总结：软件对硬件的控制，有很多种实现方式，IO直接控制；扩展地址外加PLC，CPLD，FPGA可编程芯片控制；CAN，EtherCAT，ISA，PCIE等总线接口控制方式。不论怎么变化，软件控制硬件，都离不开计算机的中央处理器CPU，或者单片机MPU。
软件是怎样控制硬件的？
我觉得你是想问，软件是怎么控制一个设备，如机器人、数控机床，让它们执行设定的动作的。不论怎么变化，软件控制硬件，都离不开计算机的中央处理器CPU，或者单片机MPU。因为只有处理器才能把控制软件的指令，传递到接口电路，最终控制目标设备的动作。以下介绍几种我用过的控制方式。通过I/O口进行控制CPU有GPIO接口，MPU有P0~P4及更多的IO接口。
这些接口，可以通过软件设置，做为输出、输入口。从CPU，MPU出来的控制信号，一般不能直接控制目标对象，比如最简单的LED灯，电机等，必须经过一些锁存芯片、光电隔离芯片、继电器、接触器、信号驱动等电路，才能控制目标的动作。一些成熟的电机驱动器，也可直接接收从处理器出来的输出信号，只要用一些芯片进行信号转换即可。
通过内存扩展地址，用可编程芯片如PLC，CPLD，FPGA等对目标进行控制。有的控制对象需要几十、几百个控制点，这样P口就不够用了。解决的方法，就是用扩展外部存储器地址的方法，如使用E200H，E300H......这样的扩展地址线，通过PLC、CPLD、FPGA等可编程器件，可以扩展出需要数量的控制输出。
很多硬件从业者，很擅长用PLC、CPLD、FPGA等芯片，以至于单片机最直接的P口被束之高阁，只完成看门狗Watchdog最简单的监视作用。通过CAN，EtherCAT，ISA，PCIE等总线接口传递控制指令随着外部控制器件的日益智能化、处理器化，各种总线应运而生。如上位机为高速的PC机，下位机为控制各种动作的单片机，那么PC104的ISA总线接口、PCIE接口、CAN总线接口等，就是最好的选择。
或者下位机直接就是一个支持EtherCAT总线的电机驱动器。通过这些总线接口，可以快速地传递上位机的控制信号到控制单元中。总结：软件对硬件的控制，有很多种实现方式，IO直接控制；扩展地址外加PLC，CPLD，FPGA可编程芯片控制；CAN，EtherCAT，ISA，PCIE等总线接口控制方式。根据需要，灵活运用。
软件控制硬件的物理学原理是什么？
硬件驱动的本质其实是电驱动，而软件代码编译之后其实全部是二进制数字——0和1，故要理解软件控制硬件的原理就要理解0和1如何在软件和硬件中运行1.0和1的表示——逻辑电平数字电路中，电压的高低用逻辑电平来表示。例如在TTL门电路中，大于3.5伏的电压规定为逻辑高电平——表示数字1小于0.3伏的电压规定为逻辑低电平——表示数字02.电路的基本元件——晶体管晶体管，主要有二极管跟三极管。
二极管，一种具有两个电极的装置，只允许电流由单一方向流过。三极管，是一种控制电流的半导体器件，作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号。3.电路的逻辑运算基础——三种几门逻辑门下图为三种基本的逻辑门以及他们对应的晶体管电路图三种门的基本运算称为布尔运算，逻辑与和或门接受两个电平，非门接收一个电平，经过逻辑门后电平变化如下图其他诸如异或门、与非门等复杂门电路由几门电路组成。
例如下图为一个一位加法器。以一位加法器为基础，可以构建八位加法器例如计算2 3为例十进制数在数字电路中先ASCII编码成二进制说00000010和00000011，两者通过八位加法器进行加法运算和进位，最后输出00000101，再ASCII解码成十进制数5，输出。4.指令集芯片便是以加法器等其他指令为基础而构建而成的一个计算处理芯片。
每个芯片所含有的所有逻辑运算统称为指令集。常见的指令集有电脑端使用的Intel的X86指令集，以及手机使用的ARM的ARM指令集，细分类不展开。这些指令集是嵌入在芯片中的5.驱动程序指令集嵌入在芯片中，人是无法调用的，则开发驱动程序，驱动程序的目的是向外给出一个接口，可以供外部其他部件调用本芯片的指令集进行运算处理。
6.软件编程采用高级语言编写各种程序代码，比如java语言、C语言、C 语言等7.程序编译所编写的程序代码通过编译器编译成二进制0和1组成的一段指令，然后这些指令通过与驱动程序匹配，满足匹配条件后将指令传入指令集中进行运算，从而驱动硬件运行，如果还有输出，则再将由0和1的运算结果进行解码(与编码相对于的解码方式，如ASCII Unicode等)，结果输出在显示器上，可以查看输出结果。
软件是如何做到控制芯片电路的闭合的？
在芯片、电路的世界里只能识别0和1代码、软件、UI界面、图片、视频、文件、数据等等都是为了方便人看而存在的，但它们的本质还是0和1。芯片、电路如何表示0和1？芯片、电路是通过高电平和低电平来表示0和1的，比如5V电压时就表示0，那么0V电压时就表示为1。0和1怎么就成了我们常看到的文字、图片、还有声音的呢？苹果英文叫做Apple,但不管我们叫它苹果还是Apple，它还是我们生活中的一种实物“苹果”，在中文里表示苹果，而在英文里用Apple来表示。
这就是语言不同表示的形式不同，每种语言都有自己的规则，在0和1组成的世界里也有自己的一套规则，这套规则就是编码表，比如ASCII字符表，比如出现了“01001011”这串数字，那么CPU就会在编码表里找到这串数字所对应的“K”，然后在屏幕上把这个“K”显示出来。当我们放大一张黑白的图片时就会发现图片是由无数的小方块组成，这些小方块就是像素点，那么要用二进制来保存这些像素点，要么是“1”，要么就是“0”。
所以图片的像素点二进制位数越多，图片所能表现的颜色也就越丰富，当一个像素点是8个二进制位的时候，这个图片的每个像素点都有256种颜色可以显示。视频和图片是同样的道理，只不过每秒钟的视频是由好几帧的图片组成。使用0和1表示声音的第一步就是对声音进行模拟采样，然后再经过量化的过程将原始波形变成二进制数。量化就好比100个人参加考试，有多少人是优秀、有多少人是良好、有多少人是不及格，并不能体现每个人的具体分数，所以二进制的数字声音和我们的原声还是会有很大的差别，这种差别就叫失真。
软件是如何控制硬件的？我们都知道CPU的内部主要是由运算器和控制器组成的，如果再详细一点就会发现CPU的内部就相当于一个庞大的流水线，内存就相当于临时的仓库。当程序打开的时候，和这个程序相关的数据就会从硬盘中读取，传输到内存中。硬盘的磁头读取数据时，旁边的读取器可以识别磁性材料的不同极性，再还原成高电平和低电平，刚刚我们就提到了在芯片和电路中0和1是由高电平和低电平来表示。
这些被临时存储的程序数据就在内存里面等着被CPU提取，内存是易失性存储设备，断电时所有的数据都会清空，通电时就能存储数据。比如当电子数量高于一个中间值时就表示0，低于中间值就表示1。内存里面准备的数据主要就是程序的指令和数据，数据就相当于马上要被加工的原材料，而指令就相当于客户的订单，订单上面就是对产品的要求，告诉CPU要怎么去做。
刚刚提到内存是临时仓库，那么CPU内部就有负责取货的。第一个取货的是程序设计计数器，主要是告诉CPU即将要用到的原材料和仓库具体的位置；第二个取货的是地址寄存器，主要是负责记录正在提取的原材料在内存的具体位置，因为CPU的读取速度要比内存快很多；第三个取货的是数据寄存器，主要是负责整个CPU工厂数据的分发，从外面进来的数据和已经生产好的数据都是由数据寄存器负责。
CPU准备好后,CPU内的指令寄存器就会从内存中提取指令，取完指令后就会对指令进行译码，看看订单有什么要求，计划一下后面生产过程中需要用到的工种、设备等等。随后操作控制器就会按照计划好的订单让所有要参与这次生产的设备准备好进行开工。开工的过程中，数据寄存器就会去内存中将处理的数据提取出来，传给算术逻辑单元。
算术逻辑单元包含了累加寄存器、程序状态寄存器，累加寄存器就相当于草稿纸，运算过程中的一些数据和结果会临时保存在这个地方，而程序状态寄存器就专门负责记录运算有没有进位、溢出之类的信息。访存取数后的就是将结果取回最终通过内存再保存到硬盘中。当然这个过程中少不了时序发生器，时序可以精准地安排什么时候，什么人该干什么事。
CPU内的晶体管是如何区分工种的呢？我们都知道三极管具有开关的特性，只要控制端电压满足一定的条件，就可以控制电路的通断。鉴于半导体的特性于是就有了门电路，它可以使输出信号与输入信号之间产生一定的逻辑关系。通过门电路的逻辑关系实现对信号的转换。比如下图的与门电路，只要当A、B两个开关都接通时灯泡才亮。与门的真值表如下图。
除此之外还有或门电路，非门电路等，感兴趣的小伙伴们可以查找相关的资料。通过这些基本的门电路的组合就可以组成各种各样的运算法则，让芯片懂得什么是加减乘除。经过芯片加工过后的数据最终会通过芯片的引脚输出出来，这些数据最终是通过高、低电平来表示0和1，通过一些半导体开关元器件很容易实现硬件的打开和关闭。比如常用的继电器，只要控制端满足相应的条件，就能控制电路的开和关。
米家空调伴侣是通过什么技术控制空调？
米家的空调伴侣其实就是一个智能网关，不仅能通过红外控制普通的家用空调，还集成了wifi通讯功能和Zigbee通讯功能，可以实现设备的远程开关功能、功率检测等功能。现在智能家居和互联网概念炒的比较火，空调、冰箱、电饭煲等家电都加入了远程控制功能，即使你在上班也可以查看和控制家里的空调、冰箱、电饭煲的实时状态，并且可以实现远程开关、温度调节等功能。
但是对于一些老空调、没有WiFi功能的空调，无法实现远程控制，该怎么办？这就是体现米家伴侣的时候了。1米家伴侣如何实现远程控制功能对于老空调的控制而言，需要两个功能的辅助才可以实现远程控制，这两个功能是:WIFI和红外。米家伴侣具有WIFI模块可以和家里的路由器联网，从手机终端接收命令。当你在回家的路上，只需要通过手机APP就可以和家里的米家伴侣来实现通讯，那米家伴侣如何控制空调呢？通过红外，米家伴侣具有红外功能，实现了红外遥控器的功能，通过红外来控制空调的开关、温度设定、模式设定等功能。
2米家空调伴侣如何控制其他智能设备米家空调伴侣还是智能家庭ZigBee设备的控制中心。由于集成了Zigbee功能，可以和其他具有Zigbee功能的设备组网，通过手机APP可以实现其他智能设备的开关、操作等。比如和配有Zigbee的窗帘联动。可以假象这样一个场景，早上醒来后，打开手机APP，在APP上点击打开串联按钮，手机通过wifi把命令下发给米家空调伴侣，空调伴侣再通过Zigbee把命令下发给窗帘的执行机构，就可以把窗帘打开了。
