嵌入式技术硬件基础：数字电路与数制转换

"嵌入式应用技术的硬件基础涵盖了数字电路基础知识、嵌入式应用的常用元器件以及嵌入式应用技术的常用术语。" 在嵌入式应用技术中，硬件基础至关重要，尤其对于初学者来说，理解数字电路是入门的关键。数字电路基础知识包括对不同数制的理解和转换，因为这些在嵌入式系统中无处不在。 首先，我们要了解几种基本的数制：十进制、二进制和十六进制。十进制是我们日常生活中最常用的计数方式，基数为10；二进制是计算机科学的基础，基数为2，用于存储和处理数据；而十六进制由于其与二进制之间的简单转换关系（16=2^4），在编程和表示内存地址时非常方便，基数为16。 在数制转换方面，二进制与十进制的转换是通过按位权展开计算实现的。例如，二进制转换为十进制，可以将每一位乘以2的相应幂次然后求和；反之，十进制转换为二进制，整数部分使用除2取余法，小数部分使用乘2取整法。二进制与十六进制之间的转换通常是以每4位为一组进行，整数部分向左，小数部分向右，不足4位的用0补足，然后将每组转换成对应的十六进制数。例如，二进制数1011111011.110111011转换为十六进制为2FB.DD8H。 此外，十六进制与十进制之间的转换也遵循类似的规则，十六进制转十进制可以直接按位权展开，十进制转十六进制则是整数部分除16取余，小数部分乘16取整。 除了数制转换，TTL（Transistor-Transistor Logic，晶体管-晶体管逻辑）和CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，互补金属氧化物半导体）等逻辑门电路也是数字电路的基础，它们构成了嵌入式系统中处理和传输信息的基本单元。理解这些基础逻辑门的工作原理和特性，如TTL电路的速度快但功耗大，CMOS电路功耗低但速度相对较慢，对于设计和分析嵌入式系统的硬件至关重要。 嵌入式应用的常用元器件包括微处理器、存储器（如RAM和ROM）、接口电路（如UART、SPI、I2C等）、传感器和执行器等。这些元器件共同构成了嵌入式系统的硬件框架，实现数据处理、存储和对外部环境的感知与控制。 最后，嵌入式应用技术的常用术语涉及操作系统（如RTOS）、中断、嵌入式编程语言、编译器、调试工具等，这些都是开发嵌入式系统的必备知识。例如，了解中断机制可以帮助理解设备如何响应实时事件，而熟悉嵌入式编程语言（如C或C++）和编译器可以更有效地编写和优化代码。 掌握数字电路基础知识是理解和应用嵌入式技术的第一步，而熟悉常用元器件和术语则是进一步深入学习和实践的关键。通过这些基础知识的学习，初学者能够逐步建立起对嵌入式系统硬件层面的全面认知，为进一步的软件开发和系统集成奠定坚实的基础。