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  • 如何准备学习单片机的条件和学习步骤简述?硬件

    单片机是高等院校电气专业的一门通用课程。有些学校甚至将其列为选修课。在众多课程中,并没有说明它有多重要。你为什么要研究它?电学专业有很多专业课程,对于各个专业的存在来说都是非常重要和必要的。完成这些课程后,学习者可以成为学者的继承人。市场对学者继承人的需求太少。需要的是产品的开发者,产品的开发需要做实际的事情,需要研发工具,而单片机课程就是学习使用研发工具的课程.

    单片机是高等院校电气专业的一门通用课程。有些学校甚至将其列为选修课。在众多课程中,并没有说明它有多重要。你为什么要研究它?电学专业有很多专业课程,对于各个专业的存在来说都是非常重要和必要的。完成这些课程后,学习者可以成为学者的继承人。市场对学者继承人的需求太少。需要的是产品的开发者,产品的开发需要做实际的事情,需要研发工具,而单片机课程就是学习使用研发工具的课程. 学习单片机课程不同于理论课程。你可以’ 不只是做功课,而是实际使用单片机。下面就如何准备学习单片机的条件和学习步骤,介绍一些不成熟的想法。

    1. 硬件

    (1)程序硬件

    所谓编程,就是将单片机运行的程序烧录到单片机的内存中。目前,大多数单片机都使用FLASH存储器。这些内存的写入次数一般在1000次左右,也有10000次或者100000次的。编程也称为程序下载或编程。

    (2)实时仿真硬件

    实时仿真是利用PC机用软件对单片机中实际运行的程序进行监控,即程序下载到单片机后,实时运行程序,在程序中设置断点,进行监控程序的运行通过仿真界面。这个过程实际上是在调试程序(实际上是在验证程序的正确性)。

    编程器和仿真器可以是一个设备或单独的设备。

    2. 软件

    单片机的开发需要单片机开发软件的支持。软件分为:

    (1)编程软件

    该软件支持程序员的工作,帮助程序员将程序写入单片机。

    (2)实时仿真软件

    软件可以在仿真接口的支持下调试单片机程序。

    (3)虚拟模拟

    该类软件支持单片机程序调试,无需单片机硬件。

    (4)支持C语言

    所有的单片机开发软件都支持汇编语言编程,但目前人们更喜欢C语言编程,主要是因为C语言功能强大,可以缩短开发时间。

    目前已有支持上述功能的软件,如51系列Keil 51、PIC系列的MPLAB、MSP430系列的IAR等。

    3. 学习单片机的手段

    根据经济实力,学习单片机的手段分为以下几类:

    (1)买这本单片机的书,好好学习。

    (2)网上下载一个带仿真功能的单片机开发软件(最好支持C语言),在电脑上仿真单片机。

    (3)购买烧录器(烧录器配套的下载软件由烧录器提供)和实验板(也称demo board或target board),在线下载开发软件。开发软件,单片机虚拟仿真,确认单片机程序正确后,使用编程器将程序下载到单片机,观察程序的实际运行情况。

    (4)购买仿真接口和实验板,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),虚拟仿真完成后,将程序下载到单片机进行实时仿真。

    对于个人学习单片机来说,具备以上(4)条件)已经很不错了。

    4. 学习MCU过程中的难点

    单片机的种类很多。各个公司提供的单片机、开发软硬件功能和价格都不一样。初学者有很多困惑。

    (1)MCU 问题

    目前有很多单片机。你可以学习其中任何一个。单片机虽然型号不同,但芯片内部的资源类型相似,使用这些资源的方法也相似。学哪一个要看你的条件。

    51系列是老机型,书籍、资料、软件开放性、硬件支持很多,尤其是Atmel的AT89系列产品。很多人通过学习这款单片机发了大财。

    AVR90系列,该系列也是Atmel公司的产品,指令少,易学,芯片种类多,适合各种场合和需求,据相关资料,目前单片机芯片的数量用的非常大,有51系列以上的芯片。数量趋势。

    PIC系列,这个系列是Microchip的产品,芯片品种多,抗干扰能力强,很多人用,尤其是PIC 16F877芯片,因为适合学校使用,有公司大学支持因此,使用这款芯片的人数大大增加,也是可以与51系列单片机抗衡的单片机。

    MSP430 系列是 TI 的产品。它是一款16位、超低功耗的单片机,​​特别适用于手持设备等低功耗设备的开发。其实由于这个系列的管脚很多,内部资源很多(有硬件乘法器),所以对很多产品的开发都有一定的作用。据相关人士预测,该系列是最有前途的单片机。

    单片机的型号也很多。我不敢评论,因为我对它们了解不多,但可以想象,它们一定是好的单片机,​​否则在竞争激烈的市场中是不存在的。

    (2)开发软件问题

    不同类型的单片机都配备了相应的开发软件,其中很多是由专业软件公司开发的。

    51系列,目前开发软件是Keil 51,支持C语言,但是从网上下载的版本只支持2K程序。

    PIC系列的开发软件是MPLAB。在HI-TECH的C语言支持软件PICC的支持下,这个软件非常好用,但是PICC需要激活密码才能运行。

    MSP430系列的开发软件为IAR,有全功能限期版本开放1个月,C语言4k支持版本。可以看出这个系列的软件开盘是最好的。

    MCU开放程度高的开发软件会引起人们对MCU的兴趣,而MCU供应商也深谙此道,所以在网上经常可以找到更多开放版本的软件。

    (3)模拟界面

    仿真接口,又称仿真器,由于老式单片机没有FLASH存储器,仿真编程非常困难。新型号的单片机几乎都有带有FLASH存储器的芯片,而且这类芯片支持在线编程(in-system Programming),所谓在线编程就是用3到5行将程序写入单片机将单片机中的程序运行状态、寄存器内容等信息传送到PC机。这种编程方式需要在单片机和PC之间安装仿真接口,一般需要购买。

    AT89S51、PIC16F877 就是具有这种能力的单片机。但是对于初学者来说,需要购买支持单片机编程和仿真的接口,简单的接口在仿真时会占用芯片资源,对单片机的开发会带来很大的优势。系统。不便。

    MSP430系列单片机也是具有此能力的单片机8051片上可编程系统原理及应用,​​但单片机采用标准的JTAG接口。JTAG是一个标准(IEEE 1149.1),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,为什么测试芯片需要特殊标准吗?这是因为复杂芯片的管脚太多了,特别是有些芯片安装在多层电路板上的时候,如果看不到管脚,别说测量了,可以测量芯片通过JTAG接口在计算机软件的支持下,如果每个公司的芯片都符合这个标准,可以把每个芯片的JTAG端口串联起来(外国人叫菊花链),不管多少芯片板上有,只有 4 个引脚,您可以测量板上的所有芯片。既然可以测量芯片,当然可以给芯片写数据,在可编程逻辑器件的数据下载中也用到了JTAG接口,出现了在系统编程(ISP)的概念,即甚至如果系统中安装了可编程逻辑器件,可以修改其内部电路,

    JTAG技术和EDA软件的进步使得可编程逻辑器件的开发和使用发展迅速。单片机也在朝着这个方向努力。几年前出现在市场上的C8051单片机就是采用JTAG接口的单片机。遗憾的是,单片机的JTAG接口器件和开发软件非常昂贵,阻碍了人们对单片机的使用。

    要使用 JTAG 端口,必须在计算机和芯片 JTAG 接口之间连接一个接口设备。该设备因芯片而异。其实JTAG接口设备很简单(只是一个缓冲区),但是由于各个公司的早期产品都没有完全支持JTAG接口,而且JTAG接口设备必须要兼容这些早期的产品,这使得JTAG接口设备复杂。

    目前TI的MSP430系列芯片是支持JTAG接口的单片机。该公司将JTAG接口器件称为场效应管,该系列单片机可以通过场效应管进行编程和仿真。尤其是界面非常简洁,适合自制。网上很多这款单片机的爱好者都用自制的场效应管开发了这个系列的单片机,​​非常成功。

    (4)实验板

    8051片上可编程系统原理及应用_可编程片上系统(psoc)原理及实训_片上系统与嵌入式

    实验板是学习单片机所必需的。实验板也称为演示板和目标板。实验板也可根据需要自制。自制实验板难度很大,需要学会画电路板图。

    (5)选择MCU类型

    软件:支持C语言,免费下载。

    Emulator:用于仿真编程的JTAG接口设备可以自制(很重要,可以省钱)。

    单片机:型号多、功能强、资源多、功耗低、程序存储容量大。

    材料:有很多书籍和材料,尤其是在线材料。

    满足上述条件的单片机只有MSP430系列。

    5. 如何学习单片机

    学习是迎接挑战和解决困难的过程。没有挑战,生活就没有乐趣。

    以MSP430系列单片机为例,讲解学习单片机的过程。

    (1)获取信息

    购买相关书籍并从 TI 网站获取信息。例如,您可以在网上找到 FET 使用说明、MSP430 F1xx 系列、F4xx 系列使用说明以及特定微控制器芯片的数据说明。可以找到仿真场效应管的电路图,实验板的电路图,芯片封装知识等很多实际应用参考电路。当然,有些材料是英文的。理解英语材料是一个挑战。学习4、6 级英语是阅读材料。英语很难学,但材料容易阅读。只要你下定决心,读一本书,你就能理解所有相关的材料。

    (2)购买仿真器 FET 和面包板

    如果经济条件好,可以直接购买。

    (3)自制仿真器 FET 和面包板

    自制仿真场效应管,首先要在网上找到场效应管电路图,然后可以用电路板绘图软件画出电路图和电路板图,又是一个挑战。FET电路非常简单,但制作起来还是需要做很多工作。找一本相关的书,然后练习画原理图。绘制原理图后,您将学习了解组件包装,然后购买组件。可以画出电路板图。一旦图纸完成,形成的PCB文件将移交给电路板生产公司。10天后就可以拿到电路板了,元器件和电缆就可以焊接了。实验电路板完成后,

    自制实验电路板需要了解单片机芯片的内部工作原理,封装知识,清楚了解各个引脚的作用,还有数码管、按键、排电阻、三端电压稳压器、二极管、散热片、电解电容,常见的电容、电阻、拨动开关等元器件的知识,初学者只需3个数码管、8个按键、8个发光二极管就可以制作一个简单的实验板。这样的实验板,虽然简单,但足以帮助初学者入门单片机。制作自制面包板与制作自制 FET 相同。先画电路图,再买元器件,再画电路板。由于 MSP430 系列芯片采用扁平封装,因此可能难以焊接。这似乎是一个挑战,但实际上非常简单。方法如下:首先在焊盘上涂上松香,待松香还湿的时候,将芯片放在焊盘上,注意芯片第一个引脚的位置,将引脚对准焊盘焊盘,用干净的电烙铁(没有任何焊锡)接触引脚,只要引脚是热的,焊盘上的焊锡就会自动焊接。小心不要在烙铁上沾上焊料。焊接时最好配备放大镜。焊接电路板时,必须检查各个元件的参数,用万用表可以测量的元件必须测量。但实际上非常简单。方法如下:首先在焊盘上涂上松香,待松香还湿的时候,将芯片放在焊盘上,注意芯片第一个引脚的位置,将引脚对准焊盘焊盘,用干净的电烙铁(没有任何焊锡)接触引脚,只要引脚是热的,焊盘上的焊锡就会自动焊接。小心不要在烙铁上沾上焊料。焊接时最好配备放大镜。焊接电路板时,必须检查各个元件的参数,用万用表可以测量的元件必须测量。但实际上非常简单。方法如下:首先在焊盘上涂上松香,待松香还湿的时候,将芯片放在焊盘上,注意芯片第一个引脚的位置,将引脚对准焊盘焊盘,用干净的电烙铁(没有任何焊锡)接触引脚,只要引脚是热的,焊盘上的焊锡就会自动焊接。小心不要在烙铁上沾上焊料。焊接时最好配备放大镜。焊接电路板时,必须检查各个元件的参数,用万用表可以测量的元件必须测量。注意芯片第一个管脚的位置,将管脚与焊盘对齐,用干净的电烙铁(没有任何焊锡)接触管脚,只要管脚热,焊盘上的焊锡就可以了引脚自动焊接。小心不要在烙铁上沾上焊料。焊接时最好配备放大镜。焊接电路板时,必须检查各个元件的参数,用万用表可以测量的元件必须测量。注意芯片第一个管脚的位置,将管脚与焊盘对齐,用干净的电烙铁(没有任何焊锡)接触管脚,只要管脚热,焊盘上的焊锡就可以了引脚自动焊接。小心不要在烙铁上沾上焊料。焊接时最好配备放大镜。焊接电路板时,必须检查各个元件的参数,用万用表可以测量的元件必须测量。

    (4)从网上获取IAR软件

    从 TI 网站下载 IAR 软件并将其安装在您的计算机上。

    (5)调试 FET 和面包板

    将FET的一端连接到PC的并口,另一端连接到实验板的JTAG接口。上电后,检查实验板上的场效应管芯片和单片机芯片是否发热(使用手模),PC是否正常工作。运行IAR软件,找一个C语言或者汇编语言的例子8051片上可编程系统原理及应用,编译成功后下载到单片机。如果可以下载,就说明一切顺利。否则,需要仔细研究。一般来说,只要电路板上的线路正确,元器件参数准确,就没有故障。

    (6)一步一步学习MCU

    学习使用单片机就是了解单片机的硬件结构,用汇编或C语言学习各种功能的初始化设置,实现各种功能的编程。

    第 1 步:使用数字 I/O

    用按键输入信号,发光二极管显示输出电平,可以学习引脚的数字I/O功能,按下按键后,一个发光二极管亮,这是组合功能数字电路中的逻辑,虽然很简单,但是可以学习通用的单片机编程思想。例如,您必须设置许多寄存器来初始化引脚,使引脚具有数字输入和输出功能。每次使用单片机的某个功能时,都需要设置控制该功能的寄存器。这就是单片机编程的特点。不要怕麻烦,所有的微控制器都是这样的。

    第 2 步:使用计时器

    学习了定时器的使用后,就可以使用单片机实现时序电路了。时序电路功能强大,在工业和家用电器设备的控制中有很多应用。按下按钮一次后,灯会在 3 分钟后自动关闭。连续按两次按钮,灯会亮起和熄灭。长按按钮2s以上,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,但只有单片机最容易实现,成本最低。

    定时器的使用很重要,逻辑加时间控制是单片机使用的基础。

    第 3 步:中断

    单片机的特点是重复执行一个程序。程序中每条指令的执行都需要一定的执行时间。如果程序不执行某条指令,该指令的动作就不会发生,这会延迟很多快速发生的事情。例如,按下按钮的下降沿。为了使单片机在程序正常运行时对快速动作做出响应,必须使用单片机的中断功能。, 在返回执行正常程序之前。使用中断功能的难点在于准确知道什么时候不允许中断(屏蔽中断),什么时候允许中断(打开中断),以及需要设置哪些寄存器来启用某个中断。

    这种中断有效,中断开始时程序应该做什么,中断完成后程序应该做什么,等等。

    学习中断后,可以编译出结构更复杂的程序。这样的程序可以做一件事,监控一件事。一旦被监控的事情发生,它会中断正在进行的事情并处理被监控的事情。当然,你也可以监控多个事物,形象比喻,中断功能使单片机具备了在碗里吃饭、看锅的功能。

    学会以上三步,就相当于降龙十八掌武功。掌握了三掌之后,勉强可以保护自己。

    第四步:RS232与PC通讯

    单片机有一个USART接口,尤其是MSP430系列的很多型号,都有两个USART接口。USART 接口不能与 PC 的 RS232 接口直接连接。它们之间的逻辑电平不同,需要使用MAX3232芯片进行电平转换。

    USART接口的使用非常重要。通过这个接口,可以在微控制器和 PC 之间交换信息。RS232通讯虽然不高级,但是学会接口很重要。要正确使用USART接口,需要学习通信协议、PC机RS232接口的编程等。试想一下,单片机实验板上的数据显示在PC显示器上,而PC机的键盘信号可以显示在单片机实验板上,该有多有趣!

    第 5 步:学习 A/D 转换

    MAP430单片机具有多路12位A/D转换器。通过这些A/D转换器,单片机可以对模拟量进行运算,显示和检测电压、电流等信号。学习时要注意模拟地和数字地、参考电压、采样时间、转换率、转换误差等概念。

    使用 A/D 转换功能的一个简单示例是设计一个电压表。

    第六步:学习PCI、I2C接口和LCD接口

    使用这些接口可以使单片机更容易连接外部设备,这对于扩展单片机的功能非常重要。

    第 7 步:学习比较、捕捉和 PWM 功能

    这些功能可以使单片机控制电机,检测转速信号,实现电机调速器等控制功能。

    如果学会了以上七步,就可以设计一个通用的应用系统,相当于学会了十招降龙十八掌,就可以攻击了。

    第八步:学习USB接口、TCP/IP接口、各种工业总线的软硬件设计

    学习USB接口、TCP/IP接口、各种工业总线的软硬件设计非常重要,因为这是当前产品开发的发展方向。

    到目前为止,相当于学会了15招18掌,但还不是天下无敌手的境界。即便如此,也算是单片大虾了。对了,MSP430单片机的技术支持很好,有责任的工程​​师大虾会在关键时刻挺身而出,为您保驾护航。

    6. 实现理想

    很难达到理想状态。在知识爆炸的时代,即使你每天都在学习,也很难跟上科技的发展,更何况你每天都要找工作,拿到职称,写论文,搞科研经费、政治学习等,买房买车、柴米油盐酱醋茶等都忙,那么,还需要学吗?答案是肯定的,人是为兴趣而活的,只有热爱单片机才能学好单片机。当然,为了学习的乐趣,如果你有兴趣赚钱,可以一石两鸟。

    学习使用单片机,其实就是学习使用工具。充其量是做锅碗瓢盆的工匠。要想更进一步,就需要在信号识别、控制理论、数字信号处理理论、通信理论等方面下功夫,才能开发出高水平、高附加值的具有知识产权的产品。权利,并实现对产品的熟练使用。八掌,天下无敌手的最高境界。

    单片机是开发DSP、嵌入式操作系统等高级硬件产品的基础。要想进一步发展,就必须学习单片机的开发。

    如果在学习单片机的基础上学习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中分一杯羹。

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