嵌入式测试学习第 9 天：单片机、MCU、开发板、固件

单片机、MCU、开发板、固件一、先搞懂嵌入式整体通俗定义二、MCU微控制器1. 什么是MCU2. 真实实物样貌3. MCU 内部集成资源4. 作用三、单片机1. 什么是单片机2. 单片机 和 MCU 的关系3. 真实实物外观4. 嵌入式测试理解四、开发板1. 什么是开发板2. 真实实物整体外观3. 开发板上面能看到的实物标注解读4. 开发板用途5 开发板 和 单片机区别五、固件Firmware1. 什么是固件2. 固件存放位置3. 固件包含内容4. 固件常见格式5. 固件作用6 嵌入式测试为什么要懂固件六、四者关系汇总七、总结一、先搞懂嵌入式整体通俗定义嵌入式系统把一个微型电脑单片机/MCU嵌入到电子产品里专门用来做控制、采集、通信、执行功能的专用系统。手机、家电、智能手环、传感器、工业仪表、充电桩全部都是嵌入式设备。四大核心组成单片机MCU 外围元器件 开发板PCB 固件程序二、MCU微控制器1. 什么是MCUMCU 全称微控制器 Micro Controller Unit就是微型专用电脑内部集成了CPU、内存、闪存、IO口、定时器、串口、ADC等全部模块。大白话MCU 就是嵌入式设备的大脑、主控芯片。2. 真实实物样貌方形黑色贴片芯片四周有密密麻麻金属引脚直接焊接在PCB板上。常见型号STM32嵌入式最常用。贴片型还有GD32/ESP32。型号示例STM32F103C8T6、GD32F103、ESP32。特点体积小、贴在 PCB 板上嵌入式产品 99% 用这种51单片机直插型老式教学用外形长条形两排金属长引脚型号STC89C52、AT89S52特点容易插拔、适合面包板实验产品上基本不用ESP32蓝牙WiFi瑞萨、GD32、华为海思等3. MCU 内部集成资源CPU 运算核心Flash 存放固件程序RAM 程序运行内存IO 输入输出引脚串口、I2C、SPI、ADC、定时器4. 作用接收按键、传感器信号 → 程序运算处理 → 控制继电器、屏幕、灯光、电机工作。三、单片机1. 什么是单片机单片机 单片微型计算机把CPU、存储器、IO、外设全部集成在一块芯片上的集成电路。2. 单片机 和 MCU 的关系本质是同一个东西传统叫法单片机51单片机时代现在专业叫法MCU 微控制器记忆口诀单片机是老叫法MCU是专业学名指的是同一种主控芯片。3. 真实实物外观有两种直插双列引脚老式51单片机长长一排金属引脚方形贴片现在STM32、ESP32主流4. 嵌入式测试理解我们测试的所有设备核心心脏就是单片机/MCU设备死机、重启、通信失败大多和MCU程序、硬件外围有关。四、开发板1. 什么是开发板开发板把MCU主控芯片 晶振、按键、LED、电容电阻、接口、下载电路等外围元器件提前设计焊接好的整块PCB学习/开发电路板。大白话开发板 给单片机搭好的现成舞台不用自己画板、焊元件直接写程序、下载程序就能用。2. 真实实物整体外观整块绿色PCB大板上面能清晰看到中间最大黑色芯片STM32/MCU主控银色圆柱晶振小按钮复位按键、功能按键小灯LED指示灯排针、USB口、串口、电源接口贴片电阻、电容、拨码开关等周边元件3. 开发板上面能看到的实物标注解读主控芯片MCU整板大脑运行程序晶振提供时钟节拍按键复位、人机操作LED灯程序运行状态指示USB接口下载固件、串口调试、供电排针引脚引出IO口外接传感器、继电器4. 开发板用途嵌入式学习、写代码练手产品前期功能原型开发软硬件联调、功能验证嵌入式测试搭建测试环境5 开发板 和 单片机区别单片机只是一颗芯片开发板包含单片机 所有外围电路 接口的一整块板子五、固件Firmware1. 什么是固件固件是烧录在单片机/MCU内部Flash里的底层程序用C语言/汇编编写是硬件能听懂的底层代码。大白话硬件是身体固件是灵魂没有固件单片机就是一块废芯片什么功能都没有。2. 固件存放位置存放在MCU 芯片内部 Flash 存储空间里。3. 固件包含内容底层驱动按键、LED、串口、I2C、SPI、ADC驱动业务逻辑设备自动控制、定时、采集数据通信协议485、CAN、蓝牙、WiFi协议配置参数、版本信息4. 固件常见格式.bin .hex .ota 等文件5. 固件作用让单片机硬件具备逻辑功能控制外设按键、继电器、屏幕、传感器实现升级OTA在线升级、串口烧录升级嵌入式测试大部分测的就是固件功能、兼容性、稳定性6 嵌入式测试为什么要懂固件功能bug 大多是固件逻辑问题设备重启、死机、串口乱码、协议异常都和固件有关做嵌入式测试要会烧录固件、版本切换、升级测试、回滚测试六、四者关系汇总单片机 MCU是嵌入式设备的主控大脑芯片。开发板搭载了MCU 所有外围元器件的整块开发电路板用来学习、开发、调试。固件烧录在MCU里的底层程序给硬件赋予功能逻辑。完整工作流程开发板硬件载体 MCU单片机主控 固件程序软件逻辑 一台能正常工作的嵌入式设备七、总结MCU/单片机嵌入式主控芯片设备的大脑集成CPU、内存、IO、外设。开发板集成MCU、晶振、按键、接口的现成PCB板子用于学习和开发。固件烧录在单片机内部的底层程序是硬件的灵魂决定设备所有功能。关系固件跑在MCU里MCU焊在开发板上组成完整嵌入式系统。