【速成速通】嵌入式软硬件学习路径：从 0 到实战的知识图谱
核心摘要
本路径以 "实战用驱动学习" 为原则，24 周即可掌握嵌入式开发核心能力。通过 "硬件基础→编程入门→外设实战→系统进阶→项目落地" 五阶段递进，覆盖 80% 常用知识点，规避 90% 冗余内容，适合零基础小白快速上手。
一、硬件基础层（1-4 周）：看懂电路，玩转元件
1. 电子元件通识（1 周）
- 核心元件：电阻（色环读数）、电容（极性判断）、二极管（正向导通）、三极管（开关作用）、LED（限流电阻计算）
- 模块认知：电源模块（LDO 稳压）、按键（消抖原理）、传感器（数字 / 模拟区别）
- 工具使用：万用表（测电压 / 通断）、电烙铁（焊接基础）、示波器（看波形入门）
2. 单片机核心架构（2 周）
- 必学型号：STM32F103（性价比最高，资料最全）
- 核心概念：GPIO（输入输出模式）、时钟树（HSI/HSE 区别）、复位电路（手动复位原理）
- 原理图阅读：学会找 "电源引脚（VCC/GND）、外设接口（PA/PB 端口）、晶振电路"
3. 电路设计入门（1 周）
- 基础规则：电源滤波（104 电容作用）、接地处理（单点接地 vs 多点接地）
- 工具实操：用 KiCad 画简单原理图（LED + 电阻 + 单片机的点灯电路）
二、编程基础层（5-8 周）：从语法到固件开发
1. C 语言核心（2 周）
- 嵌入式特重点：指针（操作寄存器）、结构体（外设配置）、枚举（状态定义）、宏定义（位操作）
- 避坑点：全局变量使用、函数参数传递（值传递 vs 地址传递）
- 工具：Keil MDK 创建工程、编译报错排查（常见 "未定义变量" 解决）
2. 固件开发流程（2 周）
- 烧录工具：ST-Link 使用（接线：SWCLK/SWDIO/VCC/GND）
- 调试技巧：串口打印（printf 重定向）、LED 闪烁调试法
- 实战：实现 "按键控制 LED"（含软件消抖）
三、外设实战层（9-16 周）：吃透常用模块，搞定 80% 场景
1. 基础外设（4 周）
- 定时器：PWM 输出（控制 LED 亮度 / 电机转速）、输入捕获（测频率）
- 通信协议：
- UART（串口通信，与上位机互发数据）
- I²C（驱动 OLED 屏幕、温湿度传感器 SHT30）
- SPI（驱动 TF 卡模块，实现数据存储）
- 模拟量：ADC（读光敏电阻值）、DAC（输出正弦波）
2. 无线与传感器（4 周）
- 无线模块：ESP8266（WiFi 通信，连接阿里云）、HC-05（蓝牙透传）
- 传感器实战：
- 距离：HC-SR04 超声波（测距公式）
- 姿态：MPU6050（加速度 + 陀螺仪）
- 定位：GPS 模块（解析 NMEA 数据）
四、系统进阶层（17-20 周）：从裸机到操作系统
1. RTOS 基础（2 周）
- 核心概念：任务调度（抢占式 vs 协作式）、信号量（资源互斥）、消息队列（任务通信）
- 工具：FreeRTOS 移植到 STM32（用 CubeMX 配置）
- 实战：多任务系统（同时采集传感器 + OLED 显示 + WiFi 上传）
2. 低功耗设计（2 周）
- 模式配置：STM32 睡眠 / 停机模式（唤醒源设置）
- 功耗优化：GPIO 下拉输入、关闭 unused 外设时钟
- 案例：电池供电的温湿度采集器（续航从 1 天到 1 个月）
五、项目落地层（21-24 周）：综合实战，形成闭环
1. 中小型项目（2 周）
- 选项 1：智能花盆（STM32 + 土壤湿度传感器 + 水泵 + APP 显示）
- 选项 2：门禁系统（RFID 读卡 + 舵机开锁 + 串口屏显示）
2. 项目优化（2 周）
- 稳定性：电源纹波处理、抗干扰布线（强弱电分离）
- 代码重构：模块化设计（驱动层 / 应用层分离）
- 文档输出：写 README（接线图 + 使用说明）、画流程图
高效学习工具包
- 开发板：STM32F103C8T6 最小系统板（50 元内）
- 必购模块：OLED 屏、DHT11 传感器、USB 转 TTL、杜邦线
- 资料：正点原子《STM32 不完全手册》、野火《FreeRTOS 开发指南》
- 网站：STM32CubeMX（图形化配置）、立创商城（查元件 datasheet）
按此路径，每天投入 2 小时，6 个月可具备独立开发中小型嵌入式项目的能力，关键在 "边学边焊电路、边写代码边调试"—— 硬件开发的核心不是背书，而是解决 "为什么 LED 不亮、串口乱码" 这类实际问题。