今天給大家介紹一下從芯片制作開始，到最后編寫驅(qū)動(dòng)程序整個(gè)過程中，每一步所需要的知識(shí)。
每一個(gè)方向都值得一個(gè)人用一生去鉆研，每一個(gè)步驟都有其自身的魅力。
第一步，做出實(shí)體芯片。
單片機(jī)一般理解為MCU(Microcontroller Unit，微控制單元)
包含定時(shí)器、ALU(Arithmetic Logic Unit,算術(shù)邏輯單元)、內(nèi)存、寄存器、總線等部分
而普通的意義的單片機(jī)還包含GPIO、串口（UART）、DMA、協(xié)處理器、AD\DA等等。
看懂如下圖
前置：計(jì)算機(jī)組成原理，微機(jī)原理。
流水線
前置：數(shù)字邏輯電路，集成電路設(shè)計(jì)及其EDA（LCED.CN）技術(shù)，verilog
把各個(gè)模塊細(xì)分為寄存器級(jí)，比如移位運(yùn)算器、節(jié)拍器、譯碼器、存儲(chǔ)器等
module minicpu(clk, reset, run, in, cs, pcout, irout, qtop, abus, dbus, out); input clk,reset,run; input [15:0] in; output [1:0] cs; output [15:0] irout, qtop, dbus, out; output [11:0] pcout, abus; wire [15:0] qnext, ramout, aluout; reg [11:0] abus; reg halt, jump, pcinc, push, pop, thru, qthru, dbus2qtop, dbus2ram, dbus2obuf, ir2dbus, qtop2dbus, alu2dbus, ram2dbus, in2dbus; reg pop2, ir2abus, qtop2abus, qnext2abus; reg [11:0] pcout, pcnext; reg [15:0] out; statef statef0(.clk(clk),.reset(reset),.run(run),.halt(halt),.cs(cs)); stackm stackm0(.clk(clk),.reset(reset),.load(dbus2qtop),.push(push),.pop(pop),.pop2(pop2),.thru(qthru),.d(dbus),.dthru(ramout),.qtop(qtop),.qnext(qnext)); alu alu0(.a(qtop),.b(qnext),.f(irout[4:0]),.s(aluout)); dpram #(16,10,1024) dpram0(.clk(clk),.load1(dbus2ram),.addr1(abus),.addr2(pcnext),.d1(dbus),.q1(ramout),.q2(irout));
物理上是這樣的
然后會(huì)調(diào)試BUG，看時(shí)序。
前置：時(shí)序用MODELSIM，綜合用QUARTUS II 等等
然后此時(shí)才剛剛開始。
繼續(xù)生成電路網(wǎng)表，時(shí)序收斂，如果不對(duì)繼續(xù)返回上述流程繼續(xù)調(diào)試。
前置：Synopsys
回顧一下
此時(shí)應(yīng)該生成版圖文件，然后根據(jù)制造廠商提供的物理器件庫進(jìn)行最后的各種設(shè)計(jì)規(guī)則檢查。
前置：集成電路版圖設(shè)計(jì)，軟件有Cadence:Virtuoso Layout Editor
送到代工廠
還要懂元器件
前置：半導(dǎo)體物理，半導(dǎo)體器件物理，固體物理，電介質(zhì)物理，量子力學(xué)，熱力學(xué)與數(shù)理統(tǒng)計(jì)。
根據(jù)得到的圖表設(shè)計(jì)版圖和工藝流程，大概是這樣
前置：集成電路制造
然后進(jìn)行電氣測(cè)試，電磁測(cè)試，最后封裝。
前置：集成電路封裝技術(shù)
最后不能忘記出片的時(shí)候
焚香沐浴更衣，朝南拜三拜，祈禱不會(huì)有大問題。
第二步，設(shè)計(jì)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)。
終于得到了物理上的片子
我們開始寫匯編器，編譯器。
本質(zhì)上燒寫進(jìn)ROM的是這樣的機(jī)器碼。
匯編器（把匯編語言變成機(jī)器碼）
前置：perl
#!/usr/bin/perl -W
//********
*********//
print "*** LABEL LIST ***\n";
foreach $l (sort(keys(%label))){
printf "%-8s%03X\n",$l,$label{$l};
}
$addr=0;
print "\n*** MACHINE PROGRAM ***\n";
foreach (@source){
$line = $_;
s/\w+://;
if(/PUSHI\s+(-?\d+)/){
printf "%03X:%04X\t$line",$addr++,$MCODE{PUSHI}+($1&0xfff);
} elsif(/(PUSH|POP|JMP|JZ|JNZ)\s+(\w+)/){
printf "%03X:%04X\t$line",$addr++,$MCODE{$1}+$label{$2};
}elsif(/(-?\d+)/){
printf "%03X:%04X\t$line",$addr++,$1&0xffff;
} elsif(/([A-Z]+)/){
printf "%03X:%04X\t$line",$addr++,$MCODE{$1};
} else {
print "\t\t$line";
}
}
編譯器 BISON和FLEX（把高級(jí)語言轉(zhuǎn)換成匯編語言）
前置：編譯原理
%{
#include
%}
%union {char *s; int n;}
%token NAME NUMBER
%destructor { free($$); } NAME NUMBER
%token IF WHILE DO
%type if0
%token GOTO ELSE INT IN OUT HALT
...
...
%%
int yyerror(char *s){ printf("%s\n",s); }
int main(){ yyparse(); }
%{
#include
#include "y.tab.h"
int n=0;
%}
...
...
while {yylval.n=++n;return(WHILE);}
[0-9]+ {yylval.s=strdup(yytext);return(NUMBER);}
[a-zA-Z][a-zA-Z0-9]* {yylval.s=strdup(yytext);return(NAME);}
. {return(yytext[0]);}
%%
int yywrap(){ return(1);}
終于可以固化進(jìn)ROM可以跑程序了，你還需要一段小型的開啟代碼（bootloader）
前置:匯編語言
start: JK start
nop
sdal 32
sdah 0
datp
loop: ting
inl
ting
inh
jend cxcute
nop
jmp loop
inc
excute: call 32
nop
jmp start
nop
然后開始寫操作系統(tǒng)
前置：ucos（嵌入式操作系統(tǒng)）
系統(tǒng)宏定義，系統(tǒng)功能配置，系統(tǒng)頭文件，初始化文件，調(diào)度文件，任務(wù)管理文件
系統(tǒng)時(shí)間管理文件，信號(hào)量文件，郵箱文件，消息隊(duì)列文件，內(nèi)存管理文件，
系統(tǒng)服務(wù)文件，MAIN文件。
寫操作系統(tǒng)中的任務(wù)
前置：C語言，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，算法導(dǎo)論。
double KalmanFilter(const double ResrcData,
double ProcessNiose_Q,double MeasureNoise_R,double InitialPrediction)
{
double R = MeasureNoise_R;
double Q = ProcessNiose_Q;
static double x_last;
double x_mid = x_last;
double x_now;
static double p_last;
double p_mid ;
double p_now;
double kg;
x_mid=x_last; //x_last=x(k-1|k-1),x_mid=x(k|k-1)
p_mid=p_last+Q; //p_mid=p(k|k-1),p_last=p(k-1|k-1),Q=噪聲
kg=p_mid/(p_mid+R); //kg為kalman filter，R為噪聲
x_now=x_mid+kg*(ResrcData-x_mid);//估計(jì)出的最優(yōu)值
p_now=(1-kg)*p_mid;//最優(yōu)值對(duì)應(yīng)的covariance
p_last = p_now; //更新covariance值
x_last = x_now; //更新系統(tǒng)狀態(tài)值
return x_now;
}
拿著含辛茹苦的板子還需要配置最小系統(tǒng)以及外圍器件
前置：PCB設(shè)計(jì)和制造，電焊等技藝，模電、高頻電子線路，信號(hào)與系統(tǒng)
如果有信號(hào)傳輸
通訊協(xié)議
前置：SPI,I2C,CAN，TCP/IP、wifi等等
uint SPI_RW(uint uchar)
{
uint bit_ctr;
for(bit_ctr=0;bit_ctr<8;bit_ctr++) // output 8-bit { MOSI = (uchar & 0x80);
// output 'uchar', MSB to MOSI uchar = (uchar << 1);
// shift next bit into MSB.. SCK = 1;
// Set SCK high.. uchar |= MISO; // capture current MISO bit SCK = 0;
// ..then set SCK low again } return(uchar); // return read uchar }
RF天線
前置：微波技術(shù)，電磁場(chǎng)與電磁波，HFSS，天線技術(shù)等等。
歡迎各位大神給予指導(dǎo)~
來源：知乎
作者：彭謨威
