一文總結(jié)單片機(jī)初學(xué)者如何快速成為大神

很多電子愛好者都會(huì)學(xué)習(xí)單片機(jī)，在學(xué)之前會(huì)感覺單片機(jī)好神秘的樣子，其實(shí)說(shuō)白了單片機(jī)就是可以去自動(dòng)的實(shí)現(xiàn)你的想法的一塊芯片，那在實(shí)現(xiàn)你想法的時(shí)候就需要外部的一些電路啊，機(jī)械結(jié)構(gòu)啊(統(tǒng)稱外設(shè))等等的作為輔助來(lái)完成。學(xué)單片機(jī)就是把你的想法告訴單片機(jī)芯片，怎么告訴它呢?

我們?nèi)祟惗氖侨祟惖恼Z(yǔ)言(漢字)，單片機(jī)它懂的是機(jī)器語(yǔ)言。人通過(guò)學(xué)習(xí)可以懂英語(yǔ)，德語(yǔ)，還可以學(xué)懂C語(yǔ)言，匯編語(yǔ)言。怎么用這些人類學(xué)會(huì)的語(yǔ)言轉(zhuǎn)換為單片機(jī)懂的機(jī)器語(yǔ)言呢，這就是學(xué)習(xí)單片機(jī)的核心部分----編程。編程的工具就是開發(fā)環(huán)境，說(shuō)白了就是個(gè)寫代碼的軟件，由軟件來(lái)把我們?nèi)祟惖恼Z(yǔ)言翻譯為機(jī)器語(yǔ)言給單片機(jī)識(shí)別?，F(xiàn)在我們推薦大家還是學(xué)C語(yǔ)言，優(yōu)點(diǎn)就不說(shuō)了，百度可以找到一大堆。今天的主題就是我們?nèi)绾蝸?lái)學(xué)這個(gè)C語(yǔ)言，在此特指單片機(jī)的C語(yǔ)言啊，更準(zhǔn)確的說(shuō)是如何來(lái)學(xué)習(xí)單片機(jī)這門手藝?

回到主題，小代在此呢總結(jié)了學(xué)習(xí)單片機(jī)的六個(gè)步驟，這幾個(gè)步驟是小代自己覺得這樣說(shuō)比較好，可能也不全對(duì)，大家看看就好。

在我的學(xué)生中，不少人覺得8位機(jī)太簡(jiǎn)單了，稍微入門就準(zhǔn)備要學(xué)嵌入式，搞ARM，玩Linux。在他們看來(lái)，會(huì)單片機(jī)并不等于嵌入式。實(shí)際上這是兩個(gè)概念，而且你會(huì)用單片機(jī)就等于你能用單片機(jī)了嗎?不，還差很遠(yuǎn)。不管是8位機(jī)還是32位機(jī)，它只是你解決問題的一個(gè)工具而已。很多人都會(huì)用C語(yǔ)言，但是有幾個(gè)人能用C語(yǔ)言寫出Linux和uCOS來(lái)呢?

所以，初學(xué)者的態(tài)度很重要。哪一款單片機(jī)不重要，只要你精通擅長(zhǎng)一款，日后再用其他公司的那都是小菜一碟，進(jìn)而學(xué)習(xí)32位的處理器也是游刃有余，輕松自如，否則，每個(gè)單片機(jī)對(duì)你來(lái)說(shuō)，都永遠(yuǎn)處于入門狀態(tài)。

一頁(yè)紙講清單片機(jī)

也許有人問：有沒有那么簡(jiǎn)單呀?

當(dāng)然不會(huì)那么簡(jiǎn)單啦，首先你要把書讀薄，然后再把書讀后，最后把書放進(jìn)自己腦子里，形成自己的一套思路。

理解任何一個(gè)事物，最好把握它的本質(zhì)。對(duì)于各個(gè)各樣的嵌入式微處理器產(chǎn)品，實(shí)際上用一頁(yè)紙就可以把本質(zhì)的脈絡(luò)說(shuō)清楚。有這么神奇，嗯...我也是自己總結(jié)的，大家可以看看，加以斧正。

8位和32位機(jī)都可以看成是“內(nèi)核+外設(shè)”的結(jié)構(gòu)，外設(shè)多，單片機(jī)就復(fù)雜些，總線位數(shù)高，運(yùn)行就快一些。本質(zhì)上還逃不出這個(gè)架構(gòu)。對(duì)于設(shè)計(jì)人員編程來(lái)說(shuō)，操作外設(shè)實(shí)際上就是讀寫各種特殊功能寄存器，傳輸數(shù)據(jù)就是讀寫總線，相應(yīng)外設(shè)就是處理中斷。除了這三大操作，好像沒有其他了。當(dāng)然對(duì)于不同的外設(shè)，其特殊功能寄存器的定義不同，中斷向量不同，操作流程不同，但本質(zhì)上還是在操作寄存器、總線和中斷。

有人不服說(shuō)，不會(huì)吧，一定還有別的。當(dāng)然有了，但對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，不要鉆牛角尖，把常見的、大多數(shù)的東西把握了，慢慢再去研究小眾技能吧。上面講了這么多，實(shí)際上就想告訴初學(xué)者：嵌入式或者單片機(jī)的入門真的不難，但也不容易，需要你拿出態(tài)度來(lái)。我經(jīng)常對(duì)我的學(xué)生說(shuō)：“單片機(jī)或者嵌入式這東西是入門難，到經(jīng)驗(yàn)積累到一定程度就比較容易了?！?

一些不是建議的經(jīng)驗(yàn)

1、從8位單片機(jī)入門比較好一點(diǎn)，選好一個(gè)型號(hào)，認(rèn)真學(xué)習(xí)，直到精通。

2、多練習(xí)，多寫代碼，多上網(wǎng)看看博客，當(dāng)然自己要有一塊學(xué)習(xí)板了。

3、掌握簡(jiǎn)單常用的模擬電路和數(shù)字電路，比如：電阻限流、電容濾波、運(yùn)放放大等等，將來(lái)你在設(shè)計(jì)電路和調(diào)試程序的時(shí)候都會(huì)用到。

4、精通C語(yǔ)言，特別是指針和數(shù)組，最好把預(yù)處理和編譯過(guò)程了解一下。

5、掌握一個(gè)電路設(shè)計(jì)軟件，對(duì)于單片機(jī)，其實(shí)會(huì)Protell99都可以了。

6、會(huì)使用萬(wàn)用表，最好有示波器啦，而且要掌握一些常用的測(cè)試手段。

7、在自己學(xué)習(xí)過(guò)程中，整理并形成自己的元器件庫(kù)和常用程序庫(kù)，這是你進(jìn)階下一階段成為高手的關(guān)鍵。

8、多看看各種單片機(jī)案例，掌握各種常用芯片的使用，嵌入式就是一個(gè)逐漸積累的過(guò)程。你的嵌入式技術(shù)有多高，就看你心里的案例與資源有多少?，F(xiàn)在各種功能都有模塊或?qū)Ｓ眯酒€都提供UR、SPI、IIC等接口。

表面上你用單片機(jī)在實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙，實(shí)際上你只是在使用單片機(jī)的串口讀寫數(shù)據(jù)。如果說(shuō)元器件電路模塊是硬件資源的積累，那么，常用接口模塊驅(qū)動(dòng)程序則是軟件資源的積累。 將來(lái)在你的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，可能用到很多新的模塊和元件，只要它的接口是SPI接口、IIC接口、UR串口等你熟悉的接口，那么對(duì)于你來(lái)說(shuō)，它就是一個(gè)舊模塊和元件。因?yàn)閱纹瑱C(jī)實(shí)際上面對(duì)的不是模塊和元件，而是你熟悉的常用接口。

9、最好有做筆記的習(xí)慣，你也可以寫寫博客，這個(gè)到后面會(huì)有意想不到的作用。

經(jīng)典51內(nèi)核資源全覽濃縮圖

你不要當(dāng)51單片機(jī)是高科技產(chǎn)品，請(qǐng)把它看作一款玩具。你不是在學(xué)習(xí)開發(fā)，你是在玩“極品飛車”。學(xué)習(xí)會(huì)讓懶人痛苦，而玩耍會(huì)給懶人快樂，沒有愉悅的心情，還談什么學(xué)好學(xué)精?

經(jīng)典款51單片機(jī)都有什么東西?一張圖就可以告訴你...

<1> 四組8位并行I/O端口：

P0端口：PC門，集電極開路輸出，必須接上拉電阻才能輸出高電平。

P1端口：無(wú)特殊之處。

P2端口：訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，作高8位地址用。

P3端口：功能復(fù)用端口，詳情看表。

<2> 三大外設(shè)：外部中斷、定時(shí)/計(jì)數(shù)、串行通信

<3> 五個(gè)中斷源：2個(gè)外部中斷、2個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)中斷、1個(gè)串行通信中斷

注意：要記住中斷號(hào)與中斷源的對(duì)應(yīng)關(guān)系...編程時(shí)會(huì)用到!

<4> 三大特殊功能寄存器：TCON、SCON、TMOD

經(jīng)典型51單片機(jī)的重要外設(shè)歸納

不管簡(jiǎn)單還是復(fù)雜的微處理器，其基本架構(gòu)都是“內(nèi)核+外設(shè)”，而控制外設(shè)的重要途徑就是特殊功能寄存器。作為一個(gè)嵌入式設(shè)計(jì)師，如果做底層的程序開發(fā)，絕大部分的工作都在跟各種特殊功能寄存器打交道。

51單片機(jī)的外設(shè)不多，可以分成三大塊：中斷系統(tǒng)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器和串行接口。

要想把這些外設(shè)應(yīng)用好，首先得把控制這些外設(shè)的特殊功能寄存器弄明白，其實(shí)也不多，就下面幾個(gè)：

IE寄存器：中斷控制寄存器。

IP寄存器：中斷優(yōu)先級(jí)寄存器。

TCON寄存器：中斷狀態(tài)標(biāo)志寄存器。

TMOD寄存器：定時(shí)/技術(shù)模式控制寄存器。

THx和TLx寄存器：定時(shí)/計(jì)數(shù)器的技術(shù)初值寄存器。

SCON寄存器：串口控制寄存器。

SBUF寄存器：串行接口收據(jù)發(fā)送和接收緩沖器。

<1> IE寄存器與IP寄存器(IP用的不多)

<2> TCON寄存器

<3> TMOD寄存器

<4> SCON寄存器

程序設(shè)計(jì)要點(diǎn)

<1> 引入頭文件

在單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)中，很多時(shí)候需要操作特殊功能寄存器，而這些寄存器實(shí)際上就是芯片中的一個(gè)內(nèi)存地址。我們要記住這些地址很難，而且代碼編寫也比較復(fù)雜。為了方便記憶和使用，我們給每一個(gè)特殊功能寄存器都起了一個(gè)名字。如果在程序設(shè)計(jì)中你想直接使用這些名字，那么你就需要引入對(duì)應(yīng)當(dāng)芯片頭文件，例如51單片機(jī)，你需要引入“reg52.h”文件。

特殊功能寄存器P0的地址為80H，引入這個(gè)頭文件之后，你就可以使用P0這個(gè)名字了

P0 = 0x02;

<2> 中斷服務(wù)函數(shù)的格式

在51單片機(jī)中有5個(gè)中斷源，每個(gè)中斷源都有固定的入口地址(也就是中斷向量)和中斷號(hào)。我們?cè)诔绦蛟O(shè)計(jì)的過(guò)程中，不需要記住中斷向量地址，但需要知道每個(gè)中斷源對(duì)應(yīng)的中斷號(hào)(參考【經(jīng)典51懶人5步速成法-01】)

一般情況下，中斷的處理函數(shù)有兩個(gè)，其一為中斷初始化函數(shù)，其二為中斷服務(wù)函數(shù)。初始化函數(shù)就是一個(gè)普通的函數(shù)，而中斷服務(wù)函數(shù)卻有特殊的格式要求：

A. 中斷函數(shù)沒有返回值，也不能帶參數(shù)。

B. 函數(shù)名后面要跟一個(gè)關(guān)鍵字interrupt，說(shuō)明這是一個(gè)中斷服務(wù)函數(shù)。

C. 在關(guān)鍵字interrupt后面要跟上中斷號(hào)，說(shuō)明這個(gè)中斷服務(wù)函數(shù)是為那個(gè)中斷服務(wù)的。

中斷服務(wù)函數(shù)的格式為：

void 函數(shù)名() interrupt 中斷號(hào)

{ ----函數(shù)體---- }

例如，定時(shí)器0的中斷服務(wù)函數(shù)，我們C語(yǔ)言可以這樣寫：

三大外設(shè)的開發(fā)與可重用代碼

在51內(nèi)核的單片機(jī)中，主要有外部中斷、定時(shí)計(jì)數(shù)和串行通信三大外設(shè)。在其他的嵌入式芯片中，這三個(gè)外設(shè)也是必不可少的。三大外設(shè)的程序設(shè)計(jì)實(shí)際上就成了51單片機(jī)最基礎(chǔ)核心，掌握著三個(gè)部分的設(shè)計(jì)思路是學(xué)習(xí)單片機(jī)開發(fā)的必經(jīng)之路。

編寫三大外設(shè)的程序?qū)嶋H上有很多類似的地方。它們都需要進(jìn)行初始的寄存器配置，也就是初始化，它們都和中斷有關(guān)，都需要編寫中斷服務(wù)函數(shù)。因此，對(duì)于每一個(gè)外設(shè)，我們都需要編寫一個(gè)初始化函數(shù)和中斷服務(wù)函數(shù)。這些函數(shù)在不同的應(yīng)用工程中實(shí)際上都差不多，也就是說(shuō)代碼的重用性很高。

1、外部中斷模塊

在51單片機(jī)中有INT0和INT1兩個(gè)中斷模塊，外部的觸發(fā)信號(hào)可以是電平，也可以是邊沿，由寄存器TCON的IT0和IT1位來(lái)決定。

2、定時(shí)/計(jì)數(shù)模塊

在51單片機(jī)中有T0和T1兩個(gè)定時(shí)器，對(duì)內(nèi)部可以定時(shí)，對(duì)外部可以計(jì)數(shù)。在初始化的時(shí)候，需要確定該模塊是定時(shí)功能還是技術(shù)功能，工作模式是什么，最大計(jì)數(shù)值是多少。

3、串行接口模塊

在51單片機(jī)的串行接口中，產(chǎn)生波特率需要占用定時(shí)器T1，發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，將內(nèi)容放到SBUF中，數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，TI會(huì)置1。當(dāng)完整接收到一個(gè)數(shù)據(jù)后，RI會(huì)置1，這時(shí)從SBUF中將內(nèi)容讀出即可。不管是TI還是RI標(biāo)志位，都需要人工清0。

一般情況下，發(fā)送數(shù)據(jù)采用查詢方式，接收數(shù)據(jù)采用中斷方式。

結(jié)束語(yǔ)

嵌入式應(yīng)用開發(fā)涉及的知識(shí)點(diǎn)很多，初次接觸往往感到無(wú)從下手。沒錯(cuò)，與一些高級(jí)編程語(yǔ)言“易懂難精”的情況相比，嵌入式應(yīng)用開發(fā)的入門是比較難的，但是，隨著知識(shí)的積累和經(jīng)驗(yàn)的豐富，后面的路會(huì)越走越寬，越走越順。廣大的嵌入式應(yīng)用開發(fā)入門者應(yīng)該充滿信心。我一直都認(rèn)為嵌入式應(yīng)用開發(fā)就像一場(chǎng)馬拉松，必須一步一個(gè)腳印，積蓄能量，逐步進(jìn)階，才能越走越遠(yuǎn)的。