1. uC/OS 是個什麼鬼？

在一些朋友的留言和大神的文章中多次提到了 uC/OS，相信很多朋友看到之後都是蒙B的 “這是個什麼鬼？”。uC/OS （Micro Control Operation System）翻譯過來就是微控制器作業系統，最初版本是在1992年釋出，現在已經發展到uC/OS III 了。

嗯，那它有什麼用呢？

接觸過微控制器或程式設計的朋友一定知道 main() 函式，mian() 又叫主函式或者入口函式，顧名思義就是程式開始執行的地方（其實這是不嚴謹的，但是為了照顧小白可以這樣簡單的理解），而一般的裸機程式只有一個main()，從程式的開頭到結尾跑一次就完了，而為了讓程式能不停的跑往往會在main() 中加一個while(true) 讓其不斷的迴圈。uC/OS因為其處理方式理論上可以模擬無數個 "main() 函式"（任務），讓這些任務併發執行，就像在一個微控制器中有多個main() 函式一樣，讓原本單執行緒的微控制器能有多執行緒的效果。

那 uC/OS 是變出無限個main函式呢，答案就是時鐘節拍，時鐘節拍就是系統以固定的頻率產生中斷（時基中斷），並在中斷中處理與時間相關的事件，推動所有任務向前執行。簡單的來說就是高頻率的切換任務來實現類似多執行緒的效果，這個時鐘節拍是可調的，頻率越快越浪費cpu，相應的在多個任務間切換的速度也就越快。

那麼什麼是中斷呢？

從本質上來講，中斷是一種電訊號的變化，當裝置有某種事件發生時（產生電平變化），它就會產生中斷，透過匯流排把電訊號傳送給中斷控制器。如果中斷的線是啟用的，中斷控制器就把電訊號傳送給處理器的某個特定引腳。處理器於是立即停止自己正在做的事，跳到中斷處理程式的入口點，進行中斷處理。（就好比小明現在正在看我寫的這篇文章，突然有快遞來敲門他就會先放下手機去取快遞然後回來接著看，既拿了快遞又讀了文章）如上圖所示電訊號從低電平跳轉高電平的中斷稱之為上升沿中斷，反之稱之為下降沿中斷。

因為篇幅的限制以上只是簡單的介紹了一下uC/OS，當然它還有很多其它的優點，例如記憶體分配，任務訊息佇列，等等。這些都是這個系統多年迭代累積下來的“車輪”，如果感興趣的朋友可以深入的瞭解一下。

“2以前沒學過作業系統，用微控制器裸機寫程式。有一次做一個功能特別複雜的東西，發現中斷都快用完了，並且用中斷有些地方實現的特別勉強，冗餘，複雜。當時根本就不知道有多工，也以那時的知識根本想不到如何最佳化。如果當時學過作業系統，用過ucos，這個問題就很好解決了。不信，你看能不能用裸機實現一個簡單的平板電腦。

6以後想去大公司，做平板，做手機，不會嵌入式linux估計不行吧，這個依舊包括了上述所有知識。”（這位朋友表達的意思我懂，在此只是引用這一段話，只是引用！）

（此段純吐槽）可能是現在中國手機行業很賺錢。是個大一點的公司就要做平板，做手機，大公司都需要這樣的人才，一窩蜂的往裡鑽。雖然arm理論上也算是微控制器的一種，但是我更喜歡將其歸入微處理器的行列，做手機做平板要是我肯定不會選stm32上uC/OS來做。如果是為了好找工作，為了做手機那還是學嵌入式linux比較靠譜。我是學自動化的，在我的感覺裡微控制器（stm32，avr，飛思卡爾，51等等）這類是屬於微控器，最適合的就是用來做控制的，不是為了做手機而生的。

和做人一樣首先要清楚自己的定位，清楚自己能幹什麼，不能幹什麼。汽車晶片，3d印表機，數控機床，手環，液晶顯示器，四軸，錄影機，洗衣機，玩具，飛機儀表板等等等等，都有微控制器的用武之地，我給它的定位就是簡單重複高效的控制器。有朋友留言說 “一句話想賺錢不要學這個。” 我只能引用這樣一句話 “中國不是實體經濟不行了,而是你的實體經濟不行了。”

2. 那你解釋一下運放虛短的原理 簡單講就好@obovgood

運算放大器 MIT的 Anant Agarwal 教授講的很好建議你去看看（其實網易公開課上有很多資源，都沒人看）

什麼是運算放大器？

運算放大器是一種帶有特殊耦合電路及反饋的放大器，其輸出訊號可以是輸入訊號加、減或微分、積分等數學運算的結果。（簡單的理解就是透過這個原件能實現輸入訊號的數學運算）

正好我用一個實際的例子來講，下圖是我之前用來驅動鐳射的一個原理圖，看似很複雜不用怕，一步一步來。首先要知道這個電路是幹什麼用的，我上學的時候就是老師自己陶醉的在臺上講，也不告訴你學了知識能幹啥，最後學的都是一頭霧水，一臉茫然（又吐槽了）。為了保持鐳射穩定的工作，透過鐳射二極體的電流必須是恆定的，這個時候就需要橫流驅動。

LASER1+和LASER-之間接的就是要求橫流1A工作的鐳射二極體。如果電路看起來複雜圖中所有電容均可以理解為濾波作用。為了理解虛短，虛段我們將其都去掉，是不是看起來簡單了一些

LASER-下方是一個mos管，簡單的理解成一個特殊開關，它的1埠可以控制2->3的是否導通，並分去多餘的電壓。R8是0.03歐姆的取樣電阻，為了實現1A橫流R8a上方電壓要為0.03v（I=U/R），那麼運放埠6為0.03v。ok 這裡我們先學習一下

虛短（虛短指在分析運算放大器處於線性狀態時，可把兩輸入端視為等電位【這裡2，3，5，6都是輸入端】，就好像兩個輸入端短接在一起，但事實上並沒有短接，稱為“虛短”。由於運放的電壓放大倍數很大，而運放的輸出電壓是有限的。因此運放的差模輸入電壓不足1 mV，兩輸入端近似等電位，相當於 “短路”。）

虛斷（由於運放的差模輸入電阻很大。因此流入運放輸入端的電流往往不足1uA，遠小於輸入端外電路的電流。故通常可把運放的兩輸入端視為開路。“虛斷”是指在分析運放處於線性狀態時，可以把兩輸入端視為等效開路，這一特性 稱為虛假開路，簡稱虛斷。）

因為虛斷（5，6）為開路，沒有電流由6經過R8a到GND。

因為虛短所以（5，6）埠電壓相等均為0.03v，由於R7a，R7b串聯可得到埠1的電壓

(V1-V5)/R7a=V5/R7b --------> V1=(V5/R7b)*R7a+V5=0.33v

因為虛短所以（1，2，3）埠電壓相等，所以只要用微控制器控制3埠的電壓為0.33v，鐳射器就能穩定在1A工作。

自己焊的原理板如圖，中間的小長方塊就是運放。

控制鐳射穩定輸出！

注意以上所有推導能成立均建立在運放是線性工作的狀態，至於運放什麼時候是線性，如何在非線性條件下讓運放線性工作，Anant Agarwal 教授都講的很清楚了。如果你感興趣可以深入的學習一下，我還是再次吧影片連結貼出來：

http://open.163.com/movie/2007/8/U/F/M7A8MMH3M_M7A8SLOUF.html

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微控制器的主要功能是什麼？

講的通俗一點，微控制器的主要功能可以概括為：檢測外部訊號，並按照人們寫入微控制器中的程式邏輯輸出相應的訊號。

圖1 微控制器

這個主要功能讀起來可能還有一點拗口，OK，再讓我們來舉個像子：家中電視機的遙控器，遙控器的功能就是看電視的人透過按遙控器上的按鈕來調臺或調高/高低音量。其實遙控器裡面就有一顆功能相對簡單的微控制器，當用戶按下一個按鈕時，微控制器就會檢測到相應的訊號，然後微控制器自動判斷是哪個按鈕被按下，假如是增加音量的按鈕，那麼微控制器就會發出相應的訊號驅動發射頭髮出無線訊號（比如紅外訊號）。當電視機接收到訊號後就執行相應的動作，比如這裡的調高音量。

圖2 遙控器

透過以上的例子，應該可以瞭解微控制器的作用了，要完成比較實用的功能，光靠微控制器一個人是不行的，還需要微控制器外部的電路來配合實現。

比如檢測外部訊號，微控制器自己是不能直接檢測光強弱、溫度、水位等訊號，它需要一些感測器將這些物理量先轉換成電壓訊號，然後微控制器再將電壓訊號轉換成相應的物理量值進行內部的計算處理。

同樣，輸出相應的訊號，其實微控制器輸出的訊號也就是電壓訊號，如比0-5V之間的模擬電壓訊號或者是5V / 0V的高 / 低電平數字訊號，它需要外部電路的配合來實現各種功能，比如控制電動機旋轉等。

圖3 程式讓機器變成機器人

除了這些以外，還需要在微控制器中寫入程式，不然微控制器什麼也做不了。打個比喻，微控制器這個物理器件就像是人的軀體，而程式就像是人的靈魂或思想，沒有程式的微控制器就像是植物人，只能躺的床上什麼也做不了，有了程式，機器就可能變成機器人。

微控制器不是執行特定邏輯功能的晶片，而是將計算機系統整合到晶片上的晶片。它等效於微型計算機。與計算機相比，單晶片計算機僅缺少I/O裝置。

簡而言之：晶片變成了計算機。它體積小，重量輕，價格低廉，為學習，應用和開發提供了便利的條件。同時，學習使用微控制器是理解計算機原理和結構的最佳選擇。

MCU開發板在官方ARM開發板的基礎上增加了外圍裝置後，配備了許多功能介面，例如擴充套件的TFT-LCD，LVDS介面，觸控式螢幕，VGA，矩陣鍵盤，外部匯流排介面，CAN，SPI，PWM，高速USBHOST\Device，SD卡、RS232\RS485串列埠，音訊，MIC等常用介面，國內領先的嵌入式解決方案製造商經常使用具有多個核心平臺的ARM開發板，因此各種技術公司的研發工程師可以輕鬆測試ARM開發板，而R＆D公司產品可以透過開發板中的資料檔案快速開發公司產品並縮短研發週期。

在批次生產產品之前，微控制器就用於產品的設計和開發，當我們有一定的理論基礎研究知識時，微控制器開發板就是我們的實用工具（PIC微控制器）），透過微控制器開發板，我們可以做一些實驗來掌握學到的知識。

微控制器的應用領域非常廣泛，例如智慧儀表，實時工業控制，通訊裝置，導航系統，家用電器等。一旦將微控制器用於各種產品中，它就可以起到升級產品的作用。它通常在產品名稱前加上形容詞“智慧”，例如智慧洗衣機。

微控制器有很多用途。可以作為微控晶片使用，內部集成了控制器，輸入輸出IO等外設。通俗來說就是利用控制器來控制你想要做的事情。

比如，測試裡面的自動沖水的，利用紅外對管來檢測，當有人的時候，紅外對管會接收到另外一個管子傳送過來訊號，微控制器會接收到，然後去處理，就相當於人的大腦一樣。控制想做的是。然後就沖水。當你走時，紅外電平轉換，再次沖水。就這麼簡單。

學微控制器其實前途不是很大。首先學到的知識有限，對內部暫存器，啟動程式碼，底層程式設計瞭解的不夠深入。你就算學上很多年，雖然經驗豐富，但是人才還是很多。因為這個入門度比較低，很容易學會。那你的競爭力就大了，大了就導致工作不好找。這種迴圈。

作為入門可以從微控制器學起，然後慢慢提升進入到linux嵌入式方面發展，這個方向要學的好才能有更好的競爭力。才能進入一個更大的平臺。學這個你別說你別說為了興趣，大家都是為了混口飯吃。混口好飯吃而已。

至於怎麼學習呢，那我建議先把微控制器學好，工作一兩年之後就可以自己慢慢學習linux了。這樣有了工作經驗你學什麼都很快的。然後繼續提升自己。人生就是一個提升的階段。所以說努力吧。

微控制器從1971年發展至今，各方面都得到了發展，種類上更豐富，整合度更高，價格更便宜，功能上更強大。

也許我們不曾注意，但是，如今基本上每個家用電器中都有微控制器的身影出現，可以不誇張地說，基本上每家都有好多個甚至超過十個以上的微控制器，只不過這些微控制器都隱身於各種電子產品內部，我們看不到罷了。

微控制器體積小、控制功能強、功耗低、環境適應能力強、擴充套件靈活和使用方便，因此在導航、控制、測控、通訊等各個領域都有廣泛使用。廣泛應用於儀器儀表、家用電器、醫用裝置、航空航天、專用裝置的智慧化管理及過程控制等領域。

微控制器的監測功能：微控制器可以檢測電路的執行狀況（檢測電壓變化，執行環境變化等）等。

控制功能：微控制器可以控制電路進行各種不同的控制（電機執行，電壓控制等）。

人機互動功能：顯示當前執行狀態，環境狀態等。

在很多儀器儀表的應用中，使用微控制器結合不同型別的感測器，可實現諸如電壓、電流、功率、頻率、溼度、溫度等各種物理量的測量。

採用微控制器+感測器的方案，可以使儀器儀表實現數字化、智慧化、微型化，且功能比起採用電子或數位電路更加強大。

微控制器在汽車電子中的應用非常廣泛，例如汽車中的發動機控制器，基於CAN匯流排的汽車發動機智慧電子控制器、GPS導航系統、abs防抱死系統、制動系統、胎壓檢測等。

從電飯煲、洗衣機、電冰箱、空調機、彩電、其他音響影片器材、再到電子秤量裝置和白色家電等家電產品中到處都有微控制器的身影。醫用裝置領域微控制器在醫用呼吸機，各種分析儀，監護儀，超聲診斷裝置及病床呼叫系統等等都有廣泛應用。

微控制器可以構成形式多樣的控制系統、資料採集系統、通訊系統、訊號檢測系統、無線感知系統、測控系統、機器人等應用控制系統。例如工廠流水線的智慧化管理，電梯智慧化控制、各種報警系統，與計算機聯網構成二級控制系統等。

現代的微控制器普遍具備通訊介面，可以很方便地與計算機進行資料通訊，從手機，電話機、小型程控交換機、樓宇自動通訊呼叫系統、列車無線通訊、再到日常工作中隨處可見的行動電話，叢集行動通訊，無線電對講機等。

某些專用微控制器設計用於實現特定功能，從而在各種電路中進行模組化應用。如音樂整合微控制器等。

微控制器在工商、金融、科研、教育、電力、通訊、物流和國防航空航天等領域都有著十分廣泛的用途。