嵌入式硬件工程师从小白到入门-速通版（一）

电子电路基础
- 基本概念：电流、电压、电阻、电容、电感等；
- 电路分析：欧姆定律、基尔霍夫定律、戴维南定理；
- 元器件特性：二极管、三极管、MOS管、运放的工作原理与应用场景；
- 数字电路：逻辑门（与/或/非）、组合逻辑（编码器、译码器）、时序逻辑（触发器、计数器）。
计算机体系结构
- 处理器架构：冯·诺依曼架构 vs 哈佛架构；
- 存储器层次：SRAM、DRAM、Flash的区别与应用；
- 总线与接口：地址总线、数据总线、I/O接口（GPIO、UART、SPI、I2C）。
嵌入式系统核心概念
- 微控制器（MCU）：ARM Cortex-M系列、STM32、ESP32；
- 微处理器（MPU）：Raspberry Pi、NVIDIA Jetson；
- 嵌入式操作系统：FreeRTOS、RT-Thread、嵌入式Linux。

PCB设计与工具
- 设计流程：原理图设计 → 布局 → 布线 → 生成Gerber文件；
- 工具推荐：
  - Altium Designer（功能全面，适合企业级设计）；
  - KiCad（开源免费，适合初学者）；
  - Eagle（轻量级，适合简单电路）。
- 设计规范：
  - 信号完整性：避免长距离并行走线，减少串扰；
  - 电源设计：去耦电容布局、电源层分割；
  - 热管理：高功耗元件散热设计（如MOS管加散热片）。
元器件选型与测试
- 选型原则：参数匹配（电压、电流、温度范围）、成本控制、供应链稳定性；
- 测试方法：
  - 万用表：测量电压、电流、通断；
  - 示波器：观察信号波形（如PWM频率、串口通信）；
  - 逻辑分析仪：调试数字协议（I2C、SPI）。
可靠性与稳定性设计
- 电磁兼容（EMC）：滤波电路设计、屏蔽罩应用；
- 抗干扰设计：信号线加终端电阻、差分信号传输；
- 热设计：热仿真软件（如ANSYS Icepak）辅助优化。

基础项目实践
- LED控制：通过GPIO驱动LED，学习寄存器操作与PWM调光；
- 传感器应用：温湿度传感器（DHT11）、加速度计（MPU6050）数据采集；
- 通信协议实现：UART实现MCU与PC通信，SPI驱动OLED屏幕。
进阶综合项目
- 智能家居控制板：集成温控、灯光控制、Wi-Fi通信（ESP32 + 继电器模块）；
- 数据采集系统：STM32 + 多路ADC采集 + SD卡存储；
- 电机驱动控制：基于PID算法的直流电机调速（H桥驱动电路）。
调试与优化技巧
- 硬件调试：
  - 电源问题：检查短路、过流保护；
  - 信号异常：使用示波器抓取时序波形；
- 软件调试：
  - 逻辑分析仪解析协议数据；
  - 使用JTAG/SWD调试器进行单步调试。

开发工具链
- IDE：Keil MDK（ARM开发）、STM32CubeIDE、PlatformIO（多平台支持）；
- 仿真工具：Proteus（电路仿真）、LTspice（电源仿真）；
- 版本控制：Git + GitHub（管理硬件设计文件与代码）。
学习资源
- 书籍：《电子设计从零开始》《STM32库开发实战指南》；
- 在线课程：Coursera嵌入式系统专项、B站“正点原子”STM32教程；
- 社区：EEVblog论坛、CSDN嵌入式专栏。

硬件设计流程是什么？
- 答：需求分析 → 原理图设计 → PCB布局布线 → 打样与测试 → 优化迭代。
如何避免PCB设计中的信号干扰？
- 答：采用差分信号、增加地平面、缩短高速信号走线、添加屏蔽层。
I2C和SPI协议的区别？
- 答：
  - I2C：2线制（SCL、SDA），支持多主多从，速率较低（标准模式100kHz）；
  - SPI：4线制（SCLK、MOSI、MISO、SS），全双工，速率高（可达MHz级）。
如何优化嵌入式系统的功耗？
- 答：低功耗模式（如STM32的Stop模式）、动态电压调节、关闭闲置外设。