3.1 單片機概述
我們在第一章中了解了單片機概念，我們同學在大學中也會有單片機課程，一般選型經典的51單片機。單片機的處理器頻率為8M,72M,168M等，處理器頻率指的是處理器時鍾頻率，由此可得8M，72M,168M頻率處理器的時鍾周期分別為125us、13.8us、5.9us。假如我們有一條C++語句，最終需要10個時鍾周期,則該語句耗時1250us、138us、59us。若我們運行1000行這樣的語句，則需要1.25秒、0.138秒、0.059秒。由此可見，單片機處理速度較慢，適合處理任務負荷低的任務，同時要求我們程序盡量簡潔，邏輯設計合理。除了頻率，單片機的位數也不一樣。有8位、16位、32位。8位指的是8個二進制位，可以表達數值0~255。我們常用的是十進制，逢十進一。但在計算機領域，常用的是二進制，逢二進一。8位二進制數，最大為11111111（二進制表示），等於255（十進制表示）。8位單片機，指的是該單片機，一次只能處理8位數據。單片機課程使用的8051是8M，8位單片機。目前機器人主流使用的是STM32系列的32位單片機，其中F1系列頻率為72M,F4系列為168M。我們教程以STM32F103VET6芯片(若想了解型號具體含義，可搜索stm32芯片命名規則)舉例。STM32F103VET6（32位,72M,100管腳,512KB ROM,64KB RAM）小批量價格為17元，STM32F407VET6（32位,168M,100管腳,512KB ROM,64KB RAM）小批量價格為26元。ROM，相當於計算機的硬盤，RAM則相當於內存。我們的程序存儲在ROM中，程序運行產生的數據，比如變量等，存儲在RAM。在盡可能低價格的硬件上實現同樣的功能，是工程師必備的追求。
單片機開發，需准備開發環境：編譯器軟件、硬件電路板、編譯下載器等。本章學習內容開發配件為：Keil5、ST-Link v2下載器、CHEAPX機器人控制板。
Keil編譯器，是一款強大並且流行的單片機編譯器軟件，可將我們的程序編譯成二進制文件，keil的調試功能非常強大。除了keil,還有一款編譯器是IAR，相對小眾一些。ST-Link v2下載器，可用於將二進制文件下載至單片機中，也可用於在線調試。
單片機學習板，國內的正點原子做得很不錯，配套資料齊全、例程豐富，學習論壇人氣很旺。不過，由於產品定性為單片機學習板，沒有電機接口、沒有驅動器等，只能運行單個外設的簡單例程，難以深入了解實際的工程開發。有些淘寶上賣的項目控制板具備電機接口，但沒有開放源代碼，配套學習例程，新手難以作為學習板，同時沒有超聲波和碰撞傳感器接口，傳感器接口不完整。本教程期望中的單片機學習板，既有豐富的外設讓剛入門單片機的同學們學習，學習以后又能設計作品，在實際的機器人開發項目中真正掌握單片機開發技術。CHEAPX機器人控制板，價格比正點原子開發板低很多，配備6軸IMU傳感器、7W電機驅動器，串口USB，CAN，蜂鳴器，12V鋰電池輸口，碰撞傳感器和超聲波測距傳感器接口各5路，5V3A USB電源輸出，可為樹莓派等算法板提供充足電力。本教程以其作為學習板，並在后續教程中，使用該控制板制作SLAM機器人。有興趣的同學可在以下店鋪購買：
我們這一章推薦的課外學習資料是正點原子，包括網盤資料，論壇。
正點原子的網盤資料鏈接： https://pan.baidu.com/s/11Ze2WRbC6UA7qfTnILFhLw 提取碼：2067
論壇鏈接：http://www.openedv.com/forum.php
3.2 Keil開發環境
3.2.1 下載與安裝keil
1.打開上節的正點原子的網盤資料鏈接： https://pan.baidu.com/s/11Ze2WRbC6UA7qfTnILFhLw 提取碼：2067
下載網盤目錄 6.軟件資料.zip
2.下載后解壓，如下圖，打開MDK5文件夾
3.MDK文件夾內容入下圖，按照文件夾內的文件“安裝過程”操作
4.安裝mdk_514.exe
4.1雙擊打開mdk514，點next
4.2勾選同意后next
4.3選擇安裝目錄，pack包目錄后next
4.4 填寫信息后，可認真填也可隨意寫，然后點擊next
4.5 等待安裝，然后點擊next
4.6安裝完成后，點Finish
4.7 上一步完成后，我們已經完成keil軟件的安裝，下面安裝文件夾中的Keil.STM32F1xx_DFP.1.0.5，這是一個包含STM32F1芯片信息的包，雙擊點擊Next即可
4.8等待安裝完成后點finish
4.9 至此，軟件全部安裝完畢，下面進行注冊。keil是外國軟件，並非免費軟件。
注冊方法：http://www.openedv.com/thread-69384-1-1.html
3.2.2Keil介紹
如下圖所示：Keil界面，分為3個窗口：工程窗口（工程文件）、編輯窗口（代碼編輯）和輸出窗口（編譯信息和下載信息）。在快捷工具欄有文件工具、編譯快捷鍵、編輯工具、調試工具。
此外，還有項目管理窗口（用於快速增刪項目文件）和選項窗口（用於設置芯片、下載器，編譯信息等），如下2圖。
3.2.3 使用keil新建工程與下載
步驟1：新建工程文件夾，並在工程文件夾內添加如下圖所示的文件夾和文件。Driver用於存放我們開發的驅動源文件，如串口驅動等；MAIN目錄，存放Keil工程文件和STM配置相關的文件；OUTPUT存放Keil輸出文件，如16進制Hex文件；ST存放STM32芯片庫文件；CHANGLOG文件，用於填寫該工程的版本，維護信息
步驟2：在ST目錄下添加以下文件：
步驟3：在MAIN目錄下添加以下文件：
步驟4：工程文件准備完畢，現在打開Keil軟件，選擇Project->New uVersion Project...，然后打開MAIN目錄，命名工程名為並點保存。
步驟5：在新項目中添加加載工程文件，打開工程管理窗口如下圖：
步驟6：編輯工程管理窗口內容，如下圖，最左側欄是工程名，中間欄為文件夾欄，右側欄是文件欄。編輯完成點擊OK退出。
配置完成后，工程窗口如下圖所示。
步驟7：打開工程選項窗口，選擇Device->STMicroelectronics->STM32F1 Series->STM32F103->STM32F103VE，如下圖。
步驟8：繼續在工程選項窗口，選擇Output，點擊Select Folder for Object並選擇OUTPUT目錄，勾選Greate HEX file，在如下圖。
步驟9：繼續在工程選項窗口，選擇Linker，在下拉列表中選擇ST-Link Debugger，如下圖。
步驟10：繼續在工程選項窗口，選擇C/C++，選擇include，添加頭文件目錄，如下圖。
步驟11：頭文件目錄如下圖，這是告訴編譯器在哪尋找頭文件。
步驟12：工程配置完成，我們可以點擊編譯，在輸出窗口，查看工程編譯是否正確，編譯完成，使用ST-Link連接控制板，並給板子上電，點擊下載就可以把程序下載進單片機了。我們備份該配置好原始工程，以后新項目就可以直接使用了。Keil的下載和調試，我們在后面示例中再做介紹。
