綠色圖標【?で】liutianwang123

低性能單片機階段。以1976年英特爾公司推出的MCS—48系列為代表，采用將8位CPU、8位并行I/O接口、8位定時/計數器、RAM和ROM等集成于一塊半導體芯片上的單片構造，雖然其尋址范圍有限（不大于4 KB），也沒有串行I/O， RAM、 ROM容量小，中斷系統(tǒng)也較簡略，但功能可滿足一般工業(yè)控制和智能化儀器、儀表等的須要。

1980年~1983年

高性能單片機階段。這一階段推出的高性能8位單片機普遍帶有串行口，有多級中斷處理系統(tǒng)，多個16位定時器/計數器。片內RAM、 ROM的容量加大，且尋址范圍可達64 KB，個別片內還帶有A/D轉換接口。

1983年~80年代末

16位單片機階段。1983年英特爾公司又推出了高性能的16位單片機MCS－96系列，由于其采用了最新的制造工藝，使芯片集成度高達12萬只晶體管/片。

1990年代

單片機在集成度、功能、速度、可靠性、應用領域等全方位向更高水平開展。

二、單片機的分類及應用

MCU按其存儲器類型可分為沒片內ROM型和帶片內ROM型兩種。對于沒片內ROM型的芯片，必需外接EPROM才能應用（典型為8031）；帶片內ROM型的芯片又分為片內EPROM型（典型芯片為87C51）、MASK片內掩模ROM型（典型芯片為8051）、片內Flash型（典型芯片為89C51）等類型。

按用途可分為通用型和專用型；依據數據總線的寬度和一次可處理的數據字節(jié)長度可分為8、16、32位MCU。

目前，國內MCU應用市場最廣泛的是消費電子領域，其次是工業(yè)領域、和汽車電子市場。消費電子包括家用電器、電視、游戲機和音視頻系統(tǒng)等。工業(yè)領域包括智能家居、自動化、醫(yī)療應用及新能源生成與分配等。汽車領域包括汽車動力總成和安全控制系統(tǒng)等。

三、單片機的根本功能

對于絕大多數MCU，下列功能是最普遍也是最根本的，針對不同的MCU，其描述的方式可能會有區(qū)別，但本質上是根本相同的：

1、TImer(定時器)：TImer的品種雖然比較多，但可歸納為兩大類：一類是固定時長間隔的TImer，即其定時的時長是由系統(tǒng)設定的，用戶程序不可控制，系統(tǒng)只提供幾種固定的時長間隔給用戶程序進行選擇，如32Hz，16Hz，8Hz等，此類TImer在4位MCU中比較常見，因此能夠用來實現(xiàn)時鐘、計時等相關的功能。

另一類則是Programmable Timer(可編程定時器)，顧名思義，該類Timer的定時時長是能夠由用戶的程序來控制的，控制的方式包括：時鐘源的選擇、分頻數(Prescale)選擇及預制數的設定等，有的MCU三者都同時具備，而有的則可能是其中的一種或兩種。此類Timer應用非常靈敏，實際的使用也千變萬化，其中最常見的一種應用就是用其實現(xiàn)PWM輸出。

由于時鐘源能夠自由選擇，因此，此類Timer一般均與Event Counter(事件計數器)合在一起。

2、IO口：任何MCU都具有一定數量的IO口，沒有IO口，MCU就失去了與外部溝通的渠道。依據IO口的可配置情況，能夠分為如下幾品種型：

純輸寫或純輸出口：此類IO口由MCU硬件設計決定，只能是輸寫或輸出，不可用軟件來進行實時的設定。

直接讀寫IO口：如MCS-51的IO口就屬于此類IO口。當執(zhí)行讀IO口指令時，就是輸寫口;當執(zhí)行寫IO口指令則自動為輸出口。

程序編程設定輸寫輸出方向的：此類IO口的輸寫或輸出由程序依據實際的須要來進行設定，應用比較靈敏，能夠實現(xiàn)一些總線級的應用，如I2C總線，各種LCD、LED Driver的控制總線等。

對于IO口的使用，重要的一點必需牢記的是：對于輸寫口，必需有明確的電平信號，確保不能浮空(能夠通過增加上拉或下拉電阻來實現(xiàn));而對于輸出口，其輸出的狀態(tài)電平必需考慮其外部的連接情況，應保證在Standby或靜態(tài)狀態(tài)下不存在拉電流或灌電流。

3、外部中斷：外部中斷也是絕大多數MCU所具有的根本功能，一般用于信號的實時觸發(fā)，數據采樣和狀態(tài)的檢測，中斷的方式由回升沿、下降沿觸發(fā)和電平觸發(fā)幾種。外部中斷一般通過輸寫口來實現(xiàn)，若為IO口，則獨有設為輸寫時其中斷功能才會開啟;若為輸出口，則外部中斷功能將自動關閉(ATMEL的ATiny系列存在一些例外，輸出口時也能觸發(fā)中斷功能)。外部中斷的應用如下：

外部觸發(fā)信號的檢測：一種是基于實時性的要求，假如可控硅的控制，突發(fā)性信號的檢測等，而另一種情況則是省電的須要。

信號頻次的測量：為了保證信號不被遺漏，外部中斷是最理想的選擇。

數據的解碼：在遙控應用領域，為了降低設計的老本，經常須要采用軟件的方式來對各種編碼數據進行解碼，如Manchester和PWM編碼的解碼。

按鍵的檢測和系統(tǒng)的喚醒：對于進入Sleep狀態(tài)的MCU，一般須要通過外部中斷來進行喚醒，最根本的形式則是按鍵，通過按鍵的動作來產生電平的變化。

4、通訊接口：MCU所提供的通訊接口一般包括SPI接口，UART，I2C接口等，其分別描述如下：

SPI接口：此類接口是絕大多數MCU都提供的一種最根本通訊方式，其數據傳輸采用同步時鐘來控制，信號包括：SDI(串行數據輸寫)、SDO(串行數據輸出)、SCLK(串行時鐘)及Ready信號;有些情況下則可能沒有Ready信號;此類接口能夠工作在Master方式或Slave方式下，通俗說法就是看誰提供時鐘信號，提供時鐘的一方為Master，相反的一方則為Slaver。

UART（Universal Asynchronous Receive Transmit）：屬于最根本的一種異步傳輸接口，其信號線獨有Rx和Tx兩條，根本的數據格式為：Start Bit + Data Bit(7-bits/8-bits) + Parity Bit(Even， Odd or None) + Stop Bit(1~2Bit)。一位數據所占的時長稱為Baud Rate(波特率)。

對于大多數的MCU來講，數據位的長度、數據校驗方式(奇校驗、偶校驗或沒校驗)、停下位(Stop Bit)的長度及Baud Rate是能夠通過程序編程進行靈敏設定。此類接口最常用的方式就是與PC機的串口進行數據通訊。

I2C接口：I2C是由Philips開發(fā)的一種數據傳輸協(xié)議，同樣采用2根信號來實現(xiàn)：SDAT(串行數據輸寫輸出)和SCLK(串行時鐘)。其最大的益處是能夠在此總線上掛接多個設備，通過地址來進行識別和訪問;I2C總線的一個最大的益處就是非常方便用軟件通過IO口來實現(xiàn)，其傳輸的數據速率完全由SCLK來控制，可快可慢，不像UART接口，有嚴格的速率要求。

5、Watchdog（看門狗定時器）：Watchdog也是絕大多數MCU的一種根本配置(一些4位MCU可能沒有此功能)，大多數的MCU的Watchdog只能允許程序對其進行復位而不能對其關閉(有的是在程序燒入時來設定的，如Microchip PIC系列MCU)，而有的MCU則是通過特定的方式來決定其是否翻開，如Samsung的KS57系列，只有程序訪問了Watchdog寄存器，就自動開啟且不能再被關閉。一般而言watchdog的復位時長是能夠程序來設定的。Watchdog的最根本的應用是為MCU由于意外的故障而導致死機提供了一種自我恢復的才能。

四、全球主流單片機制造商

（排名不分先后，整理為主流廠商，如有缺少少請在評論區(qū)補充）

歐美地區(qū)

1、Freescale+NXP（飛思卡爾+恩智浦）：荷蘭，主要提供16位、32位MCU。應用范圍：汽車電子、LED和普通照明、醫(yī)療保健、多媒體融合、家電和電動工具、樓宇自動化技術電機控制、電源和功率轉換器、能源和智能電網、自動化、計算機與通信根底設施。

2、Microchip+Atmel（微芯科技+愛特梅爾）：美國，主要提供16位、32位MCU。應用范圍：汽車電子、工業(yè)用、電機控制、汽車、樓宇自動化、家用電器、家庭娛樂、工業(yè)自動化、照明、物聯(lián)網、智能能源、挪動電子設備、計算機外設。

3、Cypress+Spansion（賽普拉斯+飛索半導體）：美國，主要提供8位、16位、32位MCU。應用范圍：汽車電子、家用電器、醫(yī)療、消費類電子、通信與電信、工業(yè)、沒線。

4、ADI（亞德諾半導體）：美國，主要提供8位、16位、32位MCU。應用范圍：航空航天與國防、汽車應用、樓宇技術、通信、消費電子、能源、醫(yī)療保健、儀器儀表和測量、電機、工業(yè)自動化、安防。

5、Infineon（英飛凌）：德國，主要提供16位、32位MCU。應用范圍：汽車電子、消費電子、工程、商用和農用車輛、數據處理、電動交通、工業(yè)應用、醫(yī)療設備、挪動設備、電機控制與驅動、電源、面向摩托車電動自行車與小型電動車、智能電網、照明、太陽能系統(tǒng)攻克方案、風能系統(tǒng)攻克方案。

6、ST Microelectronics（意法半導體）：意大利/法國，主要提供32位MCU。應用范圍：LED和普通照明、交通運輸、醫(yī)療保健、多媒體融合、家電和電動工具、樓宇自動化技術電機控制、電源和功率轉換器、能源和智能電網、自動化、計算機與通信根底設施。

7、Qualcomm（高通）：美國，主要提供16位，32位MCU。應用范圍：智能手機、平板電腦、沒線調制解調器。

8、Texas Instruments（德州儀器）：美國，主要提供16位、32位MCU。應用范圍：汽車電子、消費電子、醫(yī)療設備、挪動設備、通信。

9、Maxim（美信）：美國，主要提供32位MCU。應用范圍：汽車電子、消費電子、工業(yè)應用、安防。

日韓地區(qū)

1、Renesas（瑞薩）：日本，主要提供16位、32位MCU。應用范圍：電腦及外設、消費類電子、強健醫(yī)療電子、汽車電子、工業(yè)、通信。

2、Toshiba（東芝）：日本，主要提供16位、32位MCU。應用范圍：汽車電子、工業(yè)用、電機控制、沒線通信、挪動電話、電腦與周邊設備、影像及音視頻、消費類(家電)、LED照明、安全、電源管理、娛樂設備。

3、Fujitsu（富士通）：日本，主要提供32位MCU。應用范圍：汽車、醫(yī)療、機械，家電。

4、Samsung Electronics（三星電子）：韓國，主要提供16位、32位MCU。應用范圍：汽車電子、工業(yè)用、電機控制、汽車、樓宇自動化、家用電器、家庭娛樂、工業(yè)自動化、照明、物聯(lián)網、智能能源、挪動電子設備、計算機外設。

中國地區(qū)

▍中國大陸地區(qū)

1、希格瑪微電子：主要提供32位MCU，應用范圍：電信、制造、能源、交通、電力等。

2、珠海歐比特：主要提供32位MCU，應用范圍：航空航天：星箭站船、飛行器;高端工控：嵌入式計算機;艦船控制、工業(yè)控制、電力設備、環(huán)境監(jiān)控。

3、兆易創(chuàng)新：主要提供32位MCU，應用范圍：工業(yè)自動化、人機界面、電機控制、安防監(jiān)控、智能家居、物聯(lián)網。

4、晟矽微電子：主要提供8位、32位MCU，應用范圍：小家電、消費類電子、遙控器、鼠標、鋰電池、數碼產品、汽車電子、醫(yī)療儀器及計量、玩具、工業(yè)控制、智能家居及安防等領域。

5、芯?？萍迹褐饕?/span>供16、32位MCU，應用范圍：儀器儀表、物聯(lián)網、消費電子、家電、汽車電子。

6、聯(lián)華集成電路：主要提供8位、16位MCU，應用范圍：消費電子、白色家電、工業(yè)控制、通信設備、汽車電子、計算機。

7、珠海建榮：主要提供8位MCU，應用范圍：家用電器、挪動電源。

8、炬芯科技：主要提供8位至32位MCU，應用范圍：平板電腦、智能家居、多媒體、藍牙、wifi音頻。

9、愛思科微電子：主要提供8位、16位MCU，應用范圍：消費類芯片、通訊類芯片、信息類芯片、家電。

10、華芯微電子：主要提供8位、4位MCU，應用范圍：衛(wèi)星接管器、手機充電器、萬年歷、多合一遙控器。

11、上海貝嶺（華大半導體控股）：主要提供8位、16位、32位MCU，應用范圍：計算機周邊、HDTV、電源管理、小家電、數字家電。

12、海爾集成電路：主要提供14位、15位、16位MCU，應用范圍：消費電子、汽車電子、工業(yè)、智能儀表。

13、北京君正：主要提供32位MCU，應用范圍：可穿戴式設備、物聯(lián)網、智能家電、汽車、消費類電子、平板電腦。

14、中微半導體：主要提供8位MCU，應用范圍：智能家電、汽車電子、安防監(jiān)控、LED照明及景觀、智能玩具、智能家居、消費類電子。

15、神州龍芯集成電路：主要提供32位MCU，應用范圍：電力監(jiān)控、智能電網、工業(yè)數字控制、物聯(lián)網、智能家居、數據監(jiān)控。

16、紫光微電子：主要提供8位、16位MCU，應用范圍：智能家電。

17、時代民芯：主要提供32位MCU，應用范圍：汽車導航、交通監(jiān)控、漁船監(jiān)管、電力電信網絡。

18、華潤矽科微電子（華潤微旗下公司）：主要提供8位、16位MCU，應用范圍：消費電子、工業(yè)控制、家電。

19、國芯科技：主要提供32位MCU，應用范圍：信息安全領域、辦公自動化領域、通訊網絡領域、信息安全領域。

20、中天微：主要提供32位MCU，應用范圍：智能手機、數字電視、機頂盒、汽車電子、GPS、電子瀏覽器、打印機。

21、華潤微電子：主要提供8位、16位MCU，應用范圍：家電，消費類電子、工業(yè)自動化控制的通用控制電路。

22、中穎電子：主要提供4位、8位、16位、32位MCU，應用范圍：家電、電機。

23、靈動微電子：主要提供32位，應用范圍：電機控制、藍牙控制、高清顯示、沒線充、沒人機、微型打印機、智能標簽、電子煙、LED點陣屏等。

24、新唐科技：主要提供8位MCU，應用范圍：照明、物聯(lián)網等。

25、東軟載波：主要提供8位、32位MCU，應用范圍：家電、智能家居、儀器儀表、液晶面板控制器、工業(yè)控制等。

26、貝特萊：主要提供32位MCU，應用范圍：智能家居、工業(yè)控制以及消費類產品領域。

27、笙泉科技：主要提供8位MCU，應用范圍：車用、教育、工控、醫(yī)療等中小型顯示面板。

28、航順芯片：主要提供8位、32位MCU，應用范圍：汽車、物聯(lián)網等。

29、復旦微電子：主要提供16位、32位MCU，應用范圍：智能電表、智能門鎖等。

30、華大半導體：主要提供8位、16位、32位MCU，應用范圍：工業(yè)控制、智能制造、智慧生活及物聯(lián)網等。

▍中國臺灣地區(qū)

1、宏晶科技：主要提供32位MCU。應用范圍：通信、工業(yè)控制、信息家電、語音。

2、盛群半導體：主要提供8位、32位MCU。應用范圍：消費電子、LED照明等。

3、凌陽科技：主要提供8位、16位MCU。應用范圍：家庭影音。

4、中穎電子：主要提供4位、8位MCU。應用范圍：充電器、挪動電源、家電、工業(yè)控制。

5、松翰科技：主要提供8位、32位MCU。應用范圍：搖控器、智能型充電器、大小系統(tǒng)、電子秤、耳溫槍、血壓計、胎壓計、各類量測及強健器材。

6、華邦電子：主要提供8位、16位MCU。應用范圍：車用電子、工業(yè)電子、網絡、計算機、消費電子、物聯(lián)網。

7、十速科技：主要提供4位、8位、51位MCU。應用范圍：遙控器、小家電。

8、佑華微電子：主要提供4位、8位MCU。應用范圍：錄音集成電路產品、消費電子、家用產品。

9、應廣科技單片機：主要提供4位、8位MCU。應用范圍：機械、自動化、家電、機器人。

10、義隆電子：主要提供8位、16位MCU。應用范圍：消費電子、電腦、智能手機。

五、單片機的進修竅門

任何一款MCU，其根本原理和功能都是大同小異，所不同的只是其外圍功能模塊的配置及數量、指令系統(tǒng)等。

對于指令系統(tǒng)，雖然形式上看似千差萬別，但實際上只是符號的不同，其所代表的含義、所要完成的功能和尋址方式根本上是類似的。

要了解一款MCU，首先須要知道就是其ROM空間、RAM空間、IO口數量、定時器數量和定時方式、所提供的外圍功能模塊（Peripheral Circuit）、中斷源、工作電壓及功耗等等。

了解這些MCU Features后，接下來第一步就是將所選MCU的功能與實際項目開發(fā)的要求的功能進行比照，明確哪些資源是目前所須要的，哪些是本項目所用不到的。

對于項目中須要用到的而所選MCU不提供的功能，則須要仔細了解MCU的相關資料，以求用間接的方法來實現(xiàn)，例如，所開發(fā)的項目須要與PC機COM口進行通訊，而所選的MCU不提供UART口，則能夠考慮用外部中斷的方式來實現(xiàn)。

對于項目開發(fā)須要用到的資源，則須要對其Manua*進行仔細的了解和瀏覽，而對于不須要的功能模塊則能夠忽略或瀏覽即可。對于MCU進修來講，應用才是關鍵，也是最主要的目標。

明確了MCU的相關功能后，接下來就能夠初始編程了。

對于初學者或初次使用此款MCU的設計者來說，可能會遇到很多對MCU的功能描述不明確的地方，對于此類問題，能夠通過兩種方法來攻克，一種是編寫特別的驗證程序來了解資料所述的功能;另一種則能夠暫時忽略，單片機程序設計中則依照自己目前的了解來編寫，留到調試時去修改和完善。前一種方法適用于時長較寬松的項目和初學者，而后一種方法則合適于具有一定單片機開發(fā)經歷的人或項目進度較緊迫的情況。

指令系統(tǒng)千萬不要特別花時長去了解。指令系統(tǒng)只是一種邏輯描述的符號，獨有在編程時依據自己的邏輯和程序的邏輯要求來查看相關的指令即可，而且隨著編程的進行，對指令系統(tǒng)也會越來越熟練，甚至能夠不自覺地記憶下來。

六、單片機的程序編寫

MCU的程序的編寫與PC下的程序的編寫存在很大的區(qū)別，雖然此時基于C的MCU開發(fā)工具越來越時興，但對于一個高效的程序代碼和喜愛使用匯編的設計者來講，匯編語言依然是最簡潔、最有效的編程語言。

對于MCU的程序編寫，其根本的框架能夠說是大體一致的，一般分為初始化局部(這是MCU程序設計與PC最大的不同)，主程序循環(huán)體和中斷處理程序三大局部，其分別說明如下：

1、初始化：對于所有的MCU程序的設計來講，初始化是最根本也是最重要的一步，一般包括如下內容：

屏蔽所有中斷并初始化堆棧指針：初始化局部一般不希望有任何中斷發(fā)生。

革除系統(tǒng)的RAM區(qū)域和顯示Memory：雖然有時可能沒有完全的必要，但從可靠性及一致性的角度出發(fā)，特別是對于防止意外的錯誤，還是建議養(yǎng)成良好的編程習慣。

IO口的初始化：依據項目標應用的要求，設定相關IO口的輸寫輸出方式，對于輸寫口，須要設定其上拉或下拉電阻;對于輸出口，則必需設定其初始的電平輸出，以防出現(xiàn)不必要的錯誤。

中斷的設置：對于所有項目須要用到的中斷源，應該給予開啟并設定中斷的觸發(fā)條件，而對于不使用的多余的中斷，則必需給予關閉。

其他功能模塊的初始化：對于所有須要用到的MCU的外圍功能模塊，必需按項目標應用的要求進行相應的設置，如UART的通訊，須要設定Baud Rate，數據長度，校驗方式和Stop Bit的長度等，而對于Programmer Timer，則必需設置其時鐘源，分頻數及Reload Data等。

參數的初始化：完成了MCU的硬件和資源的初始化后，接下來就是對程序中使用到的一些變量和數據的初始化設置，這一局部的初始化須要依據詳細的項目及程序的總體安排來設計。對于一些用EEPROM來保存項目預制數的應用來講，建議在初始化時將相關的數據拷貝到MCU的RAM，以提高程序對數據的訪問速度，同時降低系統(tǒng)的功耗（原則上，訪問外部EEPROM都會增加電源的功耗）。

2、主程序循環(huán)體：大多數MCU是屬于長時長不間斷運行的，因此其主程序體根本上都是以循環(huán)的方式來設計，對于存在多種工作模式的應用來講，則可能存在多個循環(huán)體，互相之間通過狀態(tài)標志來進行轉換。對于主程序體，一般情況下主要安排如下的模塊：

計算程序：計算程序一般比較耗時，因此堅決反對放在任何中斷中處理，特別是乘除法運算。

實時性要求不高或沒有實時性要求的處理程序；

顯示傳輸程序：主要針對存在外部LED、LCD Driver的應用。

3、中斷處理程序：中斷程序主要用于處理實時性要求較高的任務和事件，如，外部突發(fā)性信號的檢測，按鍵的檢測和處理，定時計數，LED顯示掃描等。

一般情況下，中斷程序應盡可能保證代碼的簡潔和短小，對于不須要實時去處理的功能，能夠在中斷中設置觸發(fā)的標志，然后由主程序來執(zhí)行詳細的事務――這一點非常重要，特別是對于低功耗、低速的MCU來講，必需保證所有中斷的及時響應。

4、對于不同任務體的安排，不同的MCU其處理的方法也有所不同：

例如，對于低速、低功耗的MCU(Fosc=32768Hz)應用，考慮到此類項目均為手持式設備和采用普通的LCD顯示，對按鍵的反應和顯示的反應要求實時性較高，因此一般采用定時中斷的方式來處理按鍵的動作和數據的顯示；而對于高速的MCU，如Fosc》1MHz的應用，由于此時MCU有足夠的時長來執(zhí)行主程序循環(huán)體，因此能夠只在相應的中斷中設置各種觸發(fā)標志，并將所有的任務放在主程序體中來執(zhí)行。

5、在MCU的程序設計中，還須要特別注意的一點就是：

要防止在中斷和主程序體中同時訪問或設置同一個變量或數據的情況。有效的預防方法是，將此類數據的處理安排在一個模塊中，通過判斷觸發(fā)標志來決定是否執(zhí)行該數據的相關操作；而在其他的程序體中(主要是中斷)，對須要進行該數據的處理的地方只設置觸發(fā)的標志。――這能夠保證數據的執(zhí)行是可預知和唯一的。

七、工程師對單片機編程的總結

1、要養(yǎng)成總結的好習慣，總結不僅是對自己進修的一個總結，還是對進修過程的一個回顧與加深，還可避免第二次犯錯。

2、編寫程序之前先要有一個對該項目熟悉的了解，做到心中有數，列一個大致框架。仔細斟酌該怎么布局，怎樣布局最合理，該步驟很重要。要分析先做哪個模塊，詳細到該模塊的詳細步驟，各個函數怎么命名，與其他模塊的銜接等。最好拿張紙記下重要過程。

3、對于c語言的模塊化編程，要先分好各個模塊，一個模塊一個模塊的編程，確定一個順序，按順序來，該模塊成功之后再編寫下一個。對于頭文件，當該模塊編寫好之后再編寫該模塊的頭文件。

4、出現(xiàn)警告不要忽視，說明該程序一定有不合理之處，要弄清其來源，找到攻克辦法。找來源時要有針對性，可上網搜一下該方面的資料，或向別人請教。例如，竟然把另一個工程內的main函數加入了這個工程。還有竟然函數命名反復。還有依據實驗現(xiàn)象分析理由，層層遞進。還有端口定義時竟然選錯了接口。有時，實在攻克不了就休息一下，在想也挺好的。再簡略的地方也要注意一下，都有可能出錯。

在單片機應用開發(fā)中，代碼的使用效率問題、單片機抗干擾性和可靠性等問題仍困擾著。現(xiàn)歸納出單片機開發(fā)中應掌握的幾個根本技巧。

八、單片機開發(fā)技巧

1、如何減少程序中的bug

對于如何減少程序的bug，應該先考慮系統(tǒng)運行中應考慮的超范圍管理參數如下。

物理參數：這些參數主要是系統(tǒng)的輸寫參數，它包括激勵參數、采集處理中的運行參數和處理完畢的結果參數。

資源參數：這些參數主要是系統(tǒng)中的電路、器件、功能單元的資源，如記憶體容量、存儲單元長度、堆疊深度。

應用參數：這些應用參數常表現(xiàn)為一些單片機、功能單元的應用條件。過程參數：指系統(tǒng)運行中的有序變化的參數。

2、如何提高C語言編程代碼的效率

用C語言進行單片機程序設計是單片機開發(fā)與應用的必然趨勢。假如使用C編程時，要到達最高的效率，最好熟悉所使用的C編譯器。先試驗一下每條C語言編譯以后對應的匯編語言的語句行數，這樣就能夠很明確的知道效率。在今后編程的時候，使用編譯效率最高的語句。各家的C編譯器都會有一定的差異，故編譯效率也會有所不同，優(yōu)秀的嵌入式系統(tǒng)C編譯器代碼長度和執(zhí)行時長僅比以匯編語言編寫的同樣功能程度長5-20%。

對于復雜而開發(fā)時長緊的項目時，能夠采用C語言，但前提是要求你對該MCU系統(tǒng)的C語言和C編譯器非常熟悉，特別要注意該C編譯系統(tǒng)所能支持的數據類型和算法。雖然C語言是最普遍的一種高級語言，但由于不同的MCU廠家其C語言編譯系統(tǒng)是有所差別的，特別是在一些特殊功能模塊的操作上。所以假如對這些特性不了解，那么調試起來問題就會很多，反而導致執(zhí)行效率低于匯編語言。

3、如何攻克單片機的抗干擾性問題

防止干擾最有效的方法是去除干擾源、隔斷干擾路徑，但往往很難做到，所以只能看單片機抗干擾才能夠不夠強了。在提高硬件系統(tǒng)抗干擾才能的同時，軟件抗干擾以其設計靈敏、節(jié)省硬件資源、可靠性好越來越受到重視。

單片機干擾最常見的現(xiàn)象就是復位，至于程序跑飛，其實也能夠用軟件陷阱和看門狗將程序拉回到復位狀態(tài)，所以單片機軟件抗干擾最重要的是處理好復位狀態(tài)。

一般單片機都會有一些標志寄存器，能夠用來判斷復位理由；另外你也能夠自己在RAM中埋一些標志。在每次程序復位時，通過判斷這些標志，能夠判斷出不同的復位理由；還能夠依據不同的標志直接跳到相應的程序。這樣能夠使程序運行有不間斷性，用戶在使用時也不會察覺到程序被重新復位過。

4、如何測試單片機系統(tǒng)的可靠性

當一個單片機系統(tǒng)設計完成，對于不同的單片機系統(tǒng)產品會有不同的測試項目和方法，但是有一些是必需測試的：

測試單片機軟件功能的完善性

上電、掉電測試

老化測試

ESD和EFT等測試

有時候，我們還能夠模擬人為使用中，可能發(fā)生的破壞情況。例如用人體或者衣服織物成心摩擦單片機系統(tǒng)的接觸端口，由此測試抗靜電的才能。用大功率電鉆靠近單片機系統(tǒng)工作，由此測試抗電磁干擾才能等。

綜上所述，單片機已成為計算機開展和應用的一個重要方面，單片機應用的重要意義還在于，它從根本上變更了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設計思想和設計方法。

從前必需由模擬電路或數字電路實現(xiàn)的大局部功能，此時已能用單片機通過軟件方法來實現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術也稱為微控制技術，是傳統(tǒng)控制技術的一次革命。

此外在開發(fā)和應用過程中我們更要掌握技巧，提高效率，以便于發(fā)揮它愈加廣闊的用途。

九、芯片操作總結

對芯片的操作主要是對芯片內寄存器的操作，芯片內寄存器在存儲器上映射的都有自己的唯一地址，這也就是對相應的地址的操作?？葱酒紫瓤磿r序圖，再了解相應的寄存器，了解是如何操作的，定義須要的端口（程序能夠識別），編寫寫操作程序和讀操作程序。

如何往芯片內寫入數據，如何讀出數據，通過哪個端口輸寫或讀出（最主要的地方）。

通過總線連接芯片時，首先要了解該總線的協(xié)議。I2c總線連接的芯片，主要通過該總線去控制該芯片。

1、點陣中一個74hc595用于列的選擇，令外兩個用于顏色的選擇，點陣相當于二極管的匯合，

一端給高電平，另一端給低電平，二極管才能亮。只是一端選擇不同時，亮不同的顏色。

定時器工作模式的選擇：高四位是設置定時器T1，低四位設置T0。然后各模式的后兩位設置工作模式。當設置兩個定時器時，注意使用或（|）。當用中斷時，注意進入中斷后，該清零的要清零。

2、串口收發(fā)：波特率的設置一般用模式2（自動重裝初值），由于不同的裝置，處理數據的才能不同，設置波特率主要為了關照低速裝置及為了彼此間的通訊。中斷標志位要軟件清零。設置串口中斷時，收發(fā)沒論哪一個產生都能進入中斷函數，因此要注意設置中斷函數。（自我感覺一般設置一種功能，當做上位機或下位機）。

發(fā)送用中斷的話，要攻克第一次該怎么進入中斷，因此首先要發(fā)送一次，此后就能夠進入中斷了。一次只能發(fā)一字節(jié)，而且獨有在TI置一之后才能發(fā)送下一位。

3、Pcf8591ad轉換，有四個通道的輸寫，讀pcf8591時，選通哪一個通道，讀的就是那個通道輸寫的電壓，轉換后的數據存儲在該芯片內，再讀出。讀時先寫芯片的地址，在寫器件的子地址（0x40|通道號），然后就是讀出的數據。

4、Da轉換是先向芯片內寫入器件地址，在寫子地址（0x40），在寫要轉換的數字量。器件地址芯片資料有介紹。

5、對于液晶顯示，寫入數據顯示后，他會一直顯示，不用持續(xù)刷新，要想變更，獨有重新輸寫。

6、對于ds1302時鐘芯片，讀數據時是在寫入數據時的第八個時鐘下降沿就讀出第一位數據的的，然后再為下次輸出做準備，注意程序的寫法，還要注意返回值放的位置。

7、Ds1302中先指明寄存器，再向其中寫入數據。芯片資料上的寄存器標出的是地址。（寫珍愛處程序還不大明白，不是一直都有寫入嗎？為什么還翻開寫珍愛？）

（依據前面的大俠，能夠在初始化時長后設一標志，有此標志則不用再初始化時長。但是假如決電后，MCU的RAM是沒法保存這個標志的，因此能夠用DS1302的RAM保存該標志，待上電后讀取該標志。我也是初學者，最近也打算用DS1302。不知說法對不，我也還沒詳細實施，多交流）

8、初始化最好還要寫一下，以防以后忘記。有時注意讀出或寫入時，首先操作的是最低位還是最高位，可依據時序圖判斷出。

9、對于紅外收發(fā)，接管時，他是依據兩個下降沿之間的時長長短來確定是高電平還是低電平，寫程序時，先用定時器確定時長長短，保存，然后再轉化成二進制（該程序寫法多看看，很好）。

10、步進電機：主要做開關用，步進電機的力矩隨轉速的升高而降低。主要用在機床上零部件加工的自動進給。對有較高精度的控制場所都可也使用。

步進電機是將電脈沖信號轉變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進電機件。在非超載的情況下，電機的轉速、停下的位置只取決于脈沖信號的頻次和脈沖數，而不受負載變化的影響，當步進驅動器接管到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。能夠通過控制脈沖個數來控制角位移量，從而到達精確定位的目標；同時能夠通過控制脈沖頻次來控制電機轉動的速度和加速度，從而到達調速的目標。

11、伺服電機：（servo motor）是指在伺服系統(tǒng)中控制機械元件運轉的動員機，是一種補助馬達間接變速裝置。伺服電機可使控制速度，位置精度非常精確，能夠將電壓信號轉化為轉矩和轉速以驅動控制對象。伺服電機轉子轉速受輸寫信號控制，并能快捷反應，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機電時長常數小、線性度高、始動電壓等特性，可把所收到的電信號轉換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動機兩大類，其主要特點是，當信號電壓為零時沒自轉現(xiàn)象，轉速隨著轉矩的增加而勻速下降。

直流電機：范圍較大，小車上都是。

12、漢字概覽：

為了將漢字在顯示器或打印機上輸出，把漢字按圖形符號設計成點陣圖，就得到了相應的點陣代碼（字形碼）。

為在計算機內表示漢字而統(tǒng)一的編碼方式構成漢字編碼叫內碼（如國標碼），內碼是惟一的（相當于該字的身份證號）。為方便漢字輸寫而構成的漢字編碼為輸寫碼，屬于漢字的外碼，輸寫碼因編碼方式不同而不同，是多種多樣的。為顯示和打印輸出漢字而構成的漢字編碼為字形碼，計算機通過漢字內碼在字模庫中找出漢字的字形碼，實現(xiàn)其轉換。

機內碼

依據國標碼的規(guī)定，每一個漢字都有了確定的二進制代碼，但是這個代碼在計算機內部處理時會與ASCII碼發(fā)生沖突，為攻克這個問題，把國標碼的每一個字節(jié)的首位上加1。由于ASCII碼只用7位，所以，這個首位上的“1”就能夠作為識別漢字代碼的標志，計算機在處理到首位是“1”的代碼時把它了解為是漢字的信息，在處理到首位是“0”的代碼時把它了解為是ASCII碼。經過這樣處理后的國標碼（內碼）就是機內碼。

假如我們把這個“口”字圖形的“.”處用“0”代替，就能夠很形象地得到“口”的字形碼:0000H 0004H 3FFAH 2004H 2004H 2004H 2004H 2004H 2004H 2004H 2004H2004H 3FFAH 2004H 0000H 0000H。計算機要輸出“口”時，先找到顯示字庫的首址，依據“口”的機內碼經過計算，再去找到“口”的字形碼，然后依據字形碼(要用二進制)通過字符發(fā)生器的控制在屏幕上進行依次掃描，其中二進制代碼中是“0”的地方空掃，是“1”的地方掃出亮點，于是就能夠得到“口”的字符圖形。

漢字字模按國標碼的順序排列，以二進制文件形式寄存在存儲器中,構成漢字字模字庫,亦稱為漢字字形庫,稱漢字庫

兩種編碼方法，見頭文件

GB1616.h//------------------漢字字模的數據構造定義 ------------------------//

struct typFNT_GB16 //漢字字模數據構造

{

unsignedchar Index[3]; //漢字內碼索引

unsignedchar Msk[32]; //點陣碼數據

};

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//漢字字模表 //

//漢字庫:? HYPERLINK "https://link.zhihu.com/?target=http://%E5%AE%8B%E4%BD%9316.dot"宋體16.dot,橫向取模左高位,數據排列:從左到右從上到下 //

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////

conststruct typFNT_GB16 codeGB_16[]= //數據表

{

/------------------------------------------------------------------------------

;源文件/文字:徐

;寬?高（像素）:16?6

------------------------------------------------------------------------------/

“徐”,0X10,0x80,0X10,0x80,0x21,0x40,0x42,0x20,0x94,0X10,0X1B,0xEC,0x20,0x80,0x60,0x80,

0xAF,0xF8,0x20,0x80,0x22,0xA0,0x24,0x90,0x2A,0x88,0x21,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

這個構造，很簡略的：一個是內碼，一個點陣序列，以前的點陣庫是按內碼順序放的，不須要內碼索引的，假如只放局部漢字，就須要內碼索引了。（前面的漢字“徐”是為了要輸出“徐”的時候找到該字的點陣序列，這個點陣序列是自己寫的，當用1602顯示時，由于該芯片內存在英文的點陣序列，所以就不用寫了）一般內碼兩個字節(jié)就行了，多用1個字節(jié)是加了個尾0罷了，這樣，漢字內碼處直接放漢字字符串就可；

codeGB_16[k].Index[0]

codeGB_16[k]說明有一個構造體typFNT_GB16的數組叫做codeGB_16

codeGB_16[k]是數組中第k+1個成員

index是構造體typFNT_GB16的成員，所以能夠用codeGB_16[k].Index來進行引用

同時index又是個數組，所以能夠index[0]

if((codeGB_16[k].Index[0]==c[0])&&(codeGB_16[k].Index[1]==c[1]))

&&是邏輯與運算符

意思是 &&符號的兩邊的值都為真 &&的值才為真，也就是 true && true =true

這句的意思是

codeGB_16[k].Index[0]==c[0]和 codeGB_16[k].Index[1]==c[1]同時成立

if下面的語句才執(zhí)行

codeGB_16[]是個構造體數組，codeGB_16[k].Index[0]是說構造體數組的第K個構造體的index成員的第0個元素值。

13、12864液晶：

每個顯示點對應一位二進制數，1表示亮，0表示滅。存儲這些點陣信息的RAM稱為顯示數據存儲器。要顯示某個圖形或漢字就是將相應的點陣信息寫入到相應的存儲單元中。

繪圖RAM的地址計數器（AC）只會對水平地址(X軸)自動加一,當水平地址=0FH時會重新設為00H但并不會對垂直地址做進位自動加一，故當不間斷寫入多筆資料時，程序需自行判斷垂直地址是否需重新設定

14、繪圖RAM（GDRAM）

繪圖顯示RAM提供128?個字節(jié)的記憶空間，在更改繪圖RAM時，先不間斷寫入水平與垂直的坐標值，再寫入兩個字節(jié)的數據到繪圖RAM，而地址計數器（AC）會對水平地址（X地址）自動加一，當水平地址為0XFH時會重新設為00H；不會對垂直地址做進位自動加 1.。在寫入繪圖 RAM的期間，繪圖顯示必需關閉，

[cpp] view plain copy

//顯示漢字

voiddispString (uchar X, Y,uchar *msg) //X為哪一行，Y為哪一列。msg

為漢字

{

if(X0) X = 0x80; //第一行，漢字顯示坐標

else if(X1) X = 0x90; //第二行

else if(X==2) X = 0x88; //第三行

else X = 0x98; //第四行

Y = X + Y; //Y為1往右移一位

write_com(Y); //寫入坐標

while (*msg)

{

write_data(*msg++); //顯示漢字

}

}

//////////////////////////////// //////////////// ///////////////

//顯示圖象

voiddisppicture(uchar code *adder)

{

uint i,j;

//*******顯示上半屏內容設置

for(i=0;i上半屏32個列地址

{

write_com(0x80 + i); //SET垂直地址 VERTICALADD

write_com(0x80); //SET水平地址 HORIZONTAL ADD

for(j=0;j

{

write_data(*adder);

adder++;

}

}

//*******顯示下半屏內容設置

for(i=0;i

{

write_com(0x80 + i); //SET垂直地址 VERTICALADD

write_com(0x88); //SET水平地址 HORIZONTAL ADD

for(j=0;j

{

write_data(*adder);

adder++;

}

}

}

對于C語言，定義的變量，自動為其分配空間，其地址為該變量的名稱。通過該名稱，能夠在內存中招到該數據，經過運算得到新數據，而匯編中須要編程者自己定義存儲空間及把數據送到累加器等進行運算，每一步都須要編程者操作。而C語言這些過程由編譯器去完成。

15、一些有用的答疑解惑

①、單片機C語言，其變量的內存開拓是如何進行的？難道是編譯器，在編譯過程中智能地加入分配與回收的代碼？關鍵之處在于我所做的程序，如何保證其沒有內存溢出錯誤？假如我進行的是遞歸運算，這樣的話，內存需求是很難自己計算的。

②、單片機C語言在變量定義上是否會受到約束？假如浮點型數據的乘除運算，通過匯編還寫，代碼相當復雜，假如直接C語言來寫，豈不過份簡略？

③、單片機C語言生成的hex文件中，指令及數據的ROM的地址分布是否編譯器自動分配？可否用戶進行分配？

答復1：c語言寫的單片機程序，先由1個程序（仿佛是c51.exe）編譯，編譯完成后，變量的存儲空間大小已經安排好，只是還沒分配詳細地址（地址浮動），接下來有另一個程序（仿佛是a51.exe）進行連接，連接以后，詳細地址確定。

假如變量過多，編譯會提示數據段too large，要保證其沒有內存溢出錯誤，主要考慮堆棧是否溢出，要靠經歷

單片機c語言一般禁遞歸，一般都避免用遞歸運算，單片機畢竟不是PC，會影響速度的，要遞歸的話，用DSP芯片更適宜，總之，要會挑適宜的芯片

答復2：變量的大?。ㄎ粩担┮话愫托酒奂悠鞯奈粩狄粯?，假如51常用8位的，由于它是8位單片機

單片機能夠定義位變量，但是不能夠定義位數組。用c語言寫只是看著簡略，實際生成的代碼量是最多的，用于控制的單片機簡直不用浮點數運算，不僅慢還麻煩還占地方，假如是DSP芯片，自身有合適的硬件構造，會好很多。