本书深入讲解如何在资源受限的微控制器上部署机器学习模型，涵盖TensorFlow Lite、Edge Impulse和TVM等主流框架。通过Arduino Nano、Raspberry Pi Pico和SparkFun Artemis Nano等开发板，结合传感器数据实现端到端tinyML项目。内容包括模型训练、量化、优化及在实际硬件上的部署流程，适合希望将AI应用于物联网边缘设备的开发者。书中还介绍了关键词识别、音乐流派分类、物体检测等真实案例，帮助读者掌握低功耗、高性能的嵌入式AI解决方案。配套代码和数据集均开源，便于快速上手与扩展。

### 晶体振荡器电路+PCB布线设计指南 #### 一、石英晶振的特性及模型 石英晶振作为一种重要的频率控制组件，广泛应用于各种电子设备中，尤其是在微控制器系统中扮演着核心角色。石英晶体本质上是一种压电器件，能够将电能转换成机械能，反之亦然。这种能量转换发生在特定的共振频率点上。为了更好地理解石英晶振的工作原理，可以将其等效为一个简单的电路模型。 **石英晶体模型**： - **C0**：等效电路中与串联臂并接的电容（并电容），其值主要由晶振尺寸决定。 - **Lm**：动态等效电感，代表晶振机械振动的惯性。 - **Cm**：动态等效电容，代表晶振的弹性。 - **Rm**：动态等效电阻，代表电路内部的损耗。 晶振的阻抗可以用以下方程表示（假设 Rm 可以忽略）： \[ Z = jX \] 其中 X 是晶振的电抗，可以表示为： \[ X = \frac{1}{\omega C_m} - \omega L_m \] 这里 ω 表示角频率。 - **Fs**：串联谐振频率，当 \( X = 0 \) 时，有 \[ Fs = \frac{1}{2\pi\sqrt{L_mC_m}} \] - **Fa**：并联谐振频率，当 \( X \) 趋于无穷大时，有 \[ Fa = \frac{1}{2\pi\sqrt{\left(\frac{1}{\omega^2C_0} + \frac{1}{\omega^2C_m}\right)L_m}} \] 在 Fs 和 Fa 之间（图2中的阴影部分），晶振工作在并联谐振状态，呈现出电感特性，导致大约 180° 的相位变化。这个区域内晶振的频率 \( FP \)（负载频率）可以通过下面的公式计算： \[ FP = \frac{1}{2\pi\sqrt{\left(\frac{1}{\omega^2C_0} + \frac{1}{\omega^2C_m}\right)\left(L_m + \frac{1}{\omega^2C_L}\right)}} \] 通过调节外部负载电容 \( CL \)，可以微调振荡器的频率。晶振制造商通常会在产品手册中指定外部负载电容 \( CL \) 的值，以便使晶振在指定频率下振荡。 **等效电路参数实例**：以一个晶振为例，其参数为 Rm = 8Ω，Lm = 14.7mH，Cm = 0.027pF，C0 = 5.57pF。根据上述公式，可以计算得出 Fs = 7988768Hz，Fa = 8008102Hz。如果外部负载电容 CL = 10pF，则振荡频率为 FP = 7995695Hz。为了使其达到 8MHz 的标称振荡频率，CL 应该调整为 4.02pF。 #### 二、振荡器原理 振荡器是一种能够自行产生周期性信号的电路。在电子学中，振荡器被广泛用于生成稳定的时钟信号、射频信号等。对于微控制器来说，一个稳定且准确的时钟信号至关重要，因为它直接影响到系统的性能和可靠性。 **振荡器的基本组成**： - **放大器**：用于放大信号。 - **反馈网络**：提供正反馈使得信号循环。 - **滤波器**：用于选择特定频率范围内的信号。 **振荡器工作条件**： 1. **巴克豪森准则**：振荡器必须满足巴克豪森准则，即环路增益必须等于 1（或 0dB），并且环路总相移必须为 360° 或 0°。 2. **足够的相位裕量**：为了保证振荡器的稳定性，系统需要有足够的相位裕量。 3. **足够的幅度裕量**：振荡器还必须有足够的幅度裕量，以确保即使在温度变化、电源电压波动等情况下也能保持稳定的振荡。 #### 三、Pierce 振荡器 Pierce 振荡器是一种常见的振荡器电路，特别适用于使用石英晶振作为频率控制元件的场合。它通过一个晶体与两个电容器（C1 和 C2）连接构成，晶体的并联谐振频率决定了振荡器的频率。Pierce 振荡器的优点在于其频率稳定性高、振荡频率受温度变化的影响较小。 **Pierce 振荡器设计要点**： 1. **反馈电阻 RF**：反馈电阻用于设定振荡器的增益，确保振荡器能够启动并维持振荡。RF 的值通常较小，以保证足够的增益。 2. **负载电容 CL**：负载电容对振荡器的频率有直接影响。选择合适的 CL 值可以微调振荡频率，并确保其符合设计要求。 3. **振荡器的增益裕量**：增益裕量是指振荡器工作时的增益与其稳定振荡所需最小增益之间的差值。较高的增益裕量可以提高振荡器的稳定性。 4. **驱动级别 DL 外部电阻 RExt 计算**：驱动级别指的是振荡器向晶振提供的电流水平。过高的驱动可能会损害晶振，因此需要计算合适的 RExt 来限制驱动电流。 5. **启动时间**：启动时间是指振荡器从开启到稳定输出所需的时间。合理的电路设计可以缩短启动时间。 6. **晶振的牵引度 Pullability**：晶振的牵引度是指晶振频率受外部电容变化的影响程度。低牵引度意味着晶振对外部扰动不敏感，更加稳定。 #### 四、挑选晶振及外部器件的简易指南 在选择晶振及外部器件时，需要考虑多个因素，包括振荡频率、负载电容、温度稳定性等。 **晶振选择指南**： - **振荡频率**：确保晶振的标称频率与所需频率匹配。 - **负载电容**：选择与设计相匹配的负载电容值。 - **温度稳定性**：根据应用环境选择具有合适温度稳定性的晶振。 - **封装类型**：根据 PCB 布局选择合适的封装形式。 **外部器件选择指南**： - **电容器**：选择合适的电容值以实现精确的频率微调。 - **电阻器**：选择适当的电阻值以确保足够的反馈和增益。 #### 五、关于 PCB 的提示 PCB 设计对于振荡器的性能同样至关重要。良好的 PCB 设计可以减少信号干扰，提高振荡器的稳定性。 **PCB 设计要点**： 1. **布局**：合理布局晶振及其周边元件，尽量减小引线长度，避免形成寄生效应。 2. **接地**：确保良好的接地以减少噪声干扰。 3. **去耦电容**：在电源线上添加去耦电容，以减少电源噪声对振荡器的影响。 4. **隔离**：对于高频振荡器，应采取措施将振荡器与其它电路隔离，减少相互间的干扰。 #### 六、结论 通过对石英晶振特性的深入分析以及 Pierce 振荡器的设计要点介绍，我们可以看出，一个稳定可靠的振荡器不仅需要精心选择晶振和外部器件，还需要进行细致的 PCB 设计。只有综合考虑所有因素，才能设计出高性能的振荡器电路。此外，本应用指南还提供了针对 STM32 微控制器的一些建议晶振型号，有助于工程师们快速上手设计。希望这些信息能够帮助您在实际设计中取得成功。

安森关公司的芯片MC33035专门应用于带霍尔位置信号的直流无刷电机驱动控制系统。它通过霍尔位置信号能够实现电子自动换向，同时可作为MPC5604P处理器和MOSFET驱动管的预驱动IC。MC33035既可以实现开环控制，也可以配合电流采集电路实现电流闭环控制，以及配合霍尔信号实现位置和速度闭环控制。本文介绍了MC33035在常用的三相直流无刷电机驱动控制系统中的典型应用，给出了驱动电路以及软件设计。 MC33035是安森美半导体推出的一款专为直流无刷电机驱动控制系统设计的集成电路，尤其适用于带有霍尔位置传感器的电机。这款芯片具备电子自动换向功能，能够根据霍尔传感器提供的位置信号精确控制电机的换相，确保电机的平稳运行。MC33035可以作为MPC5604P微处理器的预驱动IC，同时驱动MOSFET，实现了电机的高效控制。 MC33035提供了灵活的控制模式，不仅支持开环控制，还能通过集成的电流采集电路实现电流闭环控制，进一步提高系统的稳定性和效率。此外，结合霍尔信号，MC33035也能实现位置和速度闭环控制，确保电机在各种工况下的精确运行。在三相直流无刷电机驱动系统中，MC33035简化了电路设计，降低了主控制器MPC5604P的计算负担。 MPC5604P是一款基于PowerPC架构的32位微处理器，常用于工业控制和汽车电子等领域。在该系统中，MPC5604P通过比较器或光耦与MC33035交互，实现对电机驱动的精确控制。电流采集芯片AD8210用于提供电流反馈，其模拟信号直接输入MPC5604P的A/D转换器，以实时监测电机电流，并通过PI调节算法调整电机运行状态。 在软件设计方面，使用CodeWarrior for MPC55xx V2.3开发环境编写控制程序。控制引脚初始化包括ENABLE_MCU和DIR_MCU，它们分别用于控制电机的使能和方向。通过配置SIU.PCR寄存器将引脚设置为输出，并通过赋值操作控制引脚的高低电平。PWM初始化配置涉及对PSMI和PCR寄存器的设置，确保PWM信号能正确输出到指定引脚，实现电机速度的调节。 MC33035在直流无刷电机控制系统中的应用展示了其在电机驱动领域的高效性能和灵活性。通过与MPC5604P等微处理器的协同工作，MC33035能实现精确的电机控制，无论是开环还是闭环，都能保证电机在不同条件下的稳定运行，广泛应用于工业自动化、电动车、家用电器等众多领域。

2层PCB 50.8 x 91.4毫米FR-4，1.6毫米，1，带铅的HASL，黑色阻焊剂，白色丝印。 MEGA 1284P是基于ATmega1284P的开源微控制器。它具有24个数字输入/输出引脚（其中6个可以是PWM输出），8个模拟输入引脚，一个16 MHz陶瓷谐振器，一个ICSP引脚接头，一个复位按钮，以及一个与LED相连的引脚13。微控制器，您可以使用5伏串行电压或从Vin引脚使用7伏至35伏电压（使用两种方法之一，不能同时使用）。 引脚排列: 如何使用它: 要对此微控制器进行编程，必须有一个USB适配器连接到TLL，Arduino IDE和IDE中安装的相应库。

# 基于STM32微控制器的三轴云台系统 ## 项目简介 本项目是一个基于STM32微控制器的三轴云台系统，旨在提供稳定的平台用于挂载摄像头或其他设备。系统通过传感器输入、PID控制以及电机控制，实现了对云台姿态的精确控制。项目还包含了与地面站的通信功能，用于发送和接收数据。 ## 主要特性和功能 1. 传感器数据采集: 系统通过MPU6050陀螺仪和HMC5883L磁力计等传感器模块，采集姿态和位置数据。 2. 电机控制: 通过BLDCMotor类，实现了对电机的精确控制，包括位置设置和速度调节。 3. PID控制: 实现了PID控制算法，用于调整电机运动，实现稳定的姿态控制。 4. 通信功能: 通过I2C通信，实现了与地面站的数据传输和指令接收。 5. 校准功能: 提供了陀螺仪和磁力计的校准功能，以提高系统精度。 6. 电源管理: 监控电源电压和电流，通过WiFiSocketManager实现与地面站的通信。 ## 安装使用步骤

内容概要：本文详细介绍了基于8086微处理器的步进电机控制系统的设计与实现。硬件方面，系统采用8086 CPU配合8255A扩展IO接口，通过ULN2003驱动步进电机，74LS47用于数码管显示。软件部分则使用汇编语言编写，实现了步进电机的正反转控制、多档速度调节以及数码管状态显示等功能。文中还分享了调试过程中遇到的问题及其解决方案。 适合人群：对嵌入式系统、微处理器编程感兴趣的电子工程学生、硬件爱好者及初学者。 使用场景及目标：适用于学习经典微处理器架构、掌握汇编语言编程技巧、理解步进电机控制原理的学习者。目标是帮助读者深入了解8086微处理器的工作机制，掌握步进电机的基本控制方法。 其他说明：文中提供了详细的电路原理图和完整的汇编源代码，便于读者进行实际操作和实验。此外，作者还记录了在Proteus仿真环境中的调试经验，为后续改进提供了思路。

内容概要：本文详细介绍了基于8086微处理器的步进电机控制系统的设计与实现。系统通过四个开关实现步进电机的启停、转向和调速功能，并通过LED数码管实时显示状态。硬件方面，使用了8255芯片进行接口管理，PortA连接数码管段选，PortB负责开关状态采集，PortC用于步进电机的四相八拍信号输出。软件部分采用汇编语言编写，实现了相位控制、延时函数以及数码管显示等功能。文中提供了详细的电路原理图、汇编源代码和Proteus仿真文件，帮助读者理解和实现该系统。 适合人群：对嵌入式系统、微处理器和步进电机控制感兴趣的电子工程学生、硬件爱好者及初学者。 使用场景及目标：适用于学习8086微处理器的应用开发、步进电机控制原理、汇编语言编程技巧以及Proteus仿真的实际应用。目标是掌握步进电机的基本控制方法及其硬件接口设计。 其他说明：该项目展示了硬件资源的高效利用，如四个开关对应PB口的四位输入，PC口四位驱动四相电机，PA口复用数码管显示。未来可以考虑将速度档位扩展到更多档位或加入加速度曲线控制，提升电机性能。

内容概要：本文详细介绍了基于eCos嵌入式操作系统实现ProfiNet协议在STM32微控制器上的移植过程。ProfiNet作为一种高效的工业以太网通信标准，其协议移植能够显著提升工业自动化设备的性能和灵活性。文中首先概述了嵌入式开发和ProfiNet协议的基本概念，接着阐述了eCos系统的移植步骤，包括开发环境搭建、硬件资源分析、Redboot和eCos镜像的移植、DP838 本篇毕业论文的主要研究内容为在eCos嵌入式操作系统上实现Profinet协议在STM32微控制器上的移植过程。Profinet协议是工业自动化领域的一种重要通信标准，以其高效性、灵活性在工业以太网通信中占据着重要地位。它能够实现工业设备间的高速数据交换，支持实时数据传输，具有较强的网络诊断能力，从而在自动化控制网络中发挥关键作用。 在深入探讨之前，论文首先对嵌入式系统开发及嵌入式操作系统的理论知识做了概述，强调了嵌入式系统在工业自动化中所扮演的角色。对于工业现场总线的概念，如其对工业自动化的推动作用进行了详细的阐释，并对当前工业现场总线技术的发展现状进行了分析。 论文接着分析了将Profinet协议移植到STM32微控制器上的必要性和可行性，讨论了在eCos操作系统上进行移植的步骤和方法。在eCos系统移植方面，论文详细介绍了开发环境的搭建、硬件资源的分析以及Redboot和eCos镜像的移植过程。特别是在硬件资源分析方面，论述了在STM32F429NI微控制器上针对Profinet协议进行网卡驱动移植的技术要点。 移植过程的重点在于使得Profinet协议能够在搭载eCos操作系统的STM32微控制器中稳定运行，从而实现微控制器与其它Profinet设备的通信。本项目通过编程实现了对评估板上网卡等外围设备的控制，并成功实现了Profinet协议的移植，提供了基于STM32微控制器的成本效益较高的Profinet解决方案。 在具体实现方面，论文描述了如何配置微控制器的MAC地址，并建立了与PLC之间的Profinet通信。通过Profinet协议，PLC得以控制评估板上的LED灯状态，并能够接收来自设备的IO反馈信息。这一切说明了该移植方法的可行性和成功性。 此外，论文还包含了大量的图表、图像和参考文献，为研究提供了丰富的视觉资料和理论支撑。附录中还提供了详细的代码实现和配置文件，可供后续研究或实际应用参考。 本篇论文不仅展示了如何在低成本的嵌入式平台上实现复杂的通信协议，还成功地将这一通信协议融入到工业自动化的实际应用中。对于未来在类似平台上开发其他工业通信协议具有借鉴和指导意义。

在当今的电子设计领域，微控制器（MCU）扮演着极其重要的角色。其中，STM32系列微控制器由STMicroelectronics（意法半导体）生产，因其高性能、低功耗和高集成度而广受欢迎，尤其在嵌入式系统设计中。固件包，通常指的是一套用于微控制器的预编程软件和相关的硬件抽象层（HAL）库，使开发者能够利用这些资源轻松地编写程序来控制硬件。 提到的文件包“微控制器固件包_STM32CubeU5_开发工具_1741142576.zip”，显然是一个针对STM32系列中某款特定型号的微控制器（MCU）的固件包，其中包含了大量的开发工具和资源。虽然具体的型号未能从标题中得知，但“STM32CubeU5”很可能是指固件版本或者是相关开发工具的名称。STM32CubeU5开发工具包通常包含了一系列工具，比如配置工具STM32CubeMX，它能够帮助工程师直观地配置微控制器的各种参数，并生成初始化代码。 从文件列表中仅看到了“STM32CubeU5-main”和“微控制器固件包_STM32CubeU5_开发工具”，可以推测这个压缩包内包含的是STM32CubeU5的主开发环境，以及可能的硬件抽象层、中间件、示例代码和相关的驱动程序。这些工具和文件是进行STM32微控制器开发的重要基础，它们帮助开发者在软件层面实现与硬件的交互，大大减轻了从头开始编写底层代码的工作量。 对于从事嵌入式开发的工程师来说，这个固件包是极其宝贵的资源，它让工程师能够专注于应用层面的开发，例如用户界面、算法优化等，而不必从零开始搭建底层的硬件控制逻辑。它通常包含了丰富的库函数和APIs，这些都经过了优化，能够在保证性能的同时减少开发者的工作量。例如，通过STM32CubeU5的HAL库，可以非常简单地进行GPIO（通用输入输出）的操作、ADC（模拟数字转换器）的配置、定时器的使用等。 此外，现代微控制器固件包还往往集成了多种开发环境的支持，比如Keil、IAR以及Eclipse等IDE（集成开发环境），让开发人员可以选择最适合自己的开发平台。该固件包可能还会包含用于调试和编程的标准外设库、项目模板和工程示例，这对于初学者快速上手和资深开发者提高开发效率都具有极大的帮助。 在微控制器的应用领域，从家用电器、工业控制到复杂的数据通信设备，STM32微控制器及其固件包都能发挥着关键作用。它们提供了必要的软件支持，让工程师能够充分利用STM32微控制器的功能，实现复杂的应用需求。 "微控制器固件包_STM32CubeU5_开发工具_1741142576.zip"是一个包含了STM32系列微控制器所需的开发工具、库文件、配置工具以及示例代码的完整资源包。开发者通过这个资源包可以更加高效地进行STM32微控制器的开发工作，实现从简单的LED闪烁到复杂的多任务处理的各种应用。它不仅降低了开发门槛，也提升了开发效率，极大地推动了嵌入式系统的创新和发展。

# 基于STM32F103C8T6微控制器的铁路寻呼信息接收系统 ## 项目简介 GoRailPager 是一个基于 STM32F103C8T6 微控制器的设备，用于接收和显示中国铁路“LBJ”格式的 POCSAG 寻呼信息。该项目结合了 TI CC1101 射频解决方案、ESP8266 WiFi 解决方案和 STM32F103C8T6 微控制器，能够接收和解码 2FSK 调制的基带数字数据，解析 POCSAG 格式，并在 OLED 屏幕上显示信息，同时通过 MQTT 发布消息并记录在 MicroSD 卡中。 ## 项目的主要特性和功能 接收和解码接收 2FSK 调制的基带数字数据，并解析 POCSAG 格式，包括地址码、功能码和消息内容。 信息显示在 0.96 英寸 OLED 屏幕上显示接收到的信息。 MQTT 发布通过 MQTT 协议将接收到的信息发布到指定的主题。 本地存储将接收到的信息记录在 MicroSD 卡中，便于后续查看和分析。