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单片机学习.doc

单片机学习

fj709477268 2011-10-10 评分 0 浏览量 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《单片机学习doc》,可适用于IT/计算机领域,主题内容包含献给初学者的话()献给初学者的话()学习单片机我们该做什么?我们为什么要学单片机?单片机是大专学校电类专业的一门普通课有些学校甚至把它列为选修课在众符等。

献给初学者的话()献给初学者的话()学习单片机我们该做什么?我们为什么要学单片机?单片机是大专学校电类专业的一门普通课有些学校甚至把它列为选修课在众多课程中没有显出它有多么重要。为什么要学习它呢?电类专业有很多专业课这些专业课非常重要是各个专业存在的必需课程学完这些课程可以使学习者成为大学者的继承人市场对学者继承人的需求太少大量需要的是产品的研发者研发产品是需要干实际事情的需要研发工具而单片机课程就是学习研发工具使用的课程。学习单片机课程与理论课程不一样不能只做作业而是要实际使用单片机下面就如何准备学习单片机的条件和学习步骤简述一些不成熟的想法。硬件()编程硬件所谓编程就是把单片机运行的程序烧写到单片机的存储器中目前大部分单片机都是使用FLASH存储器这些存储器的写入次数一般是次左右也有万次或是万次的。编程也叫程序下载或是烧写。()实时仿真硬件实时仿真是使用PC机用软件监视在单片机中实际运行的程序也就是当程序下载到单片机中后实时运行程序在程序中设置断点通过仿真接口监视和控制程序的运行。这个过程其实就是调试程序(实际验证程序的正确性)。编程器和仿真器可以是一个装置也可以是各自独立的装置。软件单片机开发需要单片机开发软件的支持软件分为:()编程软件该软件支持编程器工作帮助编程器把程序写入单片机。()实时仿真软件该软件可以在仿真接口的支持下调试单片机程序。()虚拟仿真该类软件支持在没有单片机硬件情况下的单片机程序调试。()支持C语言所有的单片机开发软件都支持汇编语言编程但是目前人们更喜欢C语言编程主要是C语言功能强大可以缩短开发时间。目前就有支持上述功能的软件例如系列的Keil、PIC系列的MPLABMSP系列的IAR等。学习单片机的手段按照经济实力学习单片机的手段分为如下几种:()买本单片机书仔细研究。()网上下载一个具有仿真功能的单片机开发软件(最好支持C语言)在计算机上对单片机虚拟仿真。()购编程器(支持编程器的下载软件有编程器商提供)和实验板(又称为演示板或是目标板)网上下载开发软件。在开发软件的支持下对单片机虚拟仿真确认单片机程序正确后用编程器将程序下载到单片机中观察程序的实际运行。()购仿真接口和实验板在网上下载单片机开发软件(支持编程、虚拟仿真、实时仿真和C语言)在虚拟仿真完成后将程序下载到单片机中实时仿真。对于个人学习单片机具有上述()的条件已经是很好了。学习单片机过程中的困扰单片机种类很多各个公司提供的单片机、开发硬件和软件功能、价格都不一样对于初学单片机有很多困惑。()单片机问题目前单片机很多学哪一个其实学哪一个都可以单片机虽然型号不同但是芯片内部的资源种类都差不多而且这些资源的使用方法也大同小异可以说学会一种其他种将融会贯通。究竟学哪一种主要看具备的条件。系列是老型号书多、资料多、软件开放和硬件支持还可以特别是Atmel公司的产品AT系列很多人就是学习这款单片机发家致富的。R系列该系列也是Atmel公司的产品指令少学起来容易芯片种类多适合各种场合和需要根据有关资料显示目前该单片机芯片的使用数量很大大有超过系列芯片数量的趋势。PIC系列该系列是Microchip公司的产品种类多芯片抗干扰能力强使用的人很多特别是PICF芯片由于适合学校使用在该公司大学计划的支持下免费赠送开发器和实验板因而使用该芯片的人群大增也是可以和系列单片机抗衡的单片机。MSP系列是TI公司的产品最近几年才被杭州利尔达公司引进是位、超低功耗单片机特别适合手持设备等低功耗设备的开发实际上由于该系列引脚多内部资源多(具有硬件乘法器)所以在很多产品开发上都有用武之地据有关人士预测该系列是最具前途的单片机。还有很多单片机型号由于不太了解不敢妄加评论但可以想象一定是不错的单片机否则就不会在竞争激烈的市场中存在。()开发软件问题不同种类的单片机都配套有相应的开发软件这些软件很多都是专业软件公司开发的。系列目前开发软件是Keil该软件支持C语言但是在网上下载的版本只支持K程序。PIC系列的开发软件是MPLAB在HITECH公司C语言支持软件PICC的支持下该软件很好用但是PICC是需要激活密码才能运行的。MSP系列的开发软件是IAR该软件有开放个月的全功能限期版本和C语言k支持版本可见该系列的软件开放是最好的。哪种单片机的开发软件开放的好就会引起人们对该单片机的兴趣单片机提供商也深谙此道所以网上经常可以找到更开放版本的软件。()仿真接口仿真接口又称为仿真器老式单片机由于没有FLASH存储器所以仿真编程难度很大新型号的单片机几乎都有FLASH存储器的芯片这样的芯片都支持在电路编程(在系统编程)所谓在电路编程就是用~根线就可以将程序写入单片机并能够将单片机内的程序运行情况、寄存器内容等信息传输到PC机上。这种编程方法需要在单片机与PC机之间安装一个仿真接口该接口一般需要购买。ATS、PICF就是具有这种能力的单片机但是对于初学者来说支持该单片机编程和仿真的接口需要购买而且简单接口在仿真时会占用芯片资源给单片机系统开发带来不便。MSP系列单片机也是具有这种能力的单片机但是该单片机采用标准JTAG接口JTAG是一种标准(IEEE)是为测试芯片而制定的目的是用TCK、TDI、TDO和TMS四个信号来测试芯片的内部状态为什么测试芯片还需要专门制定标准呢?这是因为复杂芯片引脚太多特别是还有些芯片一旦安装到多层电路板上就无法看到引脚更不要说测量了这时就可以在计算机软件的支持下通过JTAG接口对芯片进行测量如果各个公司的芯片都符合该标准就可以将各个芯片的JTAG口串联起来(外国人称为菊花链)无论在电路板上有多少芯片只需个引脚就可以测量电路板上的所有芯片。既然可以测量芯片当然可以将数据写入芯片在可编程逻辑器件的数据下载中也使用JTAG接口出现了在系统编程(ISP)的概念也就是即使可编程逻辑器件安装到了系统中也可以对其内部电路进行修改JTAG技术和EDA软件的进步使可编程逻辑器件的开发与使用得到快速发展。单片机也是在向这个方向努力前几年出现在市场上的C单片机就是使用JTAG接口的单片机不幸的是该单片机JTAG接口装置和开发软件很贵阻碍人们使用该单片机。使用JTAG口必须在计算机与芯片JTAG接口之间连接一个接口装置该装置随芯片而异实际上JTAG接口装置都是很简单的(就是一个缓冲器)但是由于各个公司的早期产品不完全支持JTAG接口而JTAG接口装置又必须兼容这些早期产品就使得JTAG接口装置变的复杂了。目前TI公司的MSP系列芯片就是支持JTAG接口的单片机该公司称该JTAG接口装置为FET通过FET就可以对该系列单片机编程与仿真。特别是该接口非常简单适合自制网上很多该单片机爱好者就是使用自制的FET开发该系列的单片机非常成功。()实验板实验板是学习单片机所必须的实验板又称为演示板、目标板其实就是具有单片机的电路板实验板可以购买各个单片机的供应商都提供多种多样的实验板。实验板也可以根据需要自制自制实验板是具有挑战的需要学会画电路板图。()选择单片机类型软件:支持C语言免费下载。仿真器:用于仿真编程的JTAG接口装置可以自制(很重要可以节省开支)。单片机:型号多、功能强、资源多、功耗低程序存储器容量大。资料:书多、资料多特别是网上资料多。满足上述条件的单片机只有MSP系列。如何学习单片机学习就是迎接挑战、解决困难的过程没有挑战就没有人生的乐趣。下面以MSP系列单片机为例解释一下学习单片机的过程。()获取资料购买有关书籍并到杭州利尔达公司网站和TI网站获取资料例如在网上可以找到FET使用指导、MSPFxx系列、Fxx系列的使用说明和具体单片机芯片的数据说明可以找到仿真器FET的电路图、实验板电路图、芯片封装知识等大量的实际应用参考电路当然有些资料是英文的看懂英文资料是个挑战学会、级英语就是为看资料的。英语难学但是看资料容易只要下决心看完一本资料就可以看懂所有的相关资料。()购买仿真器FET和实验电路板如果经济条件不错可以直接购买。()自制仿真器FET和实验电路板自制仿真器FET首先要到网上找到FET电路图然后就可以使用画电路板软件画电路图和电路板图这又是个挑战。FET电路非常简单但要把它制作出来还是需要下一番工夫的找一本有关书然后练习画原理图画完原理图后就学习认识元件封装再购买元件这时就可以画电路板图了一旦画好将形成的PCB文件交给电路板制作公司天后就可以得到电路板焊上元件和电缆等实验电路板做好后就可以与实验电路板一起调试了。自制实验电路板需要单片机芯片内部工作原理的知识、封装知识清楚的知道每一个引脚的功能还需要数码管、按钮、排电阻、三端稳压器、二极管、散热器、电解电容、普通电容、电阻、钮子开关等元件的知识对于初学者可以做一个只有个数码管、个按钮、个发光二极管的简单实验板这样的实验板虽然简单但足可以帮助初学者入门单片机。自制实验电路板与自制FET一样首先画电路图然后买元件再画电路板。由于MSP系列芯片是扁平封装焊接起来有一定难度这好象是个挑战但实际上很简单方法如下:首先在焊盘上涂上松香水在松香水未干的情况下将芯片放在焊盘上注意芯片第一引脚的位置并使引脚与焊盘对齐将擦干净的电烙铁(不能有任何焊锡)接触引脚引脚只要一热焊盘上的焊锡就自动将引脚焊住了千万注意电烙铁上不能有焊锡焊接时最好配备一个放大镜。焊接电路板时每一个元件都要核对参数可以用万用表测量的元件一定要测量。()从网上获得IAR软件到利尔达公司或TI公司的网站下载IAR软件并安装到计算机上。()调试FET和实验板将FET的一端与PC机的并行口相连另一端连接实验板的JTAG接口上电后检查FET芯片、实验板上的单片机芯片是否发热(用手模)PC机是否工作正常后运行IAR软件找个C语言或汇编语言的例子编译成功后下载到单片机中如果能够下载说明一切成功。否则还需要仔细研究一般情况下只要电路板上的电路正确元件参数准确没有不成功的。()分步骤学习单片机学习使用单片机就是理解单片机硬件结构在汇编或C语言中学会各种功能的初始化设置以及实现各种功能的程序编制。第一步:数字IO的使用使用按钮输入信号发光二极管显示输出电平就可以学习引脚的数字IO功能在按下某个按钮后某发光二极管发亮这就是数字电路中组合逻辑的功能虽然很简单但是可以学习一般的单片机编程思想例如必须设置很多寄存器对引脚进行初始化处理才能使引脚具备有数字输入和输出输出功能。每使用单片机的一个功能就要对控制该功能的寄存器进行设置这就是单片机编程的特点千万不要怕麻烦所有的单片机都是这样。第二步:定时器的使用学会定时器的使用就可以用单片机实现时序电路时序电路的功能是强大的在工业、家用电气设备的控制中有很多应用例如可以用单片机实现一个具有一个按钮的楼道灯开关该开关在按钮按下一次后灯亮分钟后自动灭当按钮连续按下两次后灯常亮不灭当按钮按下时间超过s则灯灭。数字集成电路可以实现时序电路可编程逻辑器件(PLD)可以实现时序电路可编程控制器(PLC)也可以实现时序电路但是只有单片机实现起来最简单成本最低。定时器的使用是非常重要的逻辑加时间控制是单片机使用的基础。第三步:中断单片机的特点是一段程序反复执行程序中的每个指令的执行都需要一定的执行时间如果程序没有执行到某指令则该指令的动作就不会发生这样就会耽误很多快速发生的事情例如按钮按下时的下降沿。要使单片机在程序正常运行过程中对快速动作做出反应就必须使用单片机的中断功能该功能就是在快速动作发生后单片机中断正常运行的程序处理快速发生的动作处理完成后在返回执行正常的程序。中断功能使用中的困难是需要精确地知道什么时候不允许中断发生(屏蔽中断)、什么时候允许中断发生(开中断)需要设置哪些寄存器才能使某种中断起作用中断开始时程序应该干什么中断完成后程序应该干什么等等。中断学会后就可以编制更复杂结构的程序这样的程序可以干着一件事监视着一件事一旦监视的事情发生就中断正在干的事情处理监视的事情当然也可以监视多个事情形象的比喻中断功能使单片机具有吃着碗里的看着锅里的功能。以上三步学会就相当于降龙十八掌武功会了三掌了可以勉强护身。第四步:与PC机进行RS通信单片机都有USART接口特别是MSP系列中很多型号都具有两个USART接口。USART接口不能直接与PC机的RS接口连接它们之间的逻辑电平不同需要使用一个MAX芯片进行电平转换。USART接口的使用是非常重要的通过该接口可以使单片机与PC机之间交换信息虽然RS通信并不先进但是对于接口的学习是非常重要的。正确使用USART接口需要学习通信协议PC机的RS接口编程等等知识。试想单片机实验板上的数据显示在PC机监视器上而PC机的键盘信号可以在单片机实验板上得到显示将是多么有意思的事情啊!第五步:学会AD转换MAP单片机带有多通道位AD转换器通过这些AD转换器可以使单片机操作模拟量显示和检测电压、电流等信号。学习时注意模拟地与数字地、参考电压、采样时间转换速率转换误差等概念。使用AD转换功能的简单的例子是设计一个电压表。第六步:学会PCI、IC接口和液晶显示器接口这些接口的使用可以使单片机更容易连接外部设备在扩展单片机功能方面非常重要。第七步:学会比较、捕捉、PWM功能这些功能可以使单片机能够控制电机检测转速信号实现电机调速器等控制起功能。如果以上七步都学会就可以设计一般的应用系统相当于学会十招降龙十八掌可以出手攻击了。第八步:学习USB接口、TCPIP接口、各种工业总线的硬件与软件设计学习USB接口、TCPIP接口、各种工业总线的硬件与软件设计是非常重要的因为这是当前产品开发的发展方向。到此为止相当于学会招降龙十八掌但还不到打遍天下无敌手的境界。即使如此也算是单片机大虾了。顺便说一句MSP单片机的技术支持是非常好的负责任的工程师大虾会在关键时候挺身而出使你化险为夷。达到理想境界达到理想境界是困难的在知识爆炸的年代里即使天天学习也很难跟上科学技术的发展更何况每天还要为找工作、提职称、写论文、搞科研经费、政治学习、买房、购车、柴、米、油、盐、酱、醋、茶等忙活那么还需要学习吗?回答是肯定的人就是为兴趣而活爱好单片机才能学会单片机不为什么目的只为学习的乐趣当然要是兴趣也能赚钱则是一举两得。学会使用单片机其实是学会了使用工具充其量是个补锅、锔碗的匠人。如果再要进步就需要在信号识别、控制理论、数字信号处理理论、通信理论等方面下工夫只有这样才能开发出高水平、高附加值、具有知识产权的产品达到熟练运用降龙十八掌打遍天下无敌手的至高境界。单片机是DSP、嵌入式操作系统等高级硬件产品开发的基础。如果想要进一步的发展必须学会单片机的开发。如果在学会单片机的基础之上学会CPLD和FPGA的开发以及硬件描述语言就可以在高速产品的开发方面获得一杯羹。以上所述难免错误请各位大虾指正。谢谢!

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