物联网感知层的主要控制多为单片机。
51 个微控制器内核是免费的。电容式触摸IC（带CPU）、Wifi芯片（ESP8266）、LoRa无线通信IC等专用SoC均使用51核。
开发板选择（普中科技）：通过开发板学习需要软硬件的结合。
制作开发板涉及采购、供应链等，单个生产不可靠。
所需的基础：编程和电气基础知识、英语、计算机基础知识、兴趣、时间。
微控制器和嵌入式之间的区别
CPU差异：是否存在MMU，即虚拟地址映射。
操作系统区别：实时操作系统、Linux操作系统。
应用领域的差异：低端和中高端，低性能与中高性能。
单片机是一种低级嵌入式器件，嵌入式是单片机的先进延伸和必然趋势。
微控制器和物联网的区别
物联网的三层架构：
实施自下而上、自上而下的双路径。
微控制器是物联网感知层的核心。
相关概念
：
单片机的定义：它属于计算机的一类。
组成如下：
框图如下：
中间部分是CPU模块，其他部分对应相应的外围模块。
单片机的ROM和RAM工作原理
单片机频率
外设与内部外设
内部外设：GPIO控制器、串口控制器、中断控制器等
外部外设：目前微控制器中没有集成电路模块。
电路板（PCB板）。
PCB板=基板（绝缘，玻璃纤维）+印刷电路
单层板、双面板、四层板、六层板等，一般在覆铜层顶部刷上一层绝缘油墨，避免与外界氧化或导电。
用途：硬件电路的架构和连接，载体。
硬件和软件
硬件比较吃经验。电路板是一种产品，处于低端。20%
软件偏向于思维和逻辑。该产品是一个代码，属于高端。80%
你需要知道一些硬件才能编程，以软件为主线，学习硬件附加。
硬件
岗位职责：
软件
岗位职责：
初级：协助测试、编写代码和维护
中级：独立工作，对产品负责，调整bug
高级：需求分析、框架设计、团队管理
学习基础知识（知识和能力），找工作，学习和锻炼，中级，高级/改变方向
开发工具
万用表
焊接套件
Keil 软件
MCU分类
51 微控制器由英特尔设计并诞生，C8051 内核，8 位微控制器。
热门：宏晶STC51系列单片机。
趋势：
主频越来越高，内部外设也越来越复杂。
ROM 和 RAM 越来越大。
集成其他模块以形成专用 SOC。 包括通用和专用微控制器。
STC MCU系列特点
1T单片机（高性能51单片机）：12MHz分频为1MHz（6个时钟周期，12个时钟周期）。
ISP/IAP支持，系统在线编程/在线编程。方便程序烧录升级，不再需要使用烧录机，直接通过USB口在开发板上进行程序烧录。
51、单片机硬件平台
选择 51 种微控制器：STM89C52、8K ROM、512 字节 RAM
普中科技 51 MCU A2 套件。
外围电路标准C语言和Keil C51 C语言
标准 C 语言独立于各种其他应用程序的编程语言，并且是通用的。
Keil C51 是一种标准 C 语言。
程序开发过程
源代码编写
编译和生成可执行程序
灼烧痛
仿真器和 ISP
仿真器用于代替微控制器进行仿真，这是非常昂贵的。后来升级到调试器。
最小的系统
最小的开销，能够工作。
二进制和 IO 端口
位 （b） 和字节 （byte：一个字节等于 8 位
微控制器的 IO 在物理上由微控制器的引脚表示。
51 MCU软件开发 MCU编程一般步骤
原理图分析
芯片数据手册读取
自来水灯
分析：单片机P2输出高电平时LED熄灭，输出低电平LED亮起。
复制模板项目文件并修改组名
右键单击管理组以输入下图：
确认。
修改项目输出属性：
点亮 LED 的核心代码：
P2=0x00; //将P2端口写满为0，即可点亮8个LED。
使用微控制器向导软件生成此延迟函数：
软件配置如下：
实际延时功能为100ms。
按钮输入
按钮：用于用户与 CPU 交互。
处理方式：轮询（CPU每短时间检查一次按键是否被按下，效率低）、中断（效率高）。
按键连接：独立按键和矩阵键盘
原理图分析
分析：当单片机P3口连接的按键引脚被读取到低电平时，表示按钮已被按下，否则未按下。
检测是否按下 P3.3 按钮，如果按下，LED 灯状态反转。
复制模板项目文件，并使用运行灯实验修改组名：方法。
定时器/计数器
SOC 的内部外设。
计时器是CPU的“闹钟”。
计时器是使用计数实现的。
可以计算外部脉冲的数量。
设置时钟源（内部脉冲源，用于计数的脉冲），定时时间等于脉冲时间*脉冲数。
设置计时器时间（计数次数）。
打开计时器。
设置中断处理程序。
计时器计数时，生成中断，CPU 在收到中断信号后执行中断处理程序。
MCU学习内容：CPU和各种内部外设。
这
各种内部外设的编程接口是寄存器。
熟悉微控制器就是熟悉其寄存器。
微控制器越复杂，相应的寄存器就越复杂。
MSB：最重要的一点。
LSB：最低有效位，表示二进制数中的最低有效位。
相关寄存器：
每个寄存器及其相关位的详细说明可在数据手册中找到。
使用计时器定时 LED 灯闪烁：
代码编写：
复制模板项目文件，并使用运行灯实验修改组名：方法。
分析：定时为0.5s，CPU在定时器定时期间也可以做主任务，定时时间会产生中断，在中断处理功能中会改变LED灯状态。
在12T模式下，时钟频率为1MHz，时钟周期为1us。最大定时时间为65535（16位定时器），即最大定位时间为65535*1us=65535us=65.535ms。
如果需要 500 毫秒，则重复计时，然后累积。
计算 TH0 和 TL0：（51 个微控制器是加法计数器）。
固定时间为10ms
在12T模式下，外部晶振为11.0592MHz，则实际周期为1/（11.0592MHz/12），即计数一次所消耗的时间。
计数次数为 10 ms/（1/（11.0592 MHz/12））） = 9216，计算使用 9215
TL0 = （65535-9615） % 256 = 0x00;
TH0 = （65535-9615） / 256 = 0xDC;
串行通信
Simplex：同时只能单方面发送或接收
半双工：一方可以同时发送或接收
全双工：同时，一方可以发送和接收
1.简单的工作
数据只单向传输，无法实现双方之间的通信。
栗子：电视、收音机。
二、半双工
数据允许双向传输，但数据只能同时向一个方向传输，这实际上是一个单工开关。
栗子：对讲机。
3.全双工
允许在两个方向上同时传输数据。
栗子：手机电话。
串行通信相关概念：
数据以轮换模式发送，以中断模式接收。
注意：对于串口的四种工作模式，只需要使用工作模式1。 8 位 UART，波特率可变模式。
忽略其他三种工作模式。
查询模式处理串口发送的数据：CPU不知道串口何时完成数据发送，因此CPU需要一直工作在串口上，效率低下。
中断模式：串口发送数据后，硬件会自动标记TI位置1，CPU在收到中断信号后执行相关的中断处理程序。
注意：通常，您可以使用轮询方法发送数据，并使用中断方法接收数据。
复制模板项目文件并修改组名
该软件生成的代码如下：
#include
void InitUART(void)
{
TMOD = 0x20;
SCON = 0x50;
TH1 = 0xF4;
TL1 = TH1;
PCON = 0x80;
EA = 1;
ES = 1;
TR1 = 1;
}
void SendOneByte(unsigned char c)
{
SBUF = c;
while(!TI);
TI = 0;
}
void main(void)
{
InitUART();
}
void UARTInterrupt(void) interrupt 4
{
if(RI)
{
RI = 0;
//add your code here!
}
else
TI = 0;
}
实际使用的程序：
实验结果：
RS485
STM32调试接口：
JTAG系列
SWG公司
常用调试器：
JLINK公司
STLINK公司
STM32编程：
1.寄存器操作：容易出错，过于注重细节。
2、标准库：提供多种标准外设驱动库。
2. HAL库开发：集成各种第三方库。只需配置它。
存储器和 I/O 编码在同一地址中，这些寄存器的操作方式与存储器相同。
STM32的内存映像
上电复位以初始化 GPIO 和其他状态。
数据总线为 32 位，地址线为 32 位。
逻辑地址（理论上可访问的地址）、实际地址（实际可访问的地址）。
存储器和 I/O 的寻址是统一的，I/O 的操作方式与存储器相同。
内部外设的地址从 0x开始。
参考手册给出了内部外设的内存图像。
STM32的位段操作：地址映射
别名存储：Word（32 位）。
映射
位存储桶存储：位
别名存储和段存储是内存中的两个位置。
位段操作是否有原因？
51 个 MCU 支持位操作。STM32本身不支持位运算，只支持32位、8位、16位运算，所以发明了这个运算。将一个位映射到其他 32 位，操作 32 位等同于操作该位。
别名内存区域大小是位带内存区域大小的 32 倍。
STM32 引导模式
三种启动模式：
ISP：系统中的编程。在微控制器运行期间可以烧毁程序。PC 通过串行端口直接将 bin/hex 文件发送到微控制器闪存。
IAP：应用内编程。在线升级功能。自己更新自己。
电源管理系统（PWR）。
CPU 休眠状态：CPU 停止，外设运行，唤醒源全部中断。
CPU停止状态：CPU停止、时钟停止、外设停止，只有SRAM和寄存器保持其原始值，唤醒源为外部中断。
待机模式：CPU停止、时钟停止、外设停止、SRAM和寄存器停止，相当于断电，只有备用电路和备用寄存器工作，唤醒源为IWDG中断等。
复位和时钟
在系统启动开始时，使用内部时钟，并在完成一些初始化后打开外部时钟。
上电复位：执行复位中断功能。
时钟源：时钟产生源，纯内部，内部外部，纯外部
PLL：锁相环电路，功能为倍频。
时钟通道和流向，分频器
完全独立的多个时钟
完全独立的多个时钟。
当系统通电时，默认时钟关闭。 使用内部时钟。
ISP自动下载：不推荐。
GPIO控制LED原理图分析
分析：总共可以控制2个LED，PF9控制LED0，PF10控制LED1。如果输出低电平，LED 将亮起。
编程思路：配置PF9和PF10作为输出，输出电平可以低点亮LED。
MDK4项目成立
创建项目模板：
选择开发板芯片：
关掉：
该项目已建立并完成：
修改 keil 字体大小：
将编码设置为 UTF8：
启动代码
这
从 CPU 重置执行的第一条指令是 main 函数开始执行之前的代码。该代码涉及 CPU 架构、CPU 运行时环境、编译器环境等。
不同 CPU 的起始代码不同。
相关寄存器
GPIOF的
地址：
模式寄存器：GPIOF_MODER偏移量：0x00实际地址：0x4002 1400
输出类型寄存器： GPIOF_OTYPER 偏移量： 0x04 实际地址： 0x4002 1404
输出速度寄存器： GPIOF_OSPEEDR 偏移： 0x08 实际地址： 0x4002 1408
输出上拉寄存器：GPIOF_PUPDR偏移：0x0C 实际地址：0x4002 140C
输出数据寄存器：GPIOF_ODR偏移量：0x14物理地址：0x4002 1414
位复位/偏移寄存器：GPIOF_BSRR偏移：0x18物理地址：0x4002 1418
C 语言操作寄存器
ARM 针对内存和 Io 统一寻址。C 通过操纵这些地址来操纵寄存器。
模式寄存器配置
配置 GPIOF9 和 GPIOF10 作为输出模式：
即0X500。
输出上拉寄存器
将 GPIOF9 和 GPIOF10 配置为输出上拉
即0X500。
输出数据寄存器
将 GPIOF9 配置为 GPIOF10 作为高电平输出：
即0X600。
调试器配置
注意：此选项需要删除，否则下载程序后将无法自动重置操作。
下载后，我发现没有任何现象。原因是时钟模块未打开。
时钟驱动器移植
由于时钟模块相对复杂，从0开始容易出现错误，需要注意多个寄存器的细节。因此，对于此类问题，一般采用移植方法。根据其他人的代码进行更改。
这里的选择是忽略这种时钟驱动的写入。
修改项目模板组的名称
获取此板芯片的启动代码：
将以下中文部分复制到项目目录下：
添加到项目结构：
添加头文件包含：
时钟相关寄存器
碾 压 混凝土：
地址： 0x4002 3800
AHB1 外设时钟使能寄存器：AHB1 外设时钟使能寄存器
实际地址为：0x4002 3830
引入标准外设库是一种传统的微控制器软件开发方法
芯片制造商提供数据手册和参考手册、示例代码和开发环境。
微控制器的软件工程师查阅参考手册以开发产品功能。
调试各种外设，但实现产品功能。
外设库是芯片公司提供的示例代码的标准化产品。
创建 SI 项目
标准库文件结构：
CMSIS：与ARM内核相关的东西（CPU本身）。
STM32F4xx_StdPeriph_Driver：与内部外设相关的驱动程序
分析：在学习过程中，一次执行一个模块的代码分析。
使用结构访问内存。结构指针。
碾压混凝土模块分析
.c 文件和 .h 文件都有宏定义。
.c 文件中定义的宏定义仅由 C 文件使用，而不由其他文件使用。.h 文件中定义的宏定义不仅可以在相应的 .c 文件中使用，还可以在其他文件中使用。
断言：用于确定参数是否可用。
HAL 库开发 创建 cubemx 项目
配置页面如下
：
配置 LED 引脚 GPIOF9 和 GPIOF10：
配置输出模式：
时钟配置：
使用的默认配置是使用内部提供的 16MHz：
现在需要将其配置为使用外部晶体振荡器来产生最大工作频率：
生成的时钟配置：
项目配置：
其他配置仍为默认配置。
生成 MDK 代码
使用 MDK 打开项目：
生成的项目结构如下：
编译项目：
下载： 注意：您只需要按如下方式进行设置。
串口实验
F4 开发板原理图分析：
使用串口 1
生成代码：
配置串口接收中断：
RS485（RS422）通讯
RS232通讯距离不大于15m。
远距离传输要求：
提高电压标准，提供通信线路抗扰度，降低阻抗，并使用差分信号。
串行通信常用的波特率为：9600 和 115200。
RS485的最大通讯距离为1200M，最快通讯速度为10Mps，与距离和速度成反比。
差分信号负逻辑。
可以为更长的距离添加中继。
半双工通信。
RS485仅提供物理层通信能力，不提供数据层协议，需要用户定制，或使用MODBUS协议等标准协议。
CPU本身只会提供UART接口，不提供RS485接口。
用法：UARTàRS485-àUART
RS485是纯硬件实现，软件工程师只需要注意串口，只通过串口发送或接收数据，UART到485和UART到UART对CPU都是透明的。
原理图分析：
连接UART2，PG8用于控制数据的发送和接收。
默认为接收模式。
功能要求：
默认的485芯片是接收功能，每1s发送一个0x88，如果接收到0x55，则返回0x01，如果接收到的数据不0x55，则返回给0x00。
运行结果：
MODBUS协议
它可以基于串行端口（RS232、RS485 和 RS422）和以太网。主要分为三类。它属于应用层接口。
Modbus ASCII （英语）
Modbus TCP/IP
Modbus RTU系统
关键在于编码和解码的过程。
STM32 定时器实验 5 种定时器简介
看门狗计时器 （IWDG）。
它分为独立看门狗和窗口看门狗。它用于防止程序逃跑。
Systick 计时器：在操作系统中用作系统运行的滴答时钟。
可用于生成 RTOS 的系统滴答时钟。
它可以用于裸机程序中的短时间精确延迟函数，这就是HAL函数的延迟函数中使用的。
可用作正常定时器中断功能。
功能强度分类：高级定时器（TIM1-TIM8）>通用定时器（TIM2-TIM5、TIM9-TIM14）>基本定时器（TIM6-TIM7）。
在实践中，通用定时器就足够了。
对于STM32F4计时器，有 14 个计时器。比较复杂，学习思路如下：
首先，学习如何使用基本功能。定时，设置时间，时间到了，就会执行中断服务功能。其他高级功能可以在以后在工作中使用时讨论。
定时器 4 实验
为演示文稿选择通用函数计时器。
定时器时钟频率为 84MHz：
使能定时器4，预交叉系数为4200-1，对应的交叉频率为84MHz/4200=20KHz，自动过载值设置为35，超时周期为1750us。
注意：如果时序为 1750us，则计数数为 1750us/（1/20K）=35
如果时序为 1s，则计数数为 1s/（1/20K）=20000
注意：在实验过程中，发现可以将此位置设置为 false 和 true。
自动生成的代码：
打开定时器中断：MX_TIM4_Init （）;
基于STM32CubeMX，端口freeModbusRTU（从站）。
请参阅教程：
为了便于处理，以串口1为例。
打开中断：
以计时器 4 为例进行演示：
使能定时器4，预交叉系数为4200-1，对应的交叉频率为84MHz/4200=20KHz，自动过载值设置为35，超时周期为1750us。
注意：如果时序为 1750us，则计数数为 1750us/（1/20K）-1=35-1=34
打开定时器中断：
配置中断优先级：
配置中断优先级，定时器中断优先级低于串口中断
生成代码：
打开 freeModbus 包的 demo 文件夹，新建一个名为 STM32MB 的文件夹，然后将 BARE 文件夹的所有内容复制到 STM32MB 文件夹，返回 freeModbus 包，复制整个 modbus 文件夹并粘贴到 STM32MB 文件夹中。
将 STM32MB 文件夹移动到 stm32cubeMX 生成的项目目录，如图所示
打开项目，导入STM32MB中的所有头文件，新建一个名为 MB 和 MB_Port 的组，将 STM32MB 文件夹下的 modbus 文件夹中的所有 c 文件和 MB 下根目录下的 demo.c 文件添加，并在MB_Port中添加 STM32MB 文件夹下的 port 文件夹中的所有 c 文件， 如图所示
编译错误：
将 demo 中 main 函数的名称更改为 host：
修改 portserial.c 文件（串口设置）下MB_Port
省略的其他移植程序：
测试：
软件配置：
移植成功：
NodeRed 读取：
FreeRTOS 开发
简介：实时操作系统
中断可以嵌套。
您希望使用什么实时操作系统？
原因如下：多任务处理。
RTOS 能学到什么？
应用开发的核心是任务创建、IPC、内存管理等。
应用程序开发（重点） à 内核开发
Cummx 端口
功能：2 个 LED 以不同的频率闪烁。
CMSIS：ARM Cortex 微控制器软件接口标准。
use preemption：使用抢占。
最大优先级
最小堆栈大小
闲置应该屈服
use_mutexes
use recursive mutexes：使用递归收缩
使用计数信号量：使用计数信号量
队列注册表大小：队列注册表的大小
使用应用程序任务标记：使用应用程序任务标记
启用反向兼容性：启用向后兼容性
使用端口优化任务选择：使用端口优化任务选择
use tickless idle：使用无滴答空闲
内存管理：
使用守护进程任务启动钩子：使用守护进程任务启动钩子
检查堆栈溢出：检查堆栈溢出
生成运行时统计信息：生成运行时统计信息
使用跟踪工具：使用跟踪工具
max coroutine priority：最大协程优先级
中断嵌套行为配置：中断嵌套行为配置
库最低中断优先级：库的最低中断优先级
消息缓冲区长度类型：消息缓冲区的长度
use posix errno：使用 posix 错误号
堆仍然可用
use newlib reentrant：使用 newlib 重入
总共有三个任务：
生成代码：
原始刻度设置：
改 性：
lwip 开发 PING 函数实现
如后所述，您需要启用中断功能。
自动协商：自动协商
双工模式：双工模式
从 mll 中分离 phy：从 mll 中分离 phy
已建立有效链接：建立有效链接
其中，Bits4：2 包含 PHY Speed 掩码和 PHY 双工掩码的掩码
Bits2 代表两种速度：10MB/s 和 100MB/s;PHY速度掩模（0x0004）
Bits4 代表两种工作模式：半双工和全双工、PHY 双工掩码 （0x0010）。
启用 ETH 中断：
注意：对于具有正原子的板，需要重新映射：
请注意 PD3 引脚的设置：
默认配置如下：
此处需要修改配置
freeRTOS 配置
LWIP 配置
生成代码：
在实验过程中发现，静态分配的IP地址在一段时间后会失效。
修改操作：
这
重新修改了 FreeRTOS 标准：其他配置无需修改。
NVIC公司
嵌套矢量中断控制器
起始代码：帮助我们构建中断向量表。
外部中断实际编程过程：
1）设置时钟并打开相应的GPIO模块时钟。
2） NVIC设置
3） 使能外部中断线触发
4） 准备 ISR 并等待中断程序在 ISR 上执行。
注意：NVIC和jtag调试不属于内部外设，而是属于内部CPU，因此标准库中没有对应模块的库文件。
优先级：包含抢占式优先级和次级优先级，数字越小，优先级越高。
HAL 库中断检测密钥
原理图分析：
实验
采用KEY0和PE4。
设置下降沿触发器：
配置 NVIC 以设置中断优先级：
STM32 CPU使用以下方法确定优先级：
1）先确定抢占优先权，数量越小，优先级越高;
2）如果优先权相同，则判断次级优先权，同样，数量越小，优先级越高
配置使用中断优先级分组规则的NVIC_PriorityGroup_2
根据中断优先级分组规则的NVIC_PriorityGroup_2设置特定的优先级大小
生成代码
首先打开 stm32l4xx_it.c 文件：
打开 stm32l4xx_hal_gpio.c 文件，查看函数的原型：
HAL_GPIO_EXTI_Callback（GPIO_Pin）;
此函数称为 EXIT 中断回调函数，用于处理发生的所有 EXIT 中断事件。
还可以在 stm32l4xx_hal_gpio.c 文件中找到该函数的原型：
自行实现 EXIT 中断处理回调函数
放在 gpio.c 的末尾：
编译和下载项目：
请注意，配置为中断检测的引脚的初始状态需要为高电平。否则，实验无效。
