嵌入式系统是现代计算机科学发展的重要分支之一。在学习嵌入式系统方面,需要掌握计算机体系结构、数字电路和嵌入式系统的设计等基础知识。这意味着你需要学习各种编程语言,软件工程方案,包括汇编语言、C/ C++、Python、Verilog HDL等。
在编程语言方面,汇编语言是最基础的编程语言,也是研究嵌入式系统重要的一环,因为asm代码可操作许多底层硬件(mem,寄存器、中断等),C语句生成的汇编语言也是有必要了解的;C/C++语言是最广泛使用和掌握的编程语言之一,其优先级与asm相当;Python是一种相对较新的编程语言,主要用于开发嵌入式系统的高级应用程序;Verilog HDL语言与数字电路密不可分,对实现各种逻辑RTL(Register Transfer Level)设计非常适合。
基于软件工程的理论和他们的实战知识构建一个嵌入式系统,并让它从外部环境的干扰中保持稳定是一种学习嵌入式系统的重要方法。在硬件方面,学生需要理解数字电路的工作方式,熟悉常见的计算机组成结构与原理,最后实验自行编写的集成电路。
学生需要掌握使用原型板和外围模块的方法,了解模块之间的连接方式和模块的芯片详细信息。通过设计和调试各种硬件电路,学生将理论知识变成实际的应用,从而更深入地理解嵌入式系统的工作原理。
操作系统是控制计算机硬件和软件资源的重要软件组件,是嵌入式系统的核心。有了操作系统,我们可以轻松开发和管理嵌入式系统上的应用程序,增强系统的稳定性和安全性。掌握嵌入式操作系统原理,必须要熟悉常见的操作系统,例如Linux、uC/OS、VxWorks等。
理解RTOS(实时操作系统)的原理是非常重要的,RTOS通常适用于要求实时性比较高的应用场景。学生必须能够设计和修改系统的时间调度策略,使用IPC(进程间通讯)和信号通讯等系统方法。
嵌入式系统架构涉及到软硬件设计的各个方面,包括处理器架构选择,处理器与外围器件的互连,操作系统选择,程序设计方法等。在设计嵌入式系统时,需要考虑确定的应用场景、系统所需的资源以及不同组件之间的相互关系。
我们需要掌握电路板的设计方法,以及使用EDA工具在硬件方面设计的基础知识,例如Kicad、Altium、Eagle等。通过这些EDA软件的学习,学生可以有效地构建嵌入式电路板的原型,优化和测试其性能,并提供良好的系统设计和调试支持。