嵌入式开发入门：从环境搭建到LED闪烁

嵌入式开发笔记（1）：基础概念与开发环境搭建

嵌入式系统概述

嵌入式系统是一种专为特定功能设计的计算机系统，通常嵌入在更大的设备中，如家电、汽车、医疗设备等。其核心特点包括实时性、低功耗、资源受限和高可靠性。常见的嵌入式处理器架构包括ARM、MIPS和RISC-V。

硬件选型与开发板

选择合适的硬件平台是嵌入式开发的第一步。常见的开发板包括：

STM32系列：基于ARM Cortex-M内核，适合低功耗应用。
Raspberry Pi：基于ARM Cortex-A系列，适合Linux嵌入式开发。
ESP32：集成Wi-Fi和蓝牙，适合物联网项目。

开发前需确认硬件资源（CPU性能、内存、外设接口）是否满足需求。

开发工具链配置

嵌入式开发通常需要交叉编译工具链，将代码编译为目标平台的机器码。以ARM为例：

编译器：GCC ARM Embedded（现为Arm GNU Toolchain）。
调试工具：OpenOCD + GDB，用于烧录和调试。
IDE：Keil MDK、IAR Embedded Workbench或VS Code + PlatformIO。

安装工具链后，需配置环境变量，例如：

export PATH=$PATH:/path/to/gcc-arm-none-eabi/bin

第一个嵌入式程序：LED闪烁

以STM32为例，使用HAL库实现GPIO控制：

#include "stm32f1xx_hal.h"

int main(void) {
  HAL_Init();
  __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
  GPIO_InitTypeDef gpio = {0};
  gpio.Pin = GPIO_PIN_13;
  gpio.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  gpio.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
  HAL_GPIO_Init(GPIOC, &gpio);

  while (1) {
    HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC, GPIO_PIN_13);
    HAL_Delay(500);
  }
}

调试与烧录

硬件连接：通过ST-Link或J-Link将开发板与PC连接。
烧录：使用OpenOCD或STM32CubeProgrammer将编译后的.bin或.hex文件写入Flash。
调试：在GDB中设置断点，监控寄存器值和变量状态。

常见问题与解决

编译错误：检查工具链路径和库文件是否匹配目标平台。
硬件无响应：确认电源稳定，复位电路正常，时钟配置正确。
调试连接失败：检查调试器驱动是否安装，接口是否接触良好。

下一步学习方向

深入理解中断和DMA机制。
学习RTOS（如FreeRTOS）实现多任务调度。
探索外设驱动开发（UART、SPI、I2C）。

通过以上步骤，可以快速搭建嵌入式开发环境并完成基础功能验证。后续笔记将涵盖更复杂的外设和系统级设计。

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