电学里面,属于很简单的一种器件,外表看,就是一个芯片,长着很多的脚。内部,就是一堆寄存器。不...

发表于 2017-12-31 08:32 2568次阅读
51单片机的寄存器如何赋值

51单片机怎么检测输入的高电平_检测方法及注意事...

本文介绍51单片机检测输入的高电平的方法及注意事项

发表于 2017-12-29 16:50 548次阅读
51单片机怎么检测输入的高电平_检测方法及注意事...

51单片机C中关于.c文件和.h文件的关系与区别

C文件,是程序设计中的一个重要概念。所谓“文件”一般是指存储在外部介质上数据的集合。一批文件是以数据...

发表于 2017-12-27 16:49 394次阅读
51单片机C中关于.c文件和.h文件的关系与区别

51单片机特殊功能寄存器有哪些_功能是什么

51单片机是对所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是Intel的8...

发表于 2017-12-27 16:32 696次阅读
51单片机特殊功能寄存器有哪些_功能是什么

单片机双DPTR的使用方法

DPTR是某些单片机中一个功能比较特殊的寄存器,是一个16位的特殊功能寄存器, 其高位字节寄存器用D...

发表于 2017-12-27 15:27 248次阅读
单片机双DPTR的使用方法

设计51单片机系统PCB时晶振紧挨着单片机的原因...

晶振是通过电激励来产生固定频率的机械振动,而振动又会产生电流反馈给电路,电路接到反馈后进行信号放大,...

发表于 2017-12-26 14:21 1576次阅读
设计51单片机系统PCB时晶振紧挨着单片机的原因...

想学好单片机设计,这些最常见的难题你都要解决

在初学51单片机的时候,总是伴随很多有关与晶振的问题,其实晶振就是如同人的心脏,是血液的是脉搏,把单...

发表于 2017-12-26 09:15 1846次阅读
想学好单片机设计,这些最常见的难题你都要解决

两种方法教你如何有效地利用51单片机产生PWM波

89C51芯片没有自带PWM发生器,如果要用51来产生PWM波就必须要用软件编程的方法来模拟。方法大...

发表于 2017-12-24 09:58 4398次阅读
两种方法教你如何有效地利用51单片机产生PWM波

图文解析单片机的步进电机控制

经过不断地摸索和参考高手的设计,最终完成了单片机的步进电机控制,可以实现步进电机的实时正反转,加速,...

发表于 2017-12-20 09:31 2462次阅读
图文解析单片机的步进电机控制

基于51单片机和AD574的简易电子秤的设计

分析了基于51单片机和AD574的简易电子秤的设计,根据测量要求设计了传感器电路、AD转换电路、超量...

发表于 2017-12-18 17:09 781次阅读
基于51单片机和AD574的简易电子秤的设计

MCS-51单片机控制跑马灯的三种方法

MCS-51单片机控制跑马灯的三种方法:穷举法、移位法、查表法。跑马灯,是指将八个发光二极管分别连接...

发表于 2017-12-18 15:44 1429次阅读
MCS-51单片机控制跑马灯的三种方法

51单片机三种模拟串口的方法解析

着单片机的使用日益频繁,用其作前置机进行采集和通信也常见于各种应用,一般是利用前置机采集各种终端数据...

发表于 2017-12-18 09:00 1142次阅读
51单片机三种模拟串口的方法解析

51单片机点亮一盏LED灯的原理解析

首先应该了解51单片机最小系统: 51 最小系统也 称为 51 最小 应用 系统 , 是指用最少的元...

发表于 2017-12-14 20:50 2005次阅读
51单片机点亮一盏LED灯的原理解析

基于单片机平均功率法的微波脉冲测试系统

本系统充分利用89C51单片机的控制和计算能力,采用MCS-51汇编语言,设计了一种基于平均功率法的...

发表于 2017-12-12 20:16 88次阅读
基于单片机平均功率法的微波脉冲测试系统

MCS-51单片机的原理及其存储器的配置特点

.如果EA=1(执行片内程序存储器中程序时):如果程序计数器的指针PC值超过0FFFH(4K)时,单...

发表于 2017-12-11 19:00 2119次阅读
MCS-51单片机的原理及其存储器的配置特点

51单片机控制74HC595驱动的编程要点_单片...

  74HC595是硅结构的CMOS器件, 兼容低电压TTL电路,遵守JEDEC标准。 74HC59...

发表于 2017-12-11 17:35 1164次阅读
51单片机控制74HC595驱动的编程要点_单片...

c51单片机编程过程中需要注意到的十二个要点详解

这应该属于 Keil 编译器的 bug,有网友做过实验,表示 Keil 编译后期产生的汇编代码中,结...

发表于 2017-12-11 16:36 870次阅读
c51单片机编程过程中需要注意到的十二个要点详解

c51单片机编程过程中需要注意到的十二个要点详解

这应该属于 Keil 编译器的 bug,有网友做过实验,表示 Keil 编译后期产生的汇编代码中,结...

发表于 2017-12-11 16:36 701次阅读
c51单片机编程过程中需要注意到的十二个要点详解

msp430和51有什么区别

 MSP430内核采用RISC精简指令结构,整个代码量较少,按照复杂程度指令在几十个到百多不等,代码...

发表于 2017-12-11 15:02 996次阅读
msp430和51有什么区别

51单片机定时器中断_51单片机中断系统_51单...

中断是为使单片机具有对外部或内部随机发生的事件进行处理而设置的。51单片机有5种中断源,即有5种对应...

发表于 2017-12-08 10:15 771次阅读
51单片机定时器中断_51单片机中断系统_51单...

51单片机应用中5个常见问题总结

51单片机一个显著优点就是指令执行时间固定,因此可以适应时序要求严格的场合。例如符合ISO7816协...

发表于 2017-12-06 09:53 1841次阅读
51单片机应用中5个常见问题总结

mipi传输协议常见故障排查及解决

现在的COMS sensor 完全不顾人眼最适的800W像素,1200W,1300W不停向上搞。那么...

发表于 2017-12-01 09:28 2155次阅读
mipi传输协议常见故障排查及解决

基于32位ARM处理器的无人机勘察系统设计

随着遥感、通讯技术的迅速发展,微小无人机的设计逐步被深究。小型无人机由于其高度灵活机动性、信息化强、...

发表于 2017-12-01 09:25 3615次阅读
基于32位ARM处理器的无人机勘察系统设计

C编程如何做到完美库化?

一个的设备程序如果完美库化,它意味着:所有工程师在移植或创建该设备驱动时,花费的代价超小……

发表于 2017-12-01 09:19 1535次阅读
C编程如何做到完美库化?

做嵌入式系统开发,少不了数电模电的知识

做嵌入式系统开发,经常要接触硬件。做嵌入式开发对数字电路和模拟电路要有一定的了解。这样才能深入的研究...

发表于 2017-12-01 09:14 2480次阅读
做嵌入式系统开发,少不了数电模电的知识

基于51单片机系统的故障重现实验设计

电磁脉冲辐照效应实验方法 电磁脉冲对电予系统的辐照效应实验方法,简单地说就是将被测电子系统置于电磁脉...

发表于 2017-11-30 08:28 200次阅读
基于51单片机系统的故障重现实验设计

嵌入式开发中的硬件相关概念解析

在嵌入式系统中一定会有一块处理器芯片,此外,还有其它的芯片作为外部设备(后面简称外设),这些芯片与处...

发表于 2017-11-29 10:59 1485次阅读
嵌入式开发中的硬件相关概念解析

关于51单片机晶振最常见的问题

在初学51单片机的时候,总是伴随很多有关与晶振的问题,其实晶振就是如同人的心脏,是血液的是脉搏,把单...

发表于 2017-11-28 18:26 1499次阅读
关于51单片机晶振最常见的问题

单片机如何进行EMC测试与故障排除?

所谓EMC就是:设备或系统在其电磁环境中能正常工作,且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能...

发表于 2017-11-27 11:57 1300次阅读
单片机如何进行EMC测试与故障排除?