2020年 06月 25日 星期四
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一位15年经验的老司机教你学习单片机

来源:未知     作者:威廉希尔     发布时间:2020-06-25 07:45         

  2018年1月1日,意味着我有15年的单片机经验了,得在21ic最热的板块来个文章纪念一下。

  从2003年学习单片机开始,从公司到研究所,从研究所到学校,还真没有离开过它。对于经验丰富的工程师,以下内容可以忽略了,然而,对于刚入门的初学者,还是可以看一看的。

  在我学习单片机的年代,只有单片机而且只有一种51单片机,没的选择。现在,有51内核的系列单片机、有MSP430单片机、有CC2530单片机、有ContexM0系列单片机、有STM8单片机、还有的合泰、华邦、义隆...甚至国内的单片机......这还不包括ARM、ContexM3、STM32...这些32位的嵌入式产品。面对这么多的选择,你怎么入门?

  在我的学生中,不少人觉得8位机太简单了,稍微入门就准备要学嵌入式,搞ARM,玩Linux。在他们看来,会单片机并不等于嵌入式。实际上这是两个概念,而且你会用单片机就等于你能用单片机了吗?不,还差很远。不管是8位机还是32位机,它只是你解决问题的一个工具而已。很多人都会用C语言,但是有几个人能用C语言写出Linux和uCOS来呢?

  所以,初学者的态度很重要。哪一款单片机不重要,只要你精通擅长一款,日后再用其他公司的那都是小菜一碟,进而学习32位的处理器也是游刃有余,轻松自如,否则,每个单片机对你来说,都永远处于入门状态。

  当然不会那么简单啦,首先你要把书读薄,然后再把书读后,最后把书放进自己脑子里,形成自己的一套思。

  理解任何一个事物,最好把握它的本质。对于各个各样的嵌入式微处理器产品,实际上用一页纸就可以把本质的脉络说清楚。有这么神奇,嗯...我也是自己总结的,大家可以看看,加以斧正。

  8位和32位机都可以看成是“内核+外设”的结构,外设多,单片机就复杂些,总线位数高,运行就快一些。本质上还逃不出这个架构。对于设计人员编程来说,操作外设实际上就是读写各种特殊功能寄存器,传输数据就是读写总线,相应外设就是处理中断。除了这三大操作,好像没有其他了。当然对于不同的外设,其特殊功能寄存器的定义不同,中断向量不同,操作流程不同,但本质上还是在操作寄存器、总线和中断。

  有人不服说,不会吧,一定还有别的。当然有了,但对于初学者来说,不要钻牛角尖,把常见的、大多数的东西把握了,慢慢再去研究小众技能吧。讲了这么多,实际上就想告诉初学者:嵌入式或者单片机的入门真的不难,但也不容易,需要你拿出态度来。我经常对我的学生说:“单片机或者嵌入式这东西是入门难,到经验积累到一定程度就比较容易了。”

  3、掌握简单常用的模拟电和数字电,比如:电阻限流、电容滤波、运放放大等等,将来你在设计电和调试程序的时候都会用到。

  7、在自己学习过程中,整理并形成自己的元器件库和常用程序库,这是你进阶下一阶段成为高手的关键。

  8、多看看各种单片机案例,掌握各种常用芯片的使用,嵌入式就是一个逐渐积累的过程。你的嵌入式技术有多高,就看你心里的案例与资源有多少。现在各种功能都有模块或专用芯片,还都提供UR、SPI、IIC等接口。

  表面上你用单片机在实现蓝牙,实际上你只是在使用单片机的串口读写数据。如果说元器件电模块是硬件资源的积累,那么,常用接口模块驱动程序则是软件资源的积累。 将来在你的产品设计中,可能用到很多新的模块和元件,只要它的接口是SPI接口、IIC接口、UR串口等你熟悉的接口,那么对于你来说,它就是一个旧模块和元件。因为单片机实际对的不是模块和元件,而是你熟悉的常用接口。

  你不要当51单片机是高科技产品,请把它看作一款玩具。你不是在学习开发,你是在玩“极品飞车”。学习会让懒人痛苦,而玩耍会给懒人快乐,没有愉悦的心情,还谈什么学好学精?

  不管简单还是复杂的微处理器,其基本架构都是“内核+外设”,而控制外设的重要途径就是特殊功能寄存器。作为一个嵌入式设计师,如果做底层的程序开发,绝大部分的工作都在跟各种特殊功能寄存器打交道。

  IE寄存器:中断控制寄存器。IP寄存器:中断优先级寄存器。TCON寄存器:中断状态标志寄存器。TMOD寄存器:定时/技术模式控制寄存器。THx和TLx寄存器:定时/计数器的技术初值寄存器。SCON寄存器:串口控制寄存器。SBUF寄存器:串行接口收据发送和接收缓冲器。1 IE寄存器与IP寄存器(IP用的不多)

  在单片机的程序设计中,很多时候需要操作特殊功能寄存器,而这些寄存器实际上就是芯片中的一个内存地址。我们要记住这些地址很难,而且代码编写也比较复杂。为了方便记忆和使用,我们给每一个特殊功能寄存器都起了一个名字。如果在程序设计中你想直接使用这些名字,那么你就需要引入对应当芯片头文件,例如51单片机,你需要引入“reg52.h”文件。

  在51单片机中有5个中断源,每个中断源都有固定的入口地址(也就是中断向量)和中断号。我们在程序设计的过程中,不需要记住中断向量地址,但需要知道每个中断源对应的中断号(参考【经典51懒人5步速成法-01】)

  一般情况下,中断的处理函数有两个,其一为中断初始化函数,其二为中断服务函数。初始化函数就是一个普通的函数,而中断服务函数却有特殊的格式要求:

  A. 中断函数没有返回值,也不能带参数。B. 函数名后面要跟一个关键字interrupt,说明这是一个中断服务函数。C. 在关键字interrupt后面要跟上中断号,说明这个中断服务函数是为那个中断服务的。中断服务函数的格式为:

  在51内核的单片机中,主要有外部中断、定时计数和串行通信三大外设。在其他的嵌入式芯片中,这三个外设也是必不可少的。三大外设的程序设计实际上就成了51单片机最基础核心,掌握着三个部分的设计思是学习单片机开发的必经之。

  编写三大外设的程序实际上有很多类似的地方。它们都需要进行初始的寄存器配置,也就是初始化,它们都和中断有关,都需要编写中断服务函数。因此,对于每一个外设,我们都需要编写一个初始化函数和中断服务函数。这些函数在不同的应用工程中实际上都差不多,也就是说代码的重用性很高。1、外部中断模块

  在51单片机中有INT0和INT1两个中断模块,外部的触发信号可以是电平,也可以是边沿,由寄存器TCON的IT0和IT1位来决定。

  在51单片机中有T0和T1两个定时器,对内部可以定时,对外部可以计数。在初始化的时候,需要确定该模块是定时功能还是技术功能,工作模式是什么,最大计数值是多少。

  在51单片机的串行接口中,产生波特率需要占用定时器T1,发送数据时,将内容放到SBUF中,数据发送完毕,TI会置1。当完整接收到一个数据后,RI会置1,这时从SBUF中将内容读出即可。不管是TI还是RI标志位,都需要人工清0。

  嵌入式应用开发涉及的知识点很多,初次接触往往感到无从下手。没错,与一些高级编程语言“易懂难精”的情况相比,嵌入式应用开发的入门是比较难的,但是,随着知识的积累和经验的丰富,后面的会越走越宽,越走越顺。广大的嵌入式应用开发入门者应该充满信心。我一直都认为嵌入式应用开发就像一场马拉松,必须一步一个脚印,积蓄能量,逐步进阶,才能越走越远的。

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