从零造单片机,需要哪些知识?

2023-05-24 09:30   206   0  

第一步,做出实体芯片。


单片机一般理解为MCU(Microcontroller Unit,微控制单元),包含定时器、ALU(Arithmetic Logic Unit,算术逻辑单元)、内存、寄存器、总线等部分。而普通意义的单片机还包含GPIO、串口(UART)、DMA、协处理器、ADDA等。


前置:计算机组成原理、微机原理。


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流水线:


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前置:数字逻辑电路集成电路设计及其EDA技术、verilog。


把各个模块细分为寄存器级,比如移位运算器、节拍器、译码器、存储器等。


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物理上是这样的:


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然后还要会调试BUG、会看时序。


前置:时序用MODELSIM,综合用QUARTUS II等。


如果你以为这就完事了,那你就错了,此时才刚刚开始!


接下来,继续生成电路网表,时序收敛;如果不对,继续返回上述流程重新调试。


前置:Synopsys。


我们来回顾一下:


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此时应该生成版图文件,然后根据制造厂商提供的物理器件库,进行最后的各种设计规则检查。


前置:集成电路版图设计,软件有Cadence:Virtuoso Layout Editor。


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送到代工厂,还要懂元器件。


前置:半导体物理,半导体器件物理,固体物理,电介质物理,量子力学,热力学与数理统计。


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根据得到的图表,设计版图和工艺流程,大概是这样:


前置:集成电路制造。


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然后进行电气测试,电磁测试,最后封装。


前置:集成电路封装技术。


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最后,不能忘记出片的时候,焚香沐浴更衣,朝南拜三拜,祈祷不会有大问题。


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第二步,设计系统驱动。


终于得到了物理上的片子,下面我们开始写汇编器,编译器。


本质上烧写进ROM的是这样的机器码:


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汇编器:把汇编语言变成机器码。


前置:perl。


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编译器BISON和FLEX:把高级语言转换成汇编语言。


前置:编译原理。


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现在,终于可以固化进ROM跑程序了,这里你还需要一段小型的开启代码(bootloader)。


前置:汇编语言。


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然后,开始写操作系统。


前置:ucos(嵌入式操作系统)。


系统宏定义,系统功能配置,系统头文件,初始化文件,调度文件,任务管理文件,系统时间管理文件,信号量文件,邮箱文件,消息队列文件,内存管理文件,系统服务文件,MAIN文件。


接下来,写操作系统中的任务。


前置:C语言,数据结构,算法导论。


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拿着含辛茹苦的板子,还需要配置最小系统,以及外围器件。


前置:PCB设计和制造,电焊等技艺,模电、高频电子线路,信号与系统。


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如果有信号传输,那么通讯协议如下:


前置:SPI、I2C、CAN、TCP/IP、wifi等。


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最后是RF天线:


前置:微波技术、电磁场与电磁波、HFSS、天线技术等。




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