嵌入式单片机及外设（硬件）知识基础一

零、硬件知识基础

• 硬件的概念
• 硬件N要素
• 硬件设计流程
• 硬件的“小伙伴们”

1. 硬件的概念

官方定义

硬件（英文名Hardware）是计算机硬件的简称（中国大陆及香港用语，台湾作硬体），是指计算机系统中由电子、机械和光电元件等组成的各种物理装置的总称。这些物理装置按系统结构的要求构成一个有机整体为计算机软件运行提供物质基础。

简言之，硬件的功能是输入并存储程序和数据，以及执行程序把数据加工成可以利用的形式。

通俗理解

硬件就是指电子产品中看得见、摸得着的东西。

广义硬件与狭义硬件

广义硬件：电子+结构+光学+其他功能实物；

狭义硬件：电子功能相关。

举例：手机或PAD。

2. 硬件N要素

首要要素

当然是元器件 – 包括芯片、电阻、电容、电感、磁珠、继电器、电位计、开关、数码管、LCD、各种连接器、接头…… 

第二要素

将元器件连接起来的连接线 – 电路板、导线等。

第三要素

器件连接方式（组合方式）- 不同连接方式实现不同功能。

简单例子：电阻、电容的串并联。

当然还有芯片的区别、单片机程序的区别等。

必要要素

当然是电源！

— 电源分类有很多种：

— 直流电源、交流电源；

1. — 电压源、电流源；
2. 还可以按用途分，种类很多，在此略。

嵌入式中电源主要用到直流电压源（12V、5V、3.3V、1.8V）以及电池。

3. 硬件设计流程

（1）方案制定；

（2）硬件选型；

（3）原理图绘制；

（4）确定电路板形状及大小；

（5）板图绘制；

（6）外协制板、（焊接）；

（7）（焊接）、基础调试；

（8）功能测试；

（9）修改、完善、更新；

（10）最终定板。

4. 硬件的“小伙伴们”

• 电路板绘制软件（Autium Designer、Candence、Mentor等）；
• 电路仿真软件（Work Bench、Proteus等，CPLD/FPGA有专门的仿真功能，单片机也有软件仿真功能）；
• 烙铁、焊锡、助焊剂、偏口钳、尖嘴钳、改锥、镊子等；
• 万用表、示波器、逻辑分析仪、信号发生器等；
• 各种软件调试助手（串口、USB、网络等）。