艾鍗學院 - MCU單晶片韌體開發實戰

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★ 課程採【實體遠距同步】全台開課並提供錄影補課，歡迎免費洽詢！

學韌體首選艾鍗的5大原因

1.專為學習者設計，獨家研發ARM Cortex M教學開發板

ARM Cortex M教學開發板均由艾鍗科技研發團隊針對課程內容而獨家研發設計，從IC晶片開始，拉線、layout、洗板子到寫code，從無到有，不同於其他坊間單位，更能讓您在學習中直接了解在讀取訊號時的各種狀況，並快速知道需要除錯的地方在哪。

2.學中做！讓您自己動手寫code

強調「感受教學」，教會你看懂DataSheet，帶你一步一步自己寫出每一行 code，並使用除錯模式單步除錯來控制晶片，而不是拿別人現成的 code 去改而已，這才是真正學會控制晶片並驅動周邊的精髓！

3.教你如何整合與活用MCU各式應用

從了解電路，看DataSheet到LA分析儀，完成MCU韌體，實際Run一次完整的MCU流程，從點到面的實際了解，並特別安排實作範例：IOT 裝置通訊實務、2.4G RF無線通訊、BLE 藍芽4.0通訊進行…等韌體實作應用，真正學以致用！

4.深入了解USB控制與USB韌體實作

不論是想了解USB Protocol、想開發USB相關產品，如果你設計的應用必須和PC連接，你都會非常需要這門課。帶你了解USB控制原理與USB協定，教你最常用到的USB設計，包含USB HID、USB CDC、USB Audio及USB MSC類別，並使用HID Class讓USB和PC端能雙向通訊。像目前很夯的USB PD(USB Power Delivery)技術，你也會更容易切入。

5.擁有最完整的教學儀器設備

培訓中使用的儀器設備都幫你準備好了！堅持實戰教學，讓您的學習能夠更加完整、有感，不但能夠學會自己使用儀器抓訊號，還要會自己解讀！為了最好的教學品質，艾鍗更是業界唯一課堂中使用LA邏輯分析儀及立肯科技USB 3.0 協定分析儀(USB Protocol Analyzer)來搭配學習的教育訓練中心。

業界派訓，包班首選

企業都選擇艾鍗不只是學技術，還有縮短自學摸索的時間

艾鍗學院為了隨時掌握產業的變化並跟上技術需求，設有教學研發團隊，以提供新技術、高品質的課程服務，訓練出業界需要的人才！感謝台達電子、廣達、Intel、協益電子、華城電機、高通、創威光電、德立斯、國防部、光環等80多家企業選擇艾鍗培訓。

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課程目標

1. 能熟悉微控制器常用I/O控制與電路設計，如Timer、GPIO、PWM、ADC、DAC、LCD、RTC等。
2. 能熟悉微控制器常用通訊模組，如RS232、I2C、SPI、UART。
3. 能讓學員依照原廠Datasheet 的說明，從波形與時序關係，逐行引領學員完成驅動。
4. 掌握MCU微控制器韌體程式撰寫，使具備韌體開發之測試/debug/維護能力。
5. 熟悉USB運作原理與設計USB HID class、USB Audio Class、USB CDC class、USB MSC class，並使用HID Class 讓USB和PC端能雙向通訊。
6. 能了解如何利用USB分析儀進行USB Debug工作。
7. 針對物聯網及穿戴式裝置上常見的感測器，教你如何驅動與了解如何應用這些感測器。
8. 能從課程中學習一個完整專案開發的建立方法，例如：如何選擇合適的晶片來滿足產品需求。

課程Q&A

Q1.什麼是MCU單晶片?
基本上，一顆MCU單晶片就是一個CPU core並整合多個I/O週邊。CPU core 可能是IC廠自行開發(如TI、Microchip)或是License來自別人的CPU Core (如ARM Cortex-Mx)。
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Q2.寫韌體和寫軟體在工作上有什麼不同?
韌體是一段程式碼介於硬體與軟體之間,其主要目的就是用來控制硬體並且設計一個友善程式介面供上層軟體來呼叫使用，因此之所以稱”韌”就代表不太”硬”但也不太”軟”。因此MCU的系統架構上，若存在韌體這一層角色，就可以讓上層應用程式透過韌體所提供的API介面來操控或讀取硬體資料，而不必知道底層的細節，諸如控制暫存器讀寫、電路、訊號波形與時序控制等等。這樣的系統架構設計，可以讓軟體開發人員，專注於產品應用與使用者界面上，而完全與MCU晶片無關。即使將來更換MCU或週邊IC時，只須修改韌體程式而非軟體程式。
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Q3.韌體工程師的職能為何?
能對訊號處理、IP元件的驅動、界面電路、IC間通訊、中斷系統、時序控制等主題有所掌握。要能看懂DataSheet與波形時序圖，接著能跟著撰寫相對應的code。

Q4. 那麼多的MCU晶片，如何選擇?
不同廠商對於不同的市場應用，會推出符合該市場應用的MCU晶片。如針對工業控制、車用電子，可能會有CAN Bus; 針對生醫電子可能會有解析度較高的ADC。因此主要還是依據產品應用來選擇，即便是同廠商同款IC也會有RAM，Flash大小的差別，仍視應用而定。

Q5.MCU單晶片韌體工程師的開發重點為何?
開發的重點主要是熟悉MCU本身及週邊元件的驅動方法、建立良好的軟硬體系統架構與了解產品的應用面。對於底層Timer、GPIO、UART、I2C、SPI、ADC等各種IP驅動到更為複雜的USB HID、USB-CDC、USB Audio及USB MSC是韌體工程師應該熟悉的部份。雖然各家廠商推出的MCU晶片，對這些IP控制方式可能不同(暫存器的操作不同)，但因為原理原則都是相同的，因此對於一個訓練有素的韌體工程師，只要有能力讀懂MCU廠商Datasheet或IC Manual，其實並不難上手新的MCU。

Q6. 使用ARM Cortex M0或ARM Cortex M4、ARM Cortex M7，在開發上有什麼差別？使用不同廠牌的晶片在開發上有什麼差異？
由於現在MCU幾乎都是以C語言來開發，不像早期都是寫組合語言，因此CPU Core是那一家的，其實對開發者而言完全沒有差別。
此外，ARM針對Cortex-M 提供CMSIS 介面(Cortex-M Software Interface Standard)，使得韌體工師使用ARM Cortex-M based的MCU根本不必知道ARM架構、ARM內部暫存器及指令集。正是因為CMSIS函式庫的存在，開發者對於使用ARM Cortex M的任何版本，是沒有差異性的。雖然最新的ARM Cortex 7的CPU效能較高，但就如同如果你是會開車的，不論是駕駛BMW或Toyota你都還是會開，並不用去考兩張駕照。
市面上有許多不同廠牌的晶片可供選擇，撇開其各自特性(適合的應用)不談，其實差別僅在各家晶片商的 API 不一樣。ARM + 晶片商的電路 = 各家的MCU。所以，ARM 是一樣的。1. ARM Cortex -M 的核心程式一樣 2. Keil C 的開發環境一樣。來參加艾鍗的MCU單晶片課程，老師會明確指出，如何讓共通性的東西更相容。

Q7. 韌體和軟體學習上最大的差別?
最大的差別就是軟體著重應用而韌體著重硬體訊號控制，並且軟體都是先假設底層韌體/硬體一切正常。韌體設計最根本的技術是”訊號處理”而不是程式。訊號處理意謂著你要先能理解兩個IC間的溝通方法，是否有依照IC DataSheet中的訊號時序圖來傳遞。”時序”表示訊號交握是有Timing的關係，這通常是軟體背景者最難入手的地方，如果你已經拿著會動的Code去改,那只有學到軟體的功夫而不是韌體的真本事。艾鍗課程講師會教授每一位學員LA邏輯分儀如何使用並搭配艾鍗在Windows上開發的訊號產生工具，讓學員可以用一目了然的方法去看見波形時序是怎麼一回事。

Q8. 會Arduino是否等於會MCU?
Arduino是MCU，但多數人是用Arduino開發”軟體”而非”韌體”。因為底層的晶片及週邊Driver均被包成現成的硬體函式庫(Hardware Peripheral Library), 所以並不需要使用者研讀微控制晶片及DataSheet，所以就工程技術角度來看，這僅僅是純軟體上的學習。若是專注於Arduino硬體函式庫的開發，這才是韌體設計。

Q9. 艾鍗的ARM MCU單晶片設計課程有什麼不一樣？
韌體並不好學，但有專家引導，差別會很大！艾鍗MCU課程由業界講師帶你用圖像式思考的方式，有邏輯架構地一步步開發出所需的功能。而這樣寫出的Code是簡單明瞭，易於除錯和維護的，搭配講師親自編寫的完整範例程式碼輔助，絕對省下你在學習和工作上摸索、走冤枉路所耗費的時間。講師還會帶你學會自己使用儀器抓訊號、自己解讀訊號；一步步精要步驟解析，不用擔心跟不上，回家還能自主複習。正確架構觀念指導外，充分的實務演練安排，是因為我們相信學習要實際操作才會有感覺，所以每一步都帶你透過實踐去感受。

▼【MCU應用】採用艾鍗學院獨家研發ARM Cortex-M開發套件