嵌入式系统硬件设计与实践（学习方法）

Posted 2023-03-05 嵌入式-老费

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        刚读书的时候，对什么是嵌入式，其实并不太清楚。等到自己知道的时候，已经毕业很多年了。另外对于计算机毕业的学生来说，大部分时候其实是不需要自己画原理图的。所以，从这方面说，有的同学可能嵌入式做了很久，其实并不知道电路应该怎么画、怎么设计。其实，现在网上有很多的工具、很多的资源都可以拿来学习，不需要自己从头开始学习，完全可以借助于大家的力量实现硬件的设计，自己专注于整个系统的搭建就可以了。

        此外，我们搭建的是嵌入式电路设计，不是射频电路，不是取暖器，也不是什么高压电路。嵌入式电路其实是有它的规律的，大家掌握了这个规律，其实就可以做很多事情。

1、基本的嵌入式电路

         最简单的嵌入式电路其实就是这样的。一个mcu，启动条件就是需要一个时钟、一个复位电路。这个电路有一个输入，有一个输出。输入、输出有哪些功能取决于有什么需求。比如说，远程开关是一个需求，玩具电子琴是一个需求，平衡车也是一个需求。

2、复杂的soc电路

         从硬件的角度看，soc电路相比较mcu电路而言，多了pmu、ddr、emmc/sd这三个部分。其他都是一样的。因为soc要求的电压有很多种，并且不同电压的上电顺序不同，所以一般dc/dc或者ldo无法满足soc的要求，因此这里用pmu代替了power传统芯片。此外，和mcu电路相比，这里出现了ddr和emmc/sd，这主要是因为soc需要的内存更大，保存的数据更多，原来的mcu空间已经远远满足不了需求了，所以这里必须用ddr和emmc/sd代替。

3、fpga电路

         和mcu电路相比较，fpga多了一个norflash。这主要是因为，fpga内部的文件都是从norflash加载进来的，一断电之后，这些文件就都消失了。所以需要一个norflash芯片来专门保存这些文件，这就是fpga电路。fpga电路在特定的场合，比如说运动控制、图像处理，非常有用。

4、复杂的嵌入式电路

        实际开发的时候，一个电路板上面很有可能三个电路都有，比如说mcu+soc，或者soc+fpga，又或者是mcu+soc+fpga，这都是有可能的。主要是因为soc擅长算法，mcu擅长控制，fpga擅长图像，每一个擅长的领域都不一样，所以大家组合起来组成一个电路，可能性很大。

 

5、擅长用既有的eda工具和开源硬件

        eda工具，建议大家还是用开源，或者免费的eda工具，没有商业敲诈的烦恼。eda有kicad，立创eda，这些都可以。选择自己喜欢的工具就好了。另外，对于开源硬件，主要有两种方式，一种是去电商购买开发板，一般会提供对应的原理图；另外一种就是去一些开源硬件网站，比如https://oshwhub.com/

，这都是学习硬件设计的好方法。

        事实上，目前网上已经有很多的硬件了，大家如果自己想做一些应用，完全可以在这些硬件上面修改、调整，重新布线，没必要自己从0-1开始绘图。这样一方面会节省时间，另外一方面也会让自己很快有成就感，而不是不停遇到挫折，直到最后没有兴趣，放弃了学习。

6、学习硬件的好处

        表面上看上去，学习硬件设计只是多了一门技能，但是事实上学习了硬件之后，你会更在意自己做的东西怎么变成商品、成本是多少、竞争力是什么 ，而不仅仅是功能。原理图怎么画、pcb怎么布局、板子怎么少一点、成本怎么降低一点，这些都是你学习硬件后需要考虑的事情。