三個生活中最常見的產品的嵌入式分析：檯燈、智能手環、電視盒

從網際網路搜索「RTL8710B」可知，該模塊是一個高集成度低功耗Wi-Fi連接解決方案，裡面是一顆瑞昱(Realtek)生產的ARM-Cortex M3架構的32位MCU——RTL8710B。該模塊封裝好了Wi-Fi協議，用戶只需要通過SPI/SDI、I2C或UART與模塊連接，即可控制Wi-Fi收發數據。

從網際網路搜索「SN8F5828」可知，該晶片是松翰(Sonix)生產的一款8051架構的8位MCU，通過下載該MCU的晶片手冊可知，該MCU有多達14個PWM通道，可用於控制LED燈的亮度，另外還有UART和I2C，可用於與其它模塊通信。

根據以上分析，大致猜測該智能檯燈的整體設計框圖如圖 2.1.3所示。

光照傳感器會隨著外界光照情況變化自身阻值，主控MCU通過ADC獲取電壓變化，即可得知外部光照變化，控制PWM輸出修改占空比，調整亮度和色溫；觸摸按鍵按下後，會讓主控MCU的GPIO引腳電平產生變化，MCU程序讀取GPIO電平獲知按鍵操作，進而控制PWM輸出修改占空比，調整亮度和色溫；主控MCU先控制Wi-Fi模塊連接到網際網路，與雲端連接，手機APP的按鍵操作或語音輸入轉換成對應控制指令發送給雲端，雲端將指令發送給Wi-Fi模塊，再通過UART接口發送給主控MCU，主控MCU解析指令後，控制PWM輸出修改占空比，調整亮度和色溫；用戶通過按鍵設置為番茄時鐘模式，主控MCU則利用自身定時器計算時間，當為25分鐘時，控制PWM輸出修改占空比，調整亮度和色溫。

實例二：智能手環

該手環首發價格為299元，作為近幾年的熱門智能產品，銷量可觀。如今智能手環主打健康檢測，功能全面，因此需要的傳感器也越來越多。加上功耗和尺寸的限制，手環的主板集成度越來越高，足以媲美手機內部。該智能手環和內部結構如圖 2.1.4所示，主要功能如下：

.彩色IPS觸摸屏，顯示時間、健康信息、設置鬧鐘；

.鬧鐘、消息震動提醒；

.記錄跑步數據；

.測量當前心率；

.NFC刷公交、地鐵；

.藍牙連接手機，進行系統升級或接收手機消息；

可以看到該智能手環內部晶片非常多，根據上面的絲印可知晶片型號，再搜索對應型號可知每個晶片的作用，這裡整理如下。

·STM32L496VG：STMicroelectronics公司產品，ARM Cortex-M4架構的32位MCU，主頻可達80MHz，這裡作為整個系統的主控；

·PN80T：NXP和Garmin聯合出品，一款面向可穿戴設備的安全便捷的NFC移動支付晶片，接口為SPI或I2C；

·DA14580：Dialog公司產品，一款ARM Cortex-M0架構的32位低功耗的藍牙晶片，接口為UART、 SPI或I2C；

·MAX14745K：Maxim公司產品，一款面向低功耗的可穿戴設備的電池充電管理解決方案晶片，接口為I2C；

·AFE4410：TI公司產品，一款用於心率檢測的晶片，接口為SPI或I2C；

·IQS620：Azoteq公司產品，一款用於接近感應晶片，可檢測手環是否佩戴上，接口為I2C；

·LIS3DH：STMicroelectronics公司產品，一款超低功耗的高性能三軸線性加速度計，可檢測當前手環的運動狀態，接口為SPI或I2C；

·GD25LQ64CWIG：GigaDevice司產品，一款64M的SPI接口Flash，可用於存儲手環的主題數據包、圖片數據等；

根據以上分析，大致猜測該智能手環的整體設計框圖如圖 2.1.5所示。

前面智能檯燈，整體框架比較簡單，一般MCU運行裸機即可完成任務。智能手環整體框架就比較複雜了，一般都運行有操作系統RTOS。主控STM32L496VG接收來自藍牙、NFC、三軸加速度計、接近感應傳感器、心率傳感器和螢幕觸摸的數據，通過特地算法整合後，在OLED圖形化的展示給用戶，與用戶之間進行交互。

實例三：電視盒子

如今家庭電視也朝智能發展，傳統電視加上電視盒子，搖身一變為智能電視。目前市面上的電視盒子種類繁多，但其基本功能還是一致的，基本功能如下：

.高性能的處理器、大存儲空間，安裝應用程式，播放高清視頻；

.支持有線或無線連接網絡，實現在線播放；

.支持HDMI或AV輸出音視頻；

.支持USB接口；

.支持紅外遙控；

這裡拆解某電視盒子，如圖 2.1.6所示內部結構，主要的晶片有四個，整理如下。

·Hi3798：華為公司產品，ARM Cortex-A53架構的64位4核MPU，主頻高達2.0GHz，高性能多核GPU Mali T720，擁有強大的視頻、音頻編解碼，擁有一個HDMI 2.0接口、兩個千兆網口接口、一個USB2.0接口、兩個USB 3.0接口，一個IR紅外接收接口、兩個SDIO 3.0接口、多個I2C接口等，圖中被散熱器擋住；

·D2516ECMDXGJD：Kingston公司產品，為嵌入式設計的低功耗DRAM，單個256MB，這裡有兩顆，總計512MB；

·SDINBDG4-8G：Sandisk公司產品，高可靠耐用的eMMC快閃記憶體晶片，容量為8GB；

·RTL8822BS：Realtek產品，支持2.4G/5G的雙頻WiFi&Bluetooth模塊，接口為SDIO，圖中被屏蔽罩擋住；

根據內部結構，猜測該電視盒子的整體設計框圖如圖 2.1.7所示。

電視盒子的整體框圖比較簡單，但其難度不低，一般運行Linux/Android系統，無論是軟體複雜度還是硬體複雜度，都比一般的MCU項目複雜。MPU性能強大，接口繁多，像有線網口、HDMI接口、AV接口、USB接口都直接支持，這些接口MCU一般都沒有。除此之外，MPU項目都外接RAM和Flash，根據項目需求選擇合適大小，大小也遠超MCU項目。

【總結】

以上三個嵌入式產品實例，代表了嵌入式的三個方向。第一個是無作業系統的MCU項目，第二個是運行RTOS的MCU項目，第三個是運行Linux/Android的MPU項目，本手冊主要涉及MCU，也就是前兩個項目。讀者理解了它們的共性，也就理解了什麼是嵌入式系統。

.以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟件/硬體可裁剪，實現應用需要的功能；

.對功能、可靠性、成本、體積、功耗有一定的要求；

.實現對其它設備進行控制、監視或管理的功能；

.簡單的說，除了通用計算機(讀者使用的電腦)和部分伺服器外的一切計算機系統，都是嵌入式系統；

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