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硬體與嵌入式系統

Arduino、RISC-V、MSP430、PLC、Linux 驅動程式與嵌入式系統工程。

FreeRTOS 更新於 2026-08-30

STM32 嵌入式系統架構

還沒寫應用程式之前,先建立一張「晶片內部地圖」。之後 FreeRTOS 的 Tick、 I2S 的 DMA、Watchdog 的獨立時鐘,都會回到這張地圖。

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FreeRTOS 更新於 2026-08-30

開發環境、CubeMX 與 HAL

工具鏈是嵌入式的第一道牆。本章目標只有一個:到下課時,板上的使用者 LED 以 1 Hz 閃爍,且 UART 印出 hello voice-home。

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FreeRTOS 更新於 2026-08-30

GPIO 與周邊設備控制

應用層出現 |HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_0, ...)| 是壞味道。 腳位會因改板而變;語音任務不該重新編譯只因為 LED 換腳。本課程的 dev_* API 定義在 firmware/common/:

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FreeRTOS 更新於 2026-08-30

PWM、定時器與馬達/風扇

GPIO 只能全開全關。燈光調光、風扇轉速、舵機角度都需要脈衝寬度 調變(PWM):固定週期、改變高電平時間。STM32 的通用/進階計時器就是 做這件事的硬體。

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FreeRTOS 更新於 2026-08-30

FreeRTOS 核心:任務、優先權與排程

從本章起,超級迴圈退役。系統變成一群「看起來同時在跑」的函式——任務 (Task)。語音控制器至少需要音訊、辨識、設備、感測、通訊、監控六類任務, 先用三個 LED 任務把肌肉練好。

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FreeRTOS 更新於 2026-08-30

Queue、Semaphore 與 Mutex

多任務一旦開始「順便改同一個 |g_light_on|」,bug 就會變成時序競賽。 正確做法:誰擁有資料,誰才改它;其他人傳訊息。

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FreeRTOS 更新於 2026-08-30

Event Group、軟體定時器與系統同步

Queue 適合「這筆資料給那一個消費者」。有些事情卻是很多任務都要知道 :已經喚醒、匯流排故障、準備升級。Event Group 用一組位元表達這些事實。

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FreeRTOS 更新於 2026-08-30

音訊擷取:麥克風、I2S 與 DMA

語音系統的物理起點是空氣壓力變化。STM32 不會「聽懂」,它只會把電壓或 數位串流變成記憶體裡的整數陣列。本章把這條管線做穩——穩了,後面的 AI 才有乾淨的輸入。

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FreeRTOS 更新於 2026-08-30

喚醒詞與語音辨識

「語音控制」在工程上是兩段:先判斷有沒有人在叫我(喚醒),再判斷 叫我做什麼(指令)。兩段都允許誤拒(沒反應),但要極力避免誤接受 (自己開燈)。

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FreeRTOS 更新於 2026-08-30

指令解析與設備控制狀態機

到這裡,語音管線已經會吐出 |cmd_msg_t|。本章是產品的「手」:所有 副作用都發生在 Device 任務,而且是可預測、可測試的。

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FreeRTOS 更新於 2026-08-30

通訊協定:UART、JSON 與 MQTT

產品不能只活在麵包板上。工廠測試、App 顯示、雲端紀錄都需要一條 機器可讀的通道。語音指令走內部佇列;對外只報「現在狀態」與 「事件」。

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FreeRTOS 更新於 2026-08-30

產品化:異常處理、Watchdog、低功耗與 OTA

實驗室 demo 與產品的差距,通常不在辨識率,而在「半夜死機沒人按重置」 「電池兩天就沒電」「升級磚機」。本章把這三件事做到最小可用。

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FreeRTOS 更新於 2026-08-30

智慧助理整合:Siri、Alexa 與 OK Google

前十二章做出來的產品有自己的耳朵。本章給它第二種入口:使用者對手機說 「嘿 Siri,打開客廳燈」,或對音箱說「Alexa, turn on the light」、 「OK Google,關風扇」,指令穿過各家生態系,最後仍落進我們在第 6 章建好的 那條指令佇列。

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FreeRTOS 更新於 2026-08-30

硬體清單、官方範例與除錯

供電:舵機與繼電器不要跟 MCU 搶 Nucleo 的 5 V 若電流 接近上限;外接 5 V 時共地。12 V 風扇電源與 MCU 隔離地線相連 即可。

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FreeRTOS 更新於 2026-08-30

前言

語音已經是人機介面的一等公民。手機助理、車載系統、智慧音箱證明了一件事: 當「說話」比「按按鈕」更自然時,嵌入式產品就必須同時懂即時控制與 感知推論。本課程不把這兩件事拆開教——我們用一個真實產品把它們接起來。

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Hardware 更新於 2026-04-30

第 0 章 1:課程介紹

當我們使用手機、電腦、汽車、家電時,背後支撐這一切的,是「電子硬體」。 即使是寫軟體的人,也需要理解硬體:: 效能瓶頸常在硬體:知道 CPU、記憶體與 I/O 的本質才能寫出高效程式 物聯網時代來臨:每個感測器、每個連網設備都是硬體 AI 加速器、量子運算:新的運算典範都建立在硬體創新上 電動車、再生能源:電力電子是淨零碳排的核心

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Hardware 更新於 2026-04-30

第 0 章 2:學習路徑指南

不同背景的讀者有不同的最適路線。本章幫您找到最有效率的學習方式。

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Hardware 更新於 2026-04-30

第 0 章 3:基本物理概念

學電子硬體之前,需要先掌握幾個物理基礎。本章用最直白的方式整理。

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Hardware 更新於 2026-04-30

第 1 章 1:電學基礎

本章奠定整套教材的基礎。即使您學過,請仔細複習。

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Hardware 更新於 2026-04-30

第 1 章 2:電阻(Resistor)

電阻是電子電路中最常見、看似簡單其實學問很多的元件。

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Hardware 更新於 2026-04-30

第 1 章 3:電容(Capacitor)

電容是儲存電荷的元件,是電子電路中第二常見的被動元件,比電阻有更多「個性」。

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Hardware 更新於 2026-04-30

第 1 章 4:電感(Inductor)

電感是儲存磁場能量的元件,是電容的「對偶」。在電源、濾波、射頻電路中扮演關鍵角色。

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Hardware 更新於 2026-04-30

第 1 章 5:二極體(Diode)

二極體是最簡單的「半導體元件」,是進入主動元件世界的第一站。 理解二極體,是理解所有半導體元件的基石。

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Hardware 更新於 2026-04-30

第 1 章 6:BJT 雙極性接面電晶體

電晶體是 20 世紀最重要的發明之一,是所有現代電子的基石。 本章介紹歷史較早、概念較直觀的 BJT。

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