单片机集成wifi等_从零制作单片机需要哪些知识？
??請點擊上面?免費關注...
說一下從芯片制作開始到最后編寫驅動程序整個過程中每一步所需要的知識。
作者：彭謨威
鏈接：https://www.zhihu.com/question/28580074/answer/93515413
來來來，讓我們一起，左手右手一個慢動作。
每一個方向都值得一個人用一生去鉆研，每一個步驟都有其自身的魅力。
第一步，做出實體芯片。
單片機一般理解為MCU(Microcontroller Unit，微控制單元)
包含定時器、ALU(Arithmetic Logic Unit,算術邏輯單元)、內存、寄存器、總線等部分
而普通的意義的單片機還包含GPIO、串口(UART)、DMA、協處理器、AD\DA等等。
看懂如下圖
前置：計算機組成原理，微機原理。
流水線
前置：數字邏輯電路，集成電路設計及其EDA技術，verilog
把各個模塊細分為寄存器級，比如移位運算器、節拍器、譯碼器、存儲器等
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
然后會調試BUG，看時序。
前置：時序用MODELSIM，綜合用QUARTUS II 等等
然后此時才剛剛開始。
繼續生成電路網表，時序收斂，如果不對繼續返回上述流程繼續調試。
前置：Synopsys
回顧一下
此時應該生成版圖文件，然后根據制造廠商提供的物理器件庫進行最后的各種設計規則檢查。
前置：集成電路版圖設計，軟件有Cadence:Virtuoso?Layout Editor
送到代工廠
還要懂元器件
前置：半導體物理，半導體器件物理，固體物理，電介質物理，量子力學，熱力學與數理統計。
根據得到的圖表設計版圖和工藝流程，大概是這樣
前置：集成電路制造
然后進行電氣測試，電磁測試，最后封裝。
前置：集成電路封裝技術
最后不能忘記出片的時候
焚香沐浴更衣，朝南拜三拜，祈禱不會有大問題。
第二步，設計系統驅動。
終于得到了物理上的片子
我們開始寫匯編器，編譯器。
本質上燒寫進ROM的是這樣的機器碼。
匯編器(把匯編語言變成機器碼)
前置：perl
//********
*********//
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(把高級語言轉換成匯編語言)
前置：編譯原理
#include
%}
%union {char *s; int n;}
%token NAME NUMBER
%destructor { free($$); } NAME NUMBER
%tokenIF WHILE DO
%typeif0
%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
? ? ? 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
前置：ucos(嵌入式操作系統)
系統宏定義，系統功能配置，系統頭文件，初始化文件，調度文件，任務管理文件
系統時間管理文件，信號量文件，郵箱文件，消息隊列文件，內存管理文件，
系統服務文件，MAIN文件。
寫操作系統中的任務
前置：C語言，數據結構，算法導論。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?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);//估計出的最優值
? ? ? ? ? ? ? ?
? ? ? ?p_now=(1-kg)*p_mid;//最優值對應的covariance ? ? ? ?
? ? ? ?p_last = p_now; //更新covariance值
? ? ? ?x_last = x_now; //更新系統狀態值
? ? ? ?return x_now; ? ? ? ? ? ? ? ?
}
拿著含辛茹苦的板子還需要配置最小系統以及外圍器件
前置：PCB設計和制造，電焊等技藝，模電、高頻電子線路，信號與系統
如果有信號傳輸
通訊協議
前置：SPI,I2C,CAN，TCP/IP、wifi等等
{
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，電磁場與電磁波，HFSS，天線技術等等。
Xinghom
33 人贊同了該回答
想從頭開始制作單片機，...
It's a long story～
OK, let‘s rock.
/*************************分割線****************************/
單片機-->學名MCU ?( micro control unit) ?
首先，它是個芯片～ ?芯片設計的流程
------>>>>現在的芯片都是如何設計的呢？- 芯片(集成電路)(總概 from @又見山人)
其中所需要的知識有：(僅考慮設計MCU)
電路分析，
數字電路，
模擬電路，
半導體工藝與器件，
計算機結構，
微處理器原理，
HDL語言，
EDA工具(綜合，仿真，布局布線) 等
芯片設計好沒問題之后呢，需要拿你的設計去foundry制作～?
這又是一個美妙又漫長的故事～?
好在普林斯頓的phd大神耐心的寫出了這個詳細具體又生動的故事
——>芯片里面有幾千萬的晶體管是怎么實現的？- 中央處理器 (CPU) ?from @呆濤
想要學習芯片制造工藝里面的知識就更多了，比如：物理(如半導體物理，量子物理)，材料等和芯片制造工藝有關的內容及步驟.... ? ?自己沒切身接觸過，涉獵不足，有待補充.
這樣下來，從設計前端，到后端，驗證，再到工藝制作，流片，封裝 之后。MCU就制作出來啦！Oh,Cool！
如果是ARM的單片機， 你就可以往里面燒 bootlooder ，系統 ，寫驅動了...(嵌入式開發方向)
需要的知識有：C語言，匯編，操作系統(linux wince 等)， linux內核.... ?etc
整個過程的任何一個 “步驟” 都需要要考慮很多方面的東西，成為IC領域的學習方向，并非一句話帶過那么簡單。正如又見山人的回答，如果你一己之力學會了整個芯片設計制作，寫驅動就真是如喘氣放屁一般....
編輯于?2015-03-09
axiom
電路原理，模擬電路，數字電路
c語言
然后買個開發版，一個個例程跑吧！！
又看了一下問題。添加如下:
找一本電子書。上面開始有介紹固體物理，摻雜，二極管，三極管原理
然后是場效應管，然后是集成電路制造。
數字電路，邏輯門，觸發器，乘法器，搞明白了，可以自己學hdl
語言，寫FPGA，你可以自己搞一個8位得單片機了。有源代碼！！可以看。
然后是軟件編程，看匯編語言，51入門簡單，資料多！！
結合8051得微內碼結構，取指令，譯指令，自己理解cpu結構！！！！(現在都RISC體系，好像微內碼不好找了)
然后是c語言了，c++。這個又是一步
編輯于?2015-03-09
二氧化硅--情商堪憂的少年
本人作為一個微電子本科的學生，感覺如果說你只是為了制作一塊MCU，你可以不特別會比較基礎的東西，比如半導體物理，電子器件一類的課程，但是你得必須會寫硬件描述語言。MCU的邏輯結構是非常復雜的，這一步會相當相當難。ok，現在你寫好了MCU的硬件描述語言腳本，也仿真無誤了。然后用EDA軟件綜合仿真，最后用畫版圖的軟件畫出MCU的集成電路版圖，這一步也是非常復雜的，不過現在數字集成電路的版圖可以自動布局布線，但是你必須得會基本的版圖繪制方法，因為接口一類的都是模擬電路，是不能自動生成的。然后什么版圖檢查DRC,LVS，寄生參數什么一類的，等到版圖里沒有一點錯誤，物理上還有電學上都符合要求的時候就算版圖繪制完成。
———我是設計和工藝的分割線—————
現在你就可以把你畫的版圖交給廠商流片，這一步會畫很多很多錢。。。然后測試，封裝。OK你自己的MCU就做好了。
如果說你連工藝都要自己弄，先不說課程的事，土豪能做個朋友嗎？
———我是硬件和軟件的分割線—————
至于驅動一類的很簡單了，按照之前硬件描述語言腳本里的邏輯，把各個功能用函數的形式寫出來就行。。
個人感覺一個人可以完成所有的步驟，但是時間啊，金錢啊，性能啊。。。
至于你得會啥。。數電，模電，硬件描述語言，EDA軟件使用，微機原理，匯編以及C語言還有很多細枝末節的知識，隨時都可能會有問題出現
個人看法，歡迎各位大神給予指導
本文轉自網絡，版權歸原作者，如果您覺得不好，請聯系我們刪除！
↓點擊下方
“閱讀原文”
查看更多
總結
以上是生活随笔為你收集整理的单片机集成wifi等_从零制作单片机需要哪些知识？的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
- 上一篇： curl在android服务器上编译,A
- 下一篇： html 使用百度搜索,百度搜索uzer