嵌入式硬件基础：电平、边沿与占空比解析

"嵌入式硬件基础，包括电平、边沿、占空比等关键概念，以及硬件设计与软件设计的区别，总线与通信，时序问题等知识点。" 在嵌入式系统设计中，硬件基础是至关重要的，尤其是对于嵌入式软件工程师而言，理解硬件原理能有效提升工作效率和系统性能。以下是一些关键概念的详细说明： 1. **硬件设计与软件设计的区别** - 设计成本：硬件设计是一次性的，对系统总成本影响大，而软件设计可以多次修改和复用。 - 功耗：硬件设计需要考虑功耗，以满足低功耗应用的需求。 - 电磁兼容性（EMC）：防止电磁辐射干扰，确保设备正常运行。 - 时序：软件逻辑正确不等于硬件时序正确，时序分析是硬件设计的重要环节。 2. **总线与通信** - 总线分类：数据总线、地址总线等，发展趋势是多样化、高速化，从并行总线转向串行总线。 - I2C总线：一个常见的串行通信协议，用于设备间的低速通信，包含起始和结束条件。 3. **几个必须关心的概念** - **电平**：如CMOS和TTL，代表不同的电压水平，用于信号传输。软件工程师虽不直接处理，但了解其工作原理有助于理解硬件交互。 - **边沿**：信号的上升沿和下降沿，用于触发事件，例如中断，因为简单的高电平或低电平无法表达瞬态变化。 - **占空比**：信号在一个周期内高电平或低电平的时间比例，影响系统性能，如脉冲宽度调制（PWM）等。 4. **时序问题** - 即使高速CPU执行指令也需要时间，软件工程师通常不关注时序，但在硬件设计中，信号传播延迟和时序约束至关重要。 - 组合逻辑与时序逻辑：组合逻辑只考虑当前输入得到的输出，而时序逻辑考虑了之前的状态，两者在时序上的不同可能导致错误。 除了上述内容，软件工程师还需要了解一些硬件相关术语，如I2C时序图中的具体细节，以便更好地配合硬件实现有效的通信。掌握这些基础知识，能帮助软件工程师更好地理解和调试嵌入式系统，提高整体设计的效率和质量。