3.1 单片机概述
我们在第一章中了解了单片机概念，我们同学在大学中也会有单片机课程，一般选型经典的51单片机。单片机的处理器频率为8M,72M,168M等，处理器频率指的是处理器时钟频率，由此可得8M，72M,168M频率处理器的时钟周期分别为125us、13.8us、5.9us。假如我们有一条C++语句，最终需要10个时钟周期,则该语句耗时1250us、138us、59us。若我们运行1000行这样的语句，则需要1.25秒、0.138秒、0.059秒。由此可见，单片机处理速度较慢，适合处理任务负荷低的任务，同时要求我们程序尽量简洁，逻辑设计合理。除了频率，单片机的位数也不一样。有8位、16位、32位。8位指的是8个二进制位，可以表达数值0~255。我们常用的是十进制，逢十进一。但在计算机领域，常用的是二进制，逢二进一。8位二进制数，最大为11111111（二进制表示），等于255（十进制表示）。8位单片机，指的是该单片机，一次只能处理8位数据。单片机课程使用的8051是8M，8位单片机。目前机器人主流使用的是STM32系列的32位单片机，其中F1系列频率为72M,F4系列为168M。我们教程以STM32F103VET6芯片(若想了解型号具体含义，可搜索stm32芯片命名规则)举例。STM32F103VET6（32位,72M,100管脚,512KB ROM,64KB RAM）小批量价格为17元，STM32F407VET6（32位,168M,100管脚,512KB ROM,64KB RAM）小批量价格为26元。ROM，相当于计算机的硬盘，RAM则相当于内存。我们的程序存储在ROM中，程序运行产生的数据，比如变量等，存储在RAM。在尽可能低价格的硬件上实现同样的功能，是工程师必备的追求。
单片机开发，需准备开发环境：编译器软件、硬件电路板、编译下载器等。本章学习内容开发配件为：Keil5、ST-Link v2下载器、CHEAPX机器人控制板。
Keil编译器，是一款强大并且流行的单片机编译器软件，可将我们的程序编译成二进制文件，keil的调试功能非常强大。除了keil,还有一款编译器是IAR，相对小众一些。ST-Link v2下载器，可用于将二进制文件下载至单片机中，也可用于在线调试。
单片机学习板，国内的正点原子做得很不错，配套资料齐全、例程丰富，学习论坛人气很旺。不过，由于产品定性为单片机学习板，没有电机接口、没有驱动器等，只能运行单个外设的简单例程，难以深入了解实际的工程开发。有些淘宝上卖的项目控制板具备电机接口，但没有开放源代码，配套学习例程，新手难以作为学习板，同时没有超声波和碰撞传感器接口，传感器接口不完整。本教程期望中的单片机学习板，既有丰富的外设让刚入门单片机的同学们学习，学习以后又能设计作品，在实际的机器人开发项目中真正掌握单片机开发技术。CHEAPX机器人控制板，价格比正点原子开发板低很多，配备6轴IMU传感器、7W电机驱动器，串口USB，CAN，蜂鸣器，12V锂电池输口，碰撞传感器和超声波测距传感器接口各5路，5V3A USB电源输出，可为树莓派等算法板提供充足电力。本教程以其作为学习板，并在后续教程中，使用该控制板制作SLAM机器人。有兴趣的同学可在以下店铺购买：
我们这一章推荐的课外学习资料是正点原子，包括网盘资料，论坛。
正点原子的网盘资料链接： https://pan.baidu.com/s/11Ze2WRbC6UA7qfTnILFhLw 提取码：2067
论坛链接：http://www.openedv.com/forum.php
3.2 Keil开发环境
3.2.1 下载与安装keil
1.打开上节的正点原子的网盘资料链接： https://pan.baidu.com/s/11Ze2WRbC6UA7qfTnILFhLw 提取码：2067
下载网盘目录 6.软件资料.zip
2.下载后解压，如下图，打开MDK5文件夹
3.MDK文件夹内容入下图，按照文件夹内的文件“安装过程”操作
4.安装mdk_514.exe
4.1双击打开mdk514，点next
4.2勾选同意后next
4.3选择安装目录，pack包目录后next
4.4 填写信息后，可认真填也可随意写，然后点击next
4.5 等待安装，然后点击next
4.6安装完成后，点Finish
4.7 上一步完成后，我们已经完成keil软件的安装，下面安装文件夹中的Keil.STM32F1xx_DFP.1.0.5，这是一个包含STM32F1芯片信息的包，双击点击Next即可
4.8等待安装完成后点finish
4.9 至此，软件全部安装完毕，下面进行注册。keil是外国软件，并非免费软件。
注册方法：http://www.openedv.com/thread-69384-1-1.html
3.2.2Keil介绍
如下图所示：Keil界面，分为3个窗口：工程窗口（工程文件）、编辑窗口（代码编辑）和输出窗口（编译信息和下载信息）。在快捷工具栏有文件工具、编译快捷键、编辑工具、调试工具。
此外，还有项目管理窗口（用于快速增删项目文件）和选项窗口（用于设置芯片、下载器，编译信息等），如下2图。
3.2.3 使用keil新建工程与下载
步骤1：新建工程文件夹，并在工程文件夹内添加如下图所示的文件夹和文件。Driver用于存放我们开发的驱动源文件，如串口驱动等；MAIN目录，存放Keil工程文件和STM配置相关的文件；OUTPUT存放Keil输出文件，如16进制Hex文件；ST存放STM32芯片库文件；CHANGLOG文件，用于填写该工程的版本，维护信息
步骤2：在ST目录下添加以下文件：
步骤3：在MAIN目录下添加以下文件：
步骤4：工程文件准备完毕，现在打开Keil软件，选择Project->New uVersion Project...，然后打开MAIN目录，命名工程名为并点保存。
步骤5：在新项目中添加加载工程文件，打开工程管理窗口如下图：
步骤6：编辑工程管理窗口内容，如下图，最左侧栏是工程名，中间栏为文件夹栏，右侧栏是文件栏。编辑完成点击OK退出。
配置完成后，工程窗口如下图所示。
步骤7：打开工程选项窗口，选择Device->STMicroelectronics->STM32F1 Series->STM32F103->STM32F103VE，如下图。
步骤8：继续在工程选项窗口，选择Output，点击Select Folder for Object并选择OUTPUT目录，勾选Greate HEX file，在如下图。
步骤9：继续在工程选项窗口，选择Linker，在下拉列表中选择ST-Link Debugger，如下图。
步骤10：继续在工程选项窗口，选择C/C++，选择include，添加头文件目录，如下图。
步骤11：头文件目录如下图，这是告诉编译器在哪寻找头文件。
步骤12：工程配置完成，我们可以点击编译，在输出窗口，查看工程编译是否正确，编译完成，使用ST-Link连接控制板，并给板子上电，点击下载就可以把程序下载进单片机了。我们备份该配置好原始工程，以后新项目就可以直接使用了。Keil的下载和调试，我们在后面示例中再做介绍。
