嵌入式学习中较好的练手项目和课题整理
项目中成长是迅速且高效的。
目录：
0、引言 何为嵌入式？
1、单片机相关
1.1 基于单片机的智能小车、智能机器人制作
1.2 基于Arduino的3D打印机制作
2、嵌入式Linux相关
2.1 智能扫地机器人
2.2 智能可穿戴类设备：智能安全头盔
2.3 智能可穿戴类设备：面向空巢老人/病人的智能手环
2.4 物联网智能控制系统：家居、农业、医疗
2.5 基于Linux的嵌入式网络视频监控系统
2.6 移动图像监控系统
2.7 基于TCP/IP的安全文件传输系统(TLS/SSL)
2.8 嵌入式MP3播放器
2.9 基于Qt的新能源汽车电池管理系统
2.10 嵌入式车载导航定位系统 Qt GPS Baidu Map
2.11 无人机
2.12 嵌入式VR、AR
2.13嵌入式结合AI、Machine Learning
3、嵌入式Android相关
3.1 物联网智能控制系统：家居、农业、医疗
3.2 嵌入式家庭保健系统
3.3 智能电视TV、AR/VR眼镜
3.4 自己定制的平板电脑、手机等
4、裸机开发
4.1 裸机实现串口通信
4.2 裸机实现DMA方式SD卡读写
4.3 裸机是实现NANDFlash、EEPROM的操作（擦除、读写）
0、引言
何为嵌入式？
IEEE官方定义：Devices Used to Control，Monitor Assist the Operation of Equipment，Machinery or Plants。
翻译过来就是：用于“控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”。
其实按我理解，嵌入式系统就是“高大上 土豪”版的单片机，因为嵌入式不只带操作系统（OS），并且都是上架构（如ARM）的。其实咱们所用PC机也是一个嵌入式系统，只不过处理器、Bootloader、操作系统OS都是通用化的Intel系列、BIOS、Windows等；而面向具体应用，就需要根据需求，实现硬件资源和软件操作系统的“私人订制”，无非就是先根据需求硬件选型，然后根据硬件资源去裁剪操作系统，把软件不需要的都去掉，只留有用的，这样保证我们用的系统在达到需求目标的同时，还保证了实时性和稳定性（没有无关因素干扰）并且小型化具有专用性。
再啰嗦几句，假设大家对单片机已经很熟了，举个栗子：对单片机引脚控制LED，用C编程通过IDE编译个Hex文件，烧写就可以运行实现；那么对嵌入式来说呢，因为处理器引脚太多（如Cortex-A9架构的Exynos4412芯片 有400多引脚），那么自己一个个配（裸机编程）实在麻烦，而且编的程序都与硬件密切相关，没有通用性且很难移植；因此就使用上了操作系统；那么操作系统干了什么呢？其实就是和单片机操作引脚一样，只不过OS将这些操作封装成各种驱动（如GPIO驱动），那么你只要在应用程序上调用这个驱动内的函数，借助OS内核实现机制，就能向单片机一样操作这些引脚，所有嵌入式设计，底层都是这么实现的。
So, 怎么判断该用嵌入式还是单片机呢：其实就是看需求，单片机处理能力、可扩展性及其有限，涉及到图像监控处理、网络协议就捉襟见肘了；因此这个逻辑很简单：单片机不能实现的，上嵌入式；并且现在是个嵌入式功能都有成型的solution，特别是Linux的开源，资料成堆成堆的。这也是近年嵌入式（包括物联网、智能硬件）火这么快的原因之一吧。
以上都是愚见，切入正题：本人不才整理了几个嵌入式比较好的练手项目和小课题，有的是我之前做的项目，有的是网络搜罗，反正都是我个人认为比较综合而且interesting的，这些网上一大堆相关资料，我这里只是提个题目和其中关键点，具体内容不赘述，感兴趣直接百度google，希望给大家一个参照，大家有idea都可以相互交流，有机会共同学习，感谢。
1、单片机相关
这里主要是推荐嵌入式相关，所以单片机就只简单提几句
1.1 基于单片机的智能小车、智能机器人制作
对于大学经常参加一些智能车比赛的童鞋，相信已经做吐了。。。小车目前可以算是相关资料最多的练手项目之一，各种脑洞大开的智能车车，你值得拥有~
1.2 基于Arduino的3D打印机制作
需求：使用单片机，通过限位开关和温度等传感器控制步进电机移动、加热头，将打印材料加热挤出后凝固成型。
硬件：Arduino mega2560开发板，3D打印机套件，打印材料，安装工具等
软件：Marlini开源程序，上位机软件Print3D，切片软件（推荐Cura），三维制图软件（推荐犀牛）等。
参考链接：Kossel - RepRap
Prusa i3 3D printer - Prusa Printers（推荐一开始做Kossel和i3型的）
注：这个项目实现很费事，可谓处处是坑，不只是单片机软硬件知识，还要学三维制图、机械原理等等，期间会遇到一系列问题，但是最终调试完，第一次打出自己想要的东西时，感觉真是此生难忘
3D打印现在是所谓工业4.0的主打，特别是牛炸天的细胞打印（对你没有看错）、器官打印、粉末金属打印等。不过我们做的也就打印些塑料小玩具，现在的SLA光敏树脂打印倒挺不错，能比FDM的快几十倍，只是成本太贵（貌似10w ）。又扯远了。。。咳咳，下面开始划重点：
2、嵌入式Linux相关
嵌入式Linux就是在嵌入式硬件平台上使用Linux操作系统。其实嵌入式开发过程就是硬件 软件设计过程，本节推荐的都是在一个目标硬件平台上设计基于linux系统的应用，主要工作一般都是：Bootloader设计与移植、Linux内核裁剪移植、Linux驱动程序开发移植、文件系统制作移植和最后的应用程序开发移植。说了这么多移植它是什么东东？我理解为：拿着别人写好的东西，稍微自己改改放到自己的平台上，其中的“改”和“放”的过程就是移植的过程。这也是嵌入式工程师必须具备的能力，一定要借鉴甚至使用别人做好的，自己闷头写代码只能闭门造车（大神除外）。
推荐硬件平台：树莓派（首推），友善之臂、飞凌等开发板（这些开发板自带很多练手项目课题，网上也很多资料，本文就不再提那些case），架构最好选主流的ARM，像流行的s3c6410（ARM11）、s5pv210（A8）、exynos4412（A9）等。或者自己画板子（使用现有开源出来的修改下，不过成本高，难度大），有兴趣不妨一试，刚开始学习还是老实用开发板吧。
推荐软件平台：Linux2.6以上内核（2.6以下很多系统机制会不同）嵌入式系统，Github、开源中国和ChinaUnix上一堆开源的Linux驱动和小应用，宿主（PC）机最好使用Fedora、Ubuntu系统（如果使用虚拟机VMware版本最好在9.0以上），Bootloader推荐使用U-Boot；文件系统根据使用的Flash支持，用Busybox制作；人机界面用Qt。
2.1 智能扫地机器人
深藏不露的“扫地僧”，类似壁障设轨智能小车，只不过有更多人性化功能，网上资料 自由发挥吧
2.2 智能可穿戴类设备：智能安全头盔
背景：在工厂或危化品存储等场所，经常发生危害气体泄漏，而由于环境、风力等因素，人们无法直接在固定位置检测，而且有的气体是无色无味，如何解决？其实最终目的还是保证工人的人身安全，这时候就体现出来智能可穿戴设备的价值。
需求：设计智能安全头盔，当检测到有害气体后震动报警，并将该危险地点通过GPS上传到上位机显示，生成一个有害气体地图（借助Baidu API）以红色标出危险地段。
2.3 智能可穿戴类设备：面向空巢老人/病人的智能手环
需求：背景不用说，设计一个智能手环（或其他设备），检测人身体的各项生命特征，并且实时GPS传输老人位置，还具有跌倒报警、遇水报警等突发状况向子女手机、服务器端推送报警信息。自由发挥，有些身体特征检测实现确实困难，但总有方法解决，市面已有这类产品。
2.4 物联网智能控制系统：家居、农业、医疗
这就是近年炒的最火的智能家居、智慧农业等物联网项目，其实都是属于嵌入式智能控制系统，无非就是底层传感器网络（如Zigbee）采集环境参数数据，传给嵌入式网 关，网 关再传给上位机服务器，再加上远程控制、视频监控等。像这样的题目很多很多，例如智能温室大棚控制系统、智能家居系统、智慧医院系统、智能仓储管理系统等等，其实都能归结为一套系统，只不过根据应用领域有些不同细节。
友情提示：可以先做底层采集温度，传给网 关显示并转发到服务器，这一路通了后面程序就好开发了。或者灵活变通，用嵌入式网 关采集传感器（需移植传感器驱动到Linux内核），就不需要使用Zigbee等WSN了（如下图）这也可以算是一个题目，都很open的，怎么做你来定，只要脑中有idea，生活处处皆课题（简直是自虐）。
2.5 基于Linux的嵌入式网络视频监控系统
面向安防等应用中，具多个摄像头同时视频传输，为减少带宽、提高视频分辨率和帧率，就需要使用编码标准对视频编码后再传输，so做一个软编码器，我做过基于H.265的编码（有兴趣百度Lib265），这里可以使用H.264（资料较多）其实原理很简单，涉及到摄像头驱动和编码库。还有上位机解码软件。
Linux网络服务器可以使用开源的mjpg-streamer。（可以参照国嵌高级项目班视频）
2.6 移动图像监控系统
类似2.4， 例如国嵌高级项目班中就有介绍，多了一个入侵检测。使用摄像头抓取图像，通过Motion库动态监控比对，一旦出现和前一个图像较大变化（如家中进来一个人），则立即拍照将照片传到上位机，并报警等联动。
后面还包括安全文件传输系统，嵌入式MP3两个都是国嵌教程里的项目，后面都有链接，我也是以前学习时候在网上找的，如有侵权等问题请告知
另外：视频图像做好了，就可以做很多应用，如现在比较牛的机器视觉，无损检测、缺陷检测等等。
2.7 基于TCP/IP的安全文件传输系统(TLS/SSL)
其实就是把Socket包通过OpenSSL的工具加密一下（TLS/SSL），再发送，然后接受端再解密。里面用到了线程池，在企业项目会经常用到。
2.8 嵌入式MP3播放器
2.9 基于Qt的新能源汽车电池管理系统
如题，使用Qt作为GUI显示，实现对电池容量显示和管理操作。较简单，不过可扩展性强，大到汽车管理，再大一点还可以上升到车联网。
2.10 嵌入式车载导航定位系统
Qt GPS Baidu MapGPS采集经纬度数据通过GPRS、WiFi无线传输到服务器上，并借助Baidu、Google提供的API进行精确定位。（还是那句话，借鉴网上现有的，自己开发难度Huge）
2.11 无人机
好吧，不得不又谈四轴了，现在无人机导航送快递、监控交通可谓前景广大，有兴趣创客可以做一个，网上各类资料，实现不难，但主要是烧钱….烧钱….钱…
Ps：买就要买好的模块，特别是图传和电调！，要么一摔就….别问我怎么知道的！
2.12 嵌入式VR、AR
VR/AR实际没接触过，不过很高大上的样子，最近好多大牛公司在搞虚拟现实。感觉还是嵌入式图像处理 全景映象的应用吧，有兴趣可以看看Google的产品。
2.13嵌入式结合AI、Machine Learning
此类课题必火！本质其实就是将机器学习、人工智能等算法，应用在嵌入式领域。AI领域将是嵌入式工程师的又一择业选择！未来必将处处AI，且处处嵌入式AI（如现在市面各类AI电器）。
因为AI涉及到N多机器学习类算法，学习过程也能极大提高嵌入式er的算法能力（算法一般是广大嵌入式er的一块短板），网上也有各种大神编译好的算法模型可以借鉴并直接使用，不过在学习阶段建议自己从无到有搭建算法模型、找数据集训练、交叉验证最终移植发布，有可能自己搭的模型效果不咋地，但这个过程我觉着还是能学到不少AI的思想。。。
本人这方面还是纯种小白，目前正在努力学习，找到好的嵌入式AI资料再第一时间奉上。（前期可以看看吴恩达的视频）
附机器学习算法地图：
3、嵌入式Android相关
嵌入式Android开发，就相当于自己定制各种功能的手机一样，因为Android系统发布就是面向移动端设备的，Android系统移植后也保留大量移动设备应用。因为Android系统基于Linux内核，所以底层还是Linux的东西，但应用层就完全不一样了，要在之前的基础上开始学Java、JNI、Android编程，相关嵌入式资料也没有Linux多，所以想开发还是有一些门槛的。
要说明的是：上述嵌入式Linux的项目，用嵌入式Android一样开发，只不过平台不一样，用的Linux内核不太一样而已，这时候如果真心想学，可以在上面项目做完后的基础上，将你的项目移植到Android平台。这里要注意使用的Linux内核版本，缺少什么就补什么，如驱动、库文件等等，然后重新编译移植内核。
推荐硬件平台：树莓派、友善之臂、飞凌等开发板，这里一般的处理器就不行了，ARM11以下可能连安卓2.0系统都带不动，So推荐使用Cortex-A9四核处理器或以上，否则系统卡顿…顿….
推荐软件平台：嵌入式Android2.3以上系统，宿主（PC）机最好不要用虚拟机，我用真实Ubuntu，i5 8G内存的主机编译Android5.0.2系统都编译了8个多小时，推荐使用开发板厂家提供的已经编译好的版本，不要重新一点点编译；Bootloader和上章一样，Linux内核3.0以上；人机界面直接用Android自带的（嵌入式Android优势）。
3.1 物联网智能控制系统：家居、农业、医疗
同上文一样，只不过网 关那一层换成Android平台，个人感觉这个还是很有搞头的，毕竟Android用户群这么大，大家跟熟悉，操作使用更方便。
这里说到了 ，类似上章的题目，都可以把Linux平台转到Android平台，所以这里关于上面提到的题目就不再赘述。
3.2 嵌入式家庭保健系统
借助Android良好的人际交互，开发集成智能心率计、血压计等检查项目的嵌入式系统。
3.3 智能电视TV、AR/VR眼镜
就是家里用的互联网电视机顶盒，例如小米、乐视盒子，结合AR技术
需要支持HDMI音视频输出、VGA输出、AV音视频输出、支持网口与WIFi、支持USB设备（鼠标键盘）、支持红外设备（遥控器）等。
3.4 自己定制的平板电脑、手机等
从底层或者上层应用定制自己的移动设备，比如说更改开机界面为你的果照。。
4、裸机开发
“裸奔”挺难的，因为不使用操作系统，不光要整天和芯片datasheet打交道，还要深入处理器架构以及各类存储机制。其实严格意义来讲，我们之前搞单片机也是属于裸机开发。
如果是大神中的大神，上述的一些题目完全也可以用裸机开发出来，我没有奔过，不敢妄自评测，所以只提供几个小题目。
4.1 裸机实现串口通信
4.2 裸机实现DMA方式SD卡读写
4.3 裸机是实现NANDFlash、EEPROM的操作（擦除、读写）
版权声明：本文为CSDN「HowieXue」的原创文章，遵循CC 4.0 BY-SA版权协议
