嵌入式总结（一）
红外通信原理
红外通信的整个工作过程
发送过程
数据 -> 编码 -> 调制 -> 发送电路
数据：假设发送的数据为 0XA5，二进制为：10100101
编码：用脉冲宽度编码（Pulse Width Encoding）来表示二进制数据。每个数据位由一系列的脉冲组成，逻辑0和逻辑1分别由不同的脉冲宽度表示。现假设如下：
逻辑0为：0.5ms高 + 0.5ms低； 逻辑1为：1ms高 + 0.5ms低；
- 调制：就是把编码数据放到一定频率的载波上面，即使用数据调制载波，形成一串脉冲信号
- 发送电路：即：红外灯珠对脉冲信号的发送 + 脉冲信号的放大
接收过程
接收电路 -> 解调 -> 解码 -> 数据
- 接收电路：接收发过来的红外信号
- 解调：当红外接收管接收到调制信号时，输出高电平，否则输出为低电平
- 解码：解调后将得到的一系列脉冲变为二进制
- 数据：解码后即可得到发来的数据，即 0XA5 （二进制为：10100101）
优缺点
红外通信的优点：抗电磁干扰、成本低
红外通信的缺点：传输效率低，易受到环境光干扰导致传输误码
ADC数据常用的处理
为什么要对采样的数据进行处理呢？直接拿来用不行吗？
因为任何系统都会存在干扰，进行数据处理就是为了尽量避免因外界干扰引起的误差。
常用的两种滤波方法
- 多次采样加权取平均，在写程序的时候可以运用一些技巧：首先我们ADC采集8次数据并且对这8次数据累加（可以每1ms调用该函数），累加完成后将累加结果右移3位得到最后的采样结果。
当然这个方法还可以进一步改善，比如取样10次，然后去掉最大值和最小值，再对剩下的8次进行取平均。
但因为需要多次采样，更新数据的时间会很长，比如取样8次，每1ms取样一次，那么更新数据就需要8ms时间，所以对采样的数据实时性要求不是很高的系统才可以用这种方法
- 中值滤波法（可用在实时性比较高的系统）：实现思想就是取5个数据，每次采样的新数据替换掉最老的数据；然后把中间的那个数据当做是采样数据，这样不仅可以有效抑制干扰，而且响应速度快。
十大滤波方法及代码实现
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程序顺序执行、定时器任务执行及各种RTOS的优缺点及原理
程序顺序执行优缺点
顺序执行：是指程序按照代码的书写顺序依次执行，每个任务必须等待前面的任务执行完成后才能执行。这种执行方式简单明了，易于理解和调试，但执行效率相对较低，因为程序需要等待前面的任务完成后才能开始执行下一个任务。
并发执行：是指程序中的多个任务可以同时执行，不必等待前面的任务完成。这种执行方式可以提高执行效率，充分利用计算机的资源，但也会带来一些问题，如竞争条件、死锁等。
程序顺序执行的特征主要包括顺序性、封闭性、可再现性、可控制性、自上而下、确定性：
顺序性：程序按照编写的顺序一步一步地执行，每一步完成后才能进入下一步，直到程序执行完毕。这一特征确保了程序执行的顺序性，即程序的操作严格按照程序所规定的顺序执行，每个操作必须在下一操作开始之前结束。
封闭性：程序在封闭的环境下执行，即程序运行时独占全机资源，资源的状态（除初始状态外）只有本程序才能改变它。程序一旦开始执行，其执行结果不受外界因素影响。
可再现性：程序的顺序执行是可重复的，即每次执行都按照相同的顺序和方式执行，结果也应该是相同的。只要程序执行时的环境和初始条件相同，当程序重复执行时，无论它是从头到尾不停顿地执行，还是“停停走走”地执行，都将获得相同的结果。
可控制性：程序的顺序执行是可控制的，即可以通过程序中的控制语句（如条件语句、循环语句）来改变程序的执行顺序和方式。
自上而下：程序的顺序执行是自上而下的，即从程序的第一行开始执行，直到最后一行结束。
确定性：程序执行的结果与它的执行过程无关。换言之，就是程序无论是从头到尾地执行，还是“停停走走”地执行，都不会影响所得结果。
定时器任务执行的优缺点
定时器的工作原理是基于时序控制的模块，它的作用是按照程序预定的时序点，定时触发动作，从而起到程序控制的作用，它可以按照一定的时序，定时触发某些事件
优点：
- 可以增加程序的灵活性
- 可以降低程序的复杂度（可以用它来控制单片机的某些动作，这样可以减少程序中的指令数）
- 可以提高程序的稳定性（它可以按照一定的时序触发某些事件，从而提高程序的可靠性）
缺点：
- 容易出现程序错误（它可以按照一定的时序触发某些事件，但是这种触发事件可能会出现误差，从而导致程序错误）
- 会降低单片机的运行效率（按照一定的时序编程会占用一定的单片机处理时间，从而降低单片机的运行效率）
主要用途：
延时调节：可以用来对某种设备进行延时调节，控制某种设备的工作时间，从而达到控制设备的效果
定时控制：可以用来定时控制多种设备，按照一定的时序控制设备，从而获得更加精确的控制效果
事件触发：可以触发某种事件，按照一定的时序触发某种事件，从而达到控制程序的作用
系统调度：可以用来调度系统的操作，按照一定的时序来进行系统的调度控制，从而达到最佳的操作效果
RTOS的优缺点
RTOS，全称 Real-Time Operating System ，即 实时操作系统。它是一种专门用于实时系统的操作系统，主要目的是提供及时响应和高可靠性。RTOS的核心在于其任务调度功能，它能严格按照优先级分配CPU时间片，确保实时任务得到及时处理。
RTOS技术的概念及特点：
- 实时性：RTOS的最主要特征是对实时性的支持。它能够确保系统在规定的时间内对事件作出响应，包括硬实时系统（需要对任务响应时间进行硬性保证）和软实时系统（对任务的响应时间有一定的容忍度）。
- 任务调度：RTOS包含一个任务调度器，能够有效地管理多个任务的执行。它负责按照优先级或其他调度算法，决定哪个任务在何时执行。
- 任务管理：RTOS提供任务管理功能，允许开发者创建、删除、挂起和恢复任务。任务是系统中的基本执行单元，可以看作是一个独立的线程。
- 中断服务例程： RTOS通常支持中断服务例程，以处理来自外部设备或其他任务的中断请求。中断服务例程是一段能够在中断事件发生时迅速执行的代码。
- 实时时钟：RTOS提供实时时钟服务，用于测量和记录时间，帮助任务和事件的时间同步。
- 同步和通信机制：为了实现任务之间的合作和通信，RTOS提供了同步和通信机制，如信号量、消息队列、互斥锁等。
- 资源管理：RTOS能够有效地管理和分配系统资源，包括内存、外设等，以确保任务能够按照预期的方式协同工作。
- 可裁剪性：RTOS通常具有可裁剪的特性，允许用户根据具体应用的需求选择性地启用或禁用某些功能，以减小系统的开销。
优点：
- 系统结构更清晰：当代码量较大时，RTOS会提供一个稳定的、结构清晰的框架，方便后续的开发与维护。
- 模块化和高内聚：使用RTOS写任务可以做到更加模块化，高内聚，低耦合，有利于代码的学习和技术提升。
- 中间件丰富：RTOS中间件比较多，可以方便移植使用，减少开发者的工作量。
- 趋势和适应性：随着32位CPU市场的扩大，RTOS的使用也成为一个趋势，尤其在一些特定的行业如工控、医疗、航空军工等，RTOS的强实时性和高稳定性使其更具优势。
缺点：
- 资源开销：RTOS本身会占用一些系统资源，包括内存和处理器时间。
- 学习曲线：学习RTOS可能需要一些时间，特别是对于初学者。
- 不适用于所有应用：对于一些简单的嵌入式应用，引入RTOS可能会显得过于庞大和不必要。
RTOS与裸机如何选择：
- 实时性需求： 如果系统对实时性能要求较高，特别是在响应时间上有硬性要求，RTOS可能更为适用。
- 开发周期：对于较为简单的项目，裸机开发可能更快速。
- 复杂性：如果项目较为复杂，多任务、同步和通信需求较多，RTOS可能提供更好的抽象和管理。
- 资源约束：如果系统资源有限，裸机开发可能更为合适，因为RTOS本身会占用一些额外的资源。
IIC
模拟iic和硬件iic区别
I2C协议可以被模拟和硬件实现：
模拟I2C是用两条GPIO（General Purpose Input Output）管脚的软件模拟的，将一个GPIO设置为数据线SDA，另外一个设置为时钟线SCL。
硬件I2C则是通过一个I2C控制器实现的，该控制器被建立在微控制器芯片或单独的I2C芯片中，通过集成的硬件内部逻辑和电路来控制时序和数据格式，实现I2C总线通信。
I2C协议传输时分为两类线，一类为时钟线SCL，另一类为数据线SDA。时钟线由主节点产生，用于同步数据传输，数据线用于传输真正的数据。
模拟I2C的主要限制是不能在高速模式下运行，并且有可能出现线路噪音、误码等问题。
硬件I2C通信更加可靠，并且具有更高的性能。
硬件控制器内置在微控制器芯片或者单独的I2C芯片中，在控制器的支持下，可以实现高速数据传输，避免了SCL和SDA之间的相互影响。此外，在硬件I2C中，处理信号和协议的复杂算法已经内置在控制器中，不需要用户自己实现，简化了通信过程，提高了可靠性。
软件I2C作为一个模拟方法，还存在另一个重要的缺点就是不同于硬件I2C，模拟I2C的芯片在同时进行通信时需要耗费大量的CPU资源，对内存和处理器速度的要求更高。
反过来，硬件I2C通常可以在任何操作系统和平台上轻松使用，这种通信协议不需要使用大量的额外的内存或处理器周期。
代码实现
1 | /** |
注意
- 根据传输的位来拉
SCL与SDA线电平：若该位为1，则拉高SCL与SDA线电平，否则就拉低 SCL与SDA需默认拉高，以释放总线状态，准备好传输数据- IIC起始信号：
SCL高电平，SDA下降沿（注：起始后需把SCL也拉低，使主机占用总线准备发送数据）；IIC结束信号：SCL高电平，SDA上升沿； - 主机发送：每次发送1位，循环8次即可发送一个字节；在发送数据时，应先拉高
SCL（从机在SCL高电平期间读取SDA），再拉低SCL（主机开始发送下一位数据） - 从机接收：在接收前，应先拉高
SDA，避免主机抢占SDA，导致数据出错；为存储接收到的数据，需拉高SCL，使主机在SCL高电平期间读取SDA，每读取一位就存入提前申请好的变量中；读完后即可得到一个字节的数据。然后拉低SCL，使从机可写入SDA，这样即可实现从机发送。 - 应答信号：主机把应答位数据放到
SDA线；然后先拉高SCL，以读取应答位；再拉低SCL，开始下一个时序模块；
有刷电机的驱动方式，转速调节；频率对转速和电流的影响
有刷电机转动原理
组成：定子、转子、电刷、换向器
原理：外接电源给电机通电，电流经过电刷流向与换向器连接的线圈（转子），电流流过线圈产生磁场；产生的磁场与定子磁场互斥，则转子转动；
转子转动半圈后若无外力，由于转子磁场与定子磁场同性相吸，则趋于稳定，不再转动；但由于换向器的存在导致线圈中电流流向与之前相反（因为换向器位置与之前相反，而换向器与线圈相连，故线圈中电流流向与之前相反），故而又与此刻的定子磁场互斥，又使转子转动；
以上步骤不停循环就导致转子持续转动。
有刷电机转速受哪些因素影响
电压、负载、磁通量等；其中，电压与电流是影响电机转速为重要的因素
如何调节有刷电机转速
- 调节电压，有刷电机的转速与电压成正比，因此可以通过调节电压来改变电机的转速。但是需要注意，过高或过低的电压都会对电机造成损害，因此需要根据电机的额定电压来调节电压。
- 调节电流，电机的转速还与其所受的负载有关，因此可以通过调节电流来改变电机的转速。增加电流可以提高电机的转速，但是需要注意电机的额定电流，避免电机过载。
- 更换齿轮更换不同大小的齿轮可以改变电机的输出转速。一般来说，大齿轮可以降低电机的转速，小齿轮则可以提高电机的转速。
- 调节磁通量调节磁通量也可以影响电机的转速。增加磁通量可以提高电机的转速，但是需要注意电机的磁通量和饱和磁通量，以避免电机工作不稳定或过载。
频率对转速和电流的影响
增加频率会增加转速
二分法
代码实现
1 | // 数组 |
问题
- 二分法为什么会陷入死循环？
判断条件选取的不对，多一个 = 就有可能陷入死循环；另外数组最好为单数，双数极可能陷入死循环
- 为什么
while (left <= right)用<=不用<？
因为 right 的值为 数组元素个数 - 1 ，这时 left 与 right 是可以相等的
- 为什么取中间数要写成
int mid = left + (right - left) / 2;这样？
因为若 left + right 很大的时候会发生整形溢出，这样写可以尽量避免
- 为什么判断条件写成
if (arr[mid] >= x && arr[mid + 1] <= x)这样？
因为数组元素为 unsigned short 型，不会出现浮点数，且数组元素不是等差为1的等差数列，不是非此即彼，可能会出现 arr[mid] >= x && arr[mid + 1] <= x 这种情况
- 建议：遇到死循环将
leftrightmid打印出来看看
队列
代码实现
1 |
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注意
- 队列（数组）的长度一般都要比要存入的数据长度大不少
- 使用该操作，队列（数组）的最后一个元素不会被使用，这就是第一点的原因
六轴陀螺仪工作原理，数据处理
参考链接
锂电池充放电原理
锂电池充电有四个阶段
涓流充电、恒流充电、恒压充电、充电结束
充电初期采用恒流充电，电池电压增加，当到达一定值后，再采用恒压充电，电流逐渐降低，直到到达设定值，完成充电过程。
阶段1：涓流充电
涓流充电用来先对完全放电的电池单元进行预充 — 恢复性充电。
在电池电压低于满电电压时，先采用最大xxc（一般为0.1C）的恒定电流对电池进行充电。
0.1C即 恒流充电电流的十分之一
阶段2：恒流充电
当电池电压上升到涓流充电阈值以上时，提高充电电流进行恒流充电。
恒流充电的电流一般在0.2C至 1.0C之间。恒流充电时的电流并不要求十分精确，准恒定电流也可以。
阶段3：恒压充电
当电池电压上升到满电电压时，恒流充电结束，开始恒压充电阶段。
阶段4：充电终止
充电结束
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