單片機開發(fā)

描述： 單片機是一種集成在電路 芯片，是采用超大規(guī)模集成電路 技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機存儲RAM、只讀存儲器ROM 、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器 等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制 電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器 等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的計算機系統(tǒng)。

是通過軟件編程、仿真、樣板測試、硬件裝配、系統(tǒng)軟件硬件調(diào)試，直到產(chǎn)品滿足需求為止的整個過程。

運算器和寄存器功能：

運算器的兩種運算方式

1、算術(shù)運算：加、減、乘、除法的四種運算統(tǒng)稱；

2、邏輯運算：四則運算、或、與、求反等。

運算器的主要功能

1、從內(nèi)存中發(fā)出一條程序指令，并指向下一條指令所在的內(nèi)存位置;

2、對程序指令進(jìn)行譯碼和測試，從而產(chǎn)生相應(yīng)的運行控制信號，來執(zhí)行特定的動作;

3、控制整個CPU、輸入/出和內(nèi)存的所有數(shù)據(jù)指令程序。

寄存器功能

1、累加器：是使用最頻繁的一個寄存器，是用于保存一個操作指令的暫存空間。通過運算好后，用于保存所得的結(jié)果;

2、數(shù)據(jù)寄存器：是通過數(shù)據(jù)總線向存儲器進(jìn)行輸入/出設(shè)備的暫存空間?？梢灾С直４嬉粭l正在編譯的指令，同時也可以預(yù)保存輸送到數(shù)據(jù)寄存器的一個數(shù)據(jù)字節(jié)等;

3、指令寄存器：是用于保存當(dāng)前正在執(zhí)行的一條程序指令。每當(dāng)執(zhí)行一條程序指令時，先把它從內(nèi)存中讀取到數(shù)據(jù)寄存器后，再傳送到指令寄存器中。

4、程序計數(shù)器：是用于確定下一條指令的地址，確保程序能夠不間斷地連續(xù)執(zhí)行下去，所以也被稱之為指令地址計數(shù)器。

5、地址寄存器：是用于保存當(dāng)前CPU所需要訪問的內(nèi)存單元以及I/O設(shè)備的地址。不同的內(nèi)存和CPU之間的速度也有一定的差異，所以必須要使用地址寄存器來保持地址信息，直到讀/寫操作步驟完成為止。

單片機開發(fā)技巧：

一、 如何提高C語言編程代碼的效率

C語言是Combined Language的中英混合簡稱。是一種計算機程序設(shè)計語言。它既具有語言的特點，又具有匯編語言的特點。它可以作為工作系統(tǒng)設(shè)計語言，編寫系統(tǒng)應(yīng)用程序，也可以作為應(yīng)用程序設(shè)計語言，編寫不依賴計算機硬件的應(yīng)用程序。

用C語言進(jìn)行單片機程序設(shè)計是單片機開發(fā)與應(yīng)用的必然趨勢。如果使用C編程時，要達(dá)到的效率，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(yīng)的匯編語言的語句行數(shù)，這樣就可以很明確的知道效率。在今后編程的時候，使用編譯效率。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，的嵌入式系統(tǒng)C編譯器代碼長度和執(zhí)行時間僅比以匯編語言編寫的同樣功能程度長5-20％。對于復(fù)雜而開發(fā)時間緊的項目時，可以采用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(shù)據(jù)類型和算法。雖然C語言是普遍的一種語言，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。所以如果對這些特性不了解，那么調(diào)試起來問題就會很多，反而導(dǎo)致執(zhí)行效率低于匯編語言。

    MCU（Micro Control Unit）中文名稱為微控制單元，又稱單片微型計算機（Single Chip Microcomputer）或者單片機，是指隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)及其發(fā)展，將計算機的CPU、RAM、ROM、定時計數(shù)器和多種I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片級的計算機，為不同的應(yīng)用場合做不同組合控制。

二、 如何減少程序中的bug（漏洞）

對于如何減少程序的bug，系統(tǒng)運行中應(yīng)考慮的超范圍管理參數(shù)有：

1.物理參數(shù)。這些參數(shù)主要是系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)，它包括激勵參數(shù)、采集處理中的運行參數(shù)和處理結(jié)束的結(jié)果參數(shù)。合理設(shè)定這些邊界，將超出邊界的參數(shù)都視為非正常激勵或非正?；貞?yīng)進(jìn)行出錯處理。

2.資源參數(shù)。這些參數(shù)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。在程式設(shè)計中，對資源參數(shù)不允許超范圍使用。

3.應(yīng)用參數(shù)。這些應(yīng)用參數(shù)常表現(xiàn)為一些單片機、功能單元的應(yīng)用條件。如E2PROM的擦寫次數(shù)與資料存儲時間等應(yīng)用參數(shù)界限。

4.過程參數(shù)。指系統(tǒng)運行中的有序變化的參數(shù)。

三、如何解決單片機的抗干擾性問題

防止干擾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能力夠不夠強了。單片機干擾常見的現(xiàn)象就是復(fù)位；至于程序跑飛，其實也可以用軟件陷阱和看門狗將程序拉回到復(fù)位狀態(tài)；所以單片機軟件抗干擾重要的是處理好復(fù)位狀態(tài)。一般單片機都會有一些標(biāo)志寄存器，可以用來判斷復(fù)位原因；另外你也可以自己在RAM中埋一些標(biāo)志。在每次程序復(fù)位時，通過判斷這些標(biāo)志，可以判斷出不同的復(fù)位原因；還以根據(jù)不同的標(biāo)志直接跳到相應(yīng)的程序。這樣可以使程序運行有連續(xù)性，用戶在使用時也不會察覺到程序被重新復(fù)位過。

四、 如何測試單片機系統(tǒng)的可靠性

當(dāng)一個單片機系統(tǒng)設(shè)計完成，對于不同的單片機系統(tǒng)產(chǎn)品會有不同的測試項目和方法，但是有一些是必須測試的：

1.測試單片機軟件功能的完善性。這是針對所有單片機系統(tǒng)功能的測試，測試軟件是否寫的正確完整。

2.上電、掉電測試。在使用中用戶必然會遇到上電和掉電的情況，可以進(jìn)行多次開關(guān)電源，測試單片機系統(tǒng)的可靠性。

3.老化測試。測試長時間工作情況下，單片機系統(tǒng)的可靠性。必要的話可以放置在高溫，高壓以及強電磁干擾的環(huán)境下測試。

4、ESD和EFT等測試。

Electro-Static discharge（ESD）的意思是“靜電釋放”。ESD是20世紀(jì)中期以來形成的以研究靜電的產(chǎn)生、危害及靜電防護(hù)等的學(xué)科。因此，國際上習(xí)慣將用于靜電防護(hù)的器材統(tǒng)稱為ESD，中文名稱為靜電阻抗器。

EFT，是“Electronic Funds Transfer”的縮寫含義為“電子資金轉(zhuǎn)賬”。EFT是計算機在銀行業(yè)務(wù)中得到應(yīng)用后，銀行利用計算機、終端機、電子信息網(wǎng)絡(luò)等電子通訊設(shè)備建立的高速劃撥資金的電子支付系統(tǒng)。

可以使用各種干擾模擬器來測試單片機系統(tǒng)的可靠性。例如使用靜電模擬器測試單片機系統(tǒng)的抗靜電ESD能力；使用突波雜訊模擬器進(jìn)行快速脈沖抗干擾EFT測試等等。

還可以模擬人為使用中，可能發(fā)生的破壞情況。例如用人體或者衣服織物故意摩擦單片機系統(tǒng)的接觸端口，由此測試抗靜電的能力。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能力等。