单片机入门(一)应用层软件开发的单片机学习之路基础知识入门腾讯云开发者社区

单片机。最小计算机运行系统,百度百科做的解释集成电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统,在工业控制领域广泛应用。从上世纪80年代,由当时的4位、8位单片机,发展到现在的300M的高速单片机。

可以看到,一个单片机基本上可以当作是一个小型计算机,具有存储,计算,输入和输出,计时定时器等能力,当然了,我们一台完整的计算机与我们进行交互,也是通过IO去进行交互,通过鼠标或者键盘连接到IO口上就可以在计算机上面进行输入输出,那普通的单片机上面的输入输出就需要通过单片机上面的IO口,就是那些针脚去进行通讯,可以看如下图,这是一个ESP32的一个单片机,上面包括了那么多的IO引脚,统称为GPIO,那么这个GPIO是何方神圣呢,GPIO的全称是General-purposeinput/output,翻译过来也就是通用的输入输出接口,在这个单片机上面一共有四十个gpio接口。

按照GPIO分类可以分为:

POWER,电源接口,下图这个开发板上面有一个3.3V和一个5V的一个电源接口,同时可以用来做输入或者输出电源,用来给单片机进行供电,或者复杂的接串联给整体项目中的所有电子元器件进行供电。

GND:电线接地端接口,上面的POWER是正极,那么GND就是电路中的负极,或者接地线路。

GPIO:就是可以作为通用的输入输出接口,可以用来和电子元器件进行交互,例如让一个LED灯亮起来,可以使用GPIO的输出高低位来进行让LED亮起来,高低位,则是给电子元器件进行释放电流或者关闭电流就是一个开关,这里不做过多解释,后面我们会做实验一步一步,让大家学会。

ADC:模数转换器,将输入的一个模拟信号的电压,转为数字,将输入的模拟电压或电流转换为表示电压或电流的大小的数字,获取到采集的数据,然后转为具体的数字,例如温度传感器,气压传感器等等,都是通过获取的模拟信号电压,转为具体的数字。

CONTROL:控制引脚,通常单片机带了一个EN的按钮用来重启单片机,如果将线路接入到这个EN引脚则可以控制单片机进行重启。

UART:串口通讯的一种,通用异步收发传输器(UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter),同一套UART,具有两个引脚,一个是RX,一个是TX引脚,RX用来接收数据,TX引脚用来写入数据,可以看到R的全称是Receiver用来接收,T的全称是Transmitter,用来传输数据,如果我们有一个USB转TTL模块,则可以使用PC和我们的单片机进行通讯发送接收数据,忘了提一嘴,通常用来做串口通讯的时候,RX引脚必须接通讯方的TX引脚,TX引脚和RX引脚相接,即A和B两个单片机,需要进行UART串口通讯,那么A的RX接口必须和B的TX接口相接,A的TX接口必须和B的RX接口相接,A接收数据来自于B的TX,A的发送数据A的TX然后A写入到B的RX,除非电子元器件有特别改动,通常情况都是RX接TX,TX接RX。

SPI:是串行外设接口(SerialPeripheralInterface)的缩写,是一种高速的,全双工,同步的通信总线,并且在芯片的管脚上只占用四根线,分别是

首先从线的数量上,SPI就比UART多了两条线,同时在设备上,SPI可以支持多设备的全双工,但是同步的通讯总线,性能上可能不如UART,但是在设备之间,SPI比UART具有更多的选择性,由一个SPI主设备,进行给从设备通过设定好的地址进行发送数据,可以使用同一个SPI线路,控制多个电子元器件。

I2C:一个多主从的串行总线,又叫I2C,是由飞利浦公司发明的通讯总线,属于半双工同步传输类型总线。IIC总线是非常常见的数据总线,仅仅使用两条线就能完成多机通讯,一条SCL时钟线,另外一条双向数据线SDA。两条线一个SDA用来传输数据,一条SCL时钟线,用来控制数据收发,应答等等。TOUCH:ESP32板子上面带了十个不同的个电容式触摸板,DAC:ADC的逆转,ADC为模拟信号转为数字的电子元器件,那DAC则为将数字信号转为模拟信号从而转为电压的一种元器件。FLASH:esp32上面带了不同大小的内存,还可以自己进行分区,貌似有4M的,8M的,还有16的,用来存储一些小型文件,临时文件。PWM:脉冲宽度调制,输入不同的波形,可以用这个控制一些电子元器件的速率或者快慢调制,通过对PWM高低电平的占空比不同,进行控制。

以上为ESP32系列单片机的所有的GPIO功能讲解。后续我会带大家,去进行和不同的传感器进行交互来获取数据,单片机购买连接放在了最下方,我一直都是在这家店铺购买,并不是托,哈哈

其实针对于单片机,我所认为的是通过这些GPIO引脚去进行和电子元器件进行通讯,通过那些总线通讯方式进行收发数据,消息传递,同时底层是通过不同引脚的高低电平去进行控制。总之,单片机开发要懂一些常用的基础电路知识,不然很容易烧坏电路板,电子元器件,有钱可任意妄为,哈哈。

上面,我们对什么是单片机,以及单片机上面都有哪些引脚,都具备那些功能做了一个解释,那么接下来我们讲解一下ESP32开发环境在Arduino上面的一个配置。点击首选项

其实使用VSCODE也可以开发这个在Arduino上配置好之后,在Vscode中下载Arduino插件即可使用Vscode进行配置,取决于开发者,同时VSC开发还可以直接使用原生c语言进行开发,

可以参考i乐鑫官网给出的步骤,快速入门-ESP32-—ESP-IDF编程指南v4.4.2文档(espressif.com)[2],这个文档还是很不错,使用原生c语言进行开发,其难度也相较Arduino难一些,我是刚开始使用这个环境开发的,后来换成了Arduino相对简单一些,同时还可以像c#的nuget一样去搜索自己想要的库,同时也有例子,相对简单一些。

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