單片機編程基礎知識問(wèn)答

1. C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言在開(kāi)發(fā)單片機時(shí)各有哪些優(yōu)缺點(diǎn)?

答：匯編語(yǔ)言是一種用文字助記符來(lái)表示機器指令的符號語(yǔ)言，是最接近機器碼的一種語(yǔ)言。其主要優(yōu)點(diǎn)是占用資源少、程序執行效率高。但是不同的CPU，其匯編語(yǔ)言可能有所差異，所以不易移植。

C語(yǔ)言是一種結構化的高級語(yǔ)言。其優(yōu)點(diǎn)是可讀性好，移植容易，是普遍使用的一種計算機語(yǔ)言。缺點(diǎn)是占用資源較多，執行效率沒(méi)有匯編高。

對于目前普遍使用的RISC架構的8bit MCU來(lái)說(shuō)，其內部ROM、RAM、STACK等資源都有限，如果使用C語(yǔ)言編寫(xiě)，一條C語(yǔ)言指令編譯后，會(huì )變成很多條機器碼，很容易出現ROM空間不夠、堆棧溢出等問(wèn)題。而且一些單片機廠(chǎng)家也不一定能提供C編譯器。而匯編語(yǔ)言，一條指令就對應一個(gè)機器碼，每一步執行什幺動(dòng)作都很清楚，并且程序大小和堆棧調用情況都容易控制，調試起來(lái)也比較方便。所以在單片機開(kāi)發(fā)中，我們還是建議采用匯編語(yǔ)言比較好。

如果對單片機C語(yǔ)言有興趣，HOLTEK的單片機就有提供C編譯器，可以到HOLTEK的網(wǎng)站免費下載使用。

2. C或匯編語(yǔ)言可以用于單片機，C++能嗎?

答：在單片機開(kāi)發(fā)中，主要是匯編和C，沒(méi)有用C++的。

3. 搞單片機開(kāi)發(fā)，一定要會(huì )C嗎?

答：匯編語(yǔ)言是一種用文字助記符來(lái)表示機器指令的符號語(yǔ)言，是最接近機器碼的一種語(yǔ)言。其主要優(yōu)點(diǎn)是占用資源少、程序執行效率高。但是不同的CPU，其匯編語(yǔ)言可能有所差異，所以不易移植。

對于目前普遍使用的RISC架構的8bit MCU來(lái)說(shuō)，其內部ROM、RAM、STACK等資源都有限，如果使用C語(yǔ)言編寫(xiě)，一條C語(yǔ)言指令編譯后，會(huì )變成很多條機器碼，很容易出現ROM空間不夠、堆棧溢出等問(wèn)題。而且一些單片機廠(chǎng)家也不一定能提供C編譯器。而匯編語(yǔ)言，一條指令就對應一個(gè)機器碼，每一步執行什么動(dòng)作都很清楚，并且程序大小和堆棧調用情況都容易控制，調試起來(lái)也比較方便。所以在資源較少單片機開(kāi)發(fā)中，我們還是建議采用匯編語(yǔ)言比較好。

而C語(yǔ)言是一種編譯型程序設計語(yǔ)言，它兼顧了多種高級語(yǔ)言的特點(diǎn)，并具備匯編語(yǔ)言的功能。C語(yǔ)言有功能豐富的庫函數、運算速度快、編譯效率高、有良好的可移植性，而且可以直接實(shí)現對系統硬件的控制。C語(yǔ)言是一種結構化程序設計語(yǔ)言，它支持當前程序設計中廣泛采用的由頂向下結構化程序設計技術(shù)。此外，C語(yǔ)言程序具有完善的模塊程序結構，從而為軟件開(kāi)發(fā)中采用模塊化程序設計方法提供了有力的保障。因此，使用C語(yǔ)言進(jìn)行程序設計已成為軟件開(kāi)發(fā)的一個(gè)主流。用C語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)目標系統軟件，會(huì )大大縮短開(kāi)發(fā)周期，且明顯地增加軟件的可讀性，便于改進(jìn)和擴充，從而研制出規模更大、性能更完備的系統。

綜上所述，用C語(yǔ)言進(jìn)行單片機程序設計是單片機開(kāi)發(fā)與應用的必然趨勢。所以作為一個(gè)技術(shù)全面并涉足較大規模的軟件系統開(kāi)發(fā)的單片機開(kāi)發(fā)人員最好能夠掌握基本的C語(yǔ)言編程。

4. 當開(kāi)發(fā)一個(gè)較復雜而又開(kāi)發(fā)時(shí)間短的項目時(shí)，用C還是用匯編開(kāi)發(fā)好?

答：對于復雜而開(kāi)發(fā)時(shí)間緊的項目時(shí)，可以采用C語(yǔ)言，但前提是要求對該MCU系統的C語(yǔ)言和C編譯器非常熟悉，特別要注意該C編譯系統所能支持的數據類(lèi)型和算法。雖然C語(yǔ)言是最普遍的一種高級語(yǔ)言，但不同的MCU廠(chǎng)家其C語(yǔ)言編譯系統是有所差別的，特別是在一些特殊功能模塊的操作上。如果對這些特性不了解，那調試起來(lái)就有的煩了，到頭來(lái)可能還不如用匯編來(lái)的快。

5. 在教學(xué)中要用到8088和196芯片單片機教材，請問(wèn)那里可以找到關(guān)于這方面的書(shū)或資料?

答：有關(guān)這方面的教材，大學(xué)里常用的一本是《IBM-PC匯編語(yǔ)言程序設計》清華大學(xué)出版社出版的，在網(wǎng)上以及書(shū)店都是可以找到的，另外網(wǎng)上還可以搜索到很多其他的教材如：《微機原理及匯編語(yǔ)言教程》(楊延雙 張曉冬 等編著(zhù) )和《16/32 位微機原理、匯編語(yǔ)言及接口技術(shù)》(作者： 鐘曉捷 陳濤 ，機械工業(yè)出版社 出版)等，可以在較大型的科技書(shū)店里查找或者直接從網(wǎng)上訂購。

6. 初學(xué)者到底是應該先學(xué)C還是匯編?

答：對于單片機的初學(xué)者來(lái)說(shuō)，應該從匯編學(xué)起。因為匯編語(yǔ)言是最接近機器碼的一種語(yǔ)言，可以加深初學(xué)者對單片機各個(gè)功能模塊的了解，從而打好扎實(shí)的基礎。

7. 我是一名武漢大學(xué)電子科技大3的學(xué)生，學(xué)了電子線(xiàn)路、數字邏輯、匯編和接口、C語(yǔ)言，但是總是感覺(jué)很迷茫，覺(jué)好象什么都不會(huì )。怎么辦?

答：大學(xué)過(guò)程是一個(gè)理論過(guò)程，實(shí)踐的機會(huì )比較少，往往會(huì )造成理論與實(shí)踐相脫節，這是國內大學(xué)教育系統的通病，不過(guò)對于學(xué)生來(lái)說(shuō)切不可好高騖遠。一般從大三會(huì )開(kāi)始接觸到一些專(zhuān)業(yè)課程，電子相關(guān)專(zhuān)業(yè)會(huì )開(kāi)設相關(guān)的單片機應用課程并且會(huì )有簡(jiǎn)單的實(shí)驗項目，那么要充分把握實(shí)驗課的機會(huì )，多多地實(shí)際上機操作練習。平時(shí)可以多看看相關(guān)的電子技術(shù)雜志網(wǎng)站，看看別人的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗，硬件設計方案以及他人的軟件設計經(jīng)驗。有可能的話(huà)，還可以參加一些電子設計大賽，借此機會(huì )2--3個(gè)人合作做一個(gè)完整系統，會(huì )更有幫助。到了大四畢業(yè)設計階段，也可以選擇相關(guān)的課題作些實(shí)際案例增長(cháng)經(jīng)驗。做什么事情都有個(gè)經(jīng)驗的積累過(guò)程，循序漸進(jìn)。

8. 請問(wèn)作為學(xué)生，如何學(xué)好單片機?

答：學(xué)習好單片機，最主要的是實(shí)踐，在實(shí)踐中增長(cháng)經(jīng)驗。在校學(xué)生的話(huà)，實(shí)踐機會(huì )的確會(huì )比較少，但是有機會(huì )的話(huà)，可以畢業(yè)實(shí)習選擇相關(guān)的課題，這樣就可以接觸到實(shí)際的項目。而且如果單片機微機原理是一門(mén)主課的話(huà)，相信學(xué)校會(huì )安排比較多的實(shí)踐上機機會(huì )。有能力的話(huà)，可以找一些相關(guān)兼職工作做做，會(huì )更有幫助。而且單片機開(kāi)發(fā)應用需要軟硬件結合，所以不能只滿(mǎn)足于編程技巧如何完美，平時(shí)也要注意硬件知識的積累，多上上電子論壇網(wǎng)站，買(mǎi)一些相關(guān)雜志?？赡艿脑?huà)，可以到電子市場(chǎng)去買(mǎi)一些小零件，自己搭一個(gè)小系統讓它工作起來(lái)。

HOTLEK的單片機是RISC結構的8位單片機，它可以廣泛應用在家用電器、安全系統、掌上游戲等方面。大概來(lái)說(shuō)可以分成I/O型單片機、LCD型單片機、A/D型單片機、A/D with LCD型單片機等等。

9. 如何才能才為單片機的高手啊?

答：要成為單片機高手，應該多實(shí)踐，時(shí)常關(guān)注單片機的發(fā)展趨勢;經(jīng)常上一些相關(guān)網(wǎng)站，從那里可以找到許多有用的資料。

10. 女性是否適合單片機軟件編程這個(gè)行業(yè)?

答：要根據自己的興趣，配合自己對軟件編程的耐性，男女皆適合這個(gè)行業(yè)。

12. 8位機還能延續多久!

答：以現在MCU產(chǎn)品主力還是在8位領(lǐng)域，主要應用于汽車(chē)應用、消費性電子、電腦及PC周邊、電信與通訊、辦公室自動(dòng)化、工業(yè)控制等六大市場(chǎng)，其中車(chē)用市場(chǎng)多在歐、美地區，而亞太地區則以消費性電子為主， 并以量大低單價(jià)為產(chǎn)品主流，目前16位MCU與8位產(chǎn)品，還有相當幅度的價(jià)差，新的應用領(lǐng)域也仍在開(kāi)發(fā)，業(yè)界預計，至少在2005年前8位的MCU仍是MCU產(chǎn)品的主流。

13. 學(xué)習ARM及嵌入式系統是否比學(xué)習其它一般單片機更有使用前景?對于一個(gè)初學(xué)者應當具備哪些相關(guān)知識?

答：一般在8位單片機與ARM方面的嵌入式系統是有層次上的差別，ARM適用于系統復雜度較大的高級產(chǎn)品，如PDA、手機等應用。而8位單片機因架構簡(jiǎn)單，硬件資源相對較少，適用于一般的工業(yè)控制、消費性家電等等。對于一個(gè)單片機方面的軟件編程初學(xué)者，應以HOLTEK系列或8051等8位單片機來(lái)做入門(mén)練習。而初學(xué)者應當具備軟件編程相關(guān)知識，單片機一般軟件編程是以匯編語(yǔ)言為主，各家有各家的語(yǔ)法，但大都以RISC的MCU架構為主，其中 RISC (Reduced Instruction Set Computer) 代表MCU的所有指令。都是利用一些簡(jiǎn)單的指令組成的，簡(jiǎn)單的指令代表 MCU 的線(xiàn)路可以盡量做到最佳化，而提高執行速率。另外初學(xué)者要具備單片機I/O接口的應用知識，這在于周邊應用電路及各種元器件的使用，須配合自己所學(xué)的電子學(xué)及電路學(xué)等。

14. 符合44PIN的80系列8位單片機的MCU有哪些?

答：符合44PIN的80系列8位單片機有Z8674312FSC、Z86E2112FSC、Z86E2116FSC。

15. 請介紹一下MCU的測試方法。

答： MCU從生產(chǎn)出來(lái)到封裝出貨的每個(gè)不同的階段會(huì )有不同的測試方法，其中主要會(huì )有兩種：中測和成測。

所謂中測即是WAFER的測試，它會(huì )包含產(chǎn)品的功能驗證及AC、DC的測試。項目相當繁多，以HOLTEK產(chǎn)品為例最主要的幾項如下：

接續性測試：檢測每一根I/OPIN內接的保護用二極管是否功能無(wú)誤。

功能測試：以產(chǎn)品設計者所提供測試資料(TEST PATTERN)灌入IC，檢查其結果是否與當時(shí)SIMULATION時(shí)狀態(tài)一樣。

STANDBY電流測試：測量IC處于HALT模式時(shí)即每一個(gè)接點(diǎn)(PAD)在1態(tài)0態(tài)或Z態(tài)保持不變時(shí)的漏電流是否符合最低之規格。

耗電測試：整顆IC的靜態(tài)耗電與動(dòng)態(tài)耗電。

輸入電壓測試：測量每個(gè)輸入接腳的輸入電壓反應特性。

輸出電壓測試：測量每個(gè)輸出接腳的輸出電壓位準。

相關(guān)頻率特性(AC)測試，也是通過(guò)外灌一定頻率，從I/O口來(lái)看輸出是否與之匹配。

為了保證IC生產(chǎn)的長(cháng)期且穩定品質(zhì)，還會(huì )做產(chǎn)品的可靠性測試，這些測試包括ESD測試，LATCH UP測試，溫度循環(huán)測試，高溫貯存測試，濕度貯存測試等。

成測則是產(chǎn)品封裝好后的測試，即PACKAGE測試。即是所有通過(guò)中測的產(chǎn)品封裝后的測試，方法主要是機臺自動(dòng)測試，但測試項目仍與WAFER TEST相同。PACKAGE TEST的目的是在確定IC在封裝過(guò)程中是否有任何損壞。

16. 能否利用單片來(lái)檢測手機電池的充放電時(shí)間及充放電時(shí)的電壓電流變化，并利用一個(gè)I/O端口使檢測結果在電腦上顯示出來(lái)?

答：目前市場(chǎng)上的各類(lèi)智能充電器，大部分都采用MCU進(jìn)行充電電流和電壓的控制。至于要在電腦上顯示，好象并不實(shí)用，可能只有在一些專(zhuān)門(mén)的電池檢測儀器中才會(huì )用到;對于一般的手機用戶(hù)來(lái)說(shuō)，誰(shuí)會(huì )在充電時(shí)還需要用一臺電腦來(lái)做顯示呢?要實(shí)現單片機與電腦的連接，最簡(jiǎn)單的方式就是采用串口通訊，但需要加一顆RS-232芯片。

17. 在A(yíng)RM編程中又應當如何?

答：就以嵌入式系統觀(guān)念為例，一般嵌入式處理器可以分為三類(lèi)：嵌入式微處理器、嵌入式微控制器、嵌入式DSP(Digital Signal Processor)。

嵌入式微處理器就是和通用計算機的微處理器對應的CPU。在應用中，一般是將微處理器裝配在專(zhuān)門(mén)設計的電路板上，在母板上只保留和嵌入式相關(guān)的功能即可，這樣可以滿(mǎn)足嵌入式系統體積小和功耗低的要求。目前的嵌入式處理器主要包括：PowerPC、Motorola 68000、ARM系列等等。

嵌入式微控制器又稱(chēng)為單片機，它將CPU、存儲器(少量的RAM、ROM或兩者都有)和其它接口I/O封裝在同一片集成電路里。常見(jiàn)的有HOLTEK MCU系列、Microchip MCU系列及8051等。

嵌入式DSP專(zhuān)門(mén)用來(lái)處理對離散時(shí)間信號進(jìn)行極快的處理計算，提高編譯效率和執行速度。在數字濾波、FFT(Fast Fourier Transform)、頻譜分析、圖像處理的分析等領(lǐng)域，DSP正在大量進(jìn)入嵌入式市場(chǎng)。

18. MCU在射頻控制時(shí)，MCU的時(shí)鐘(晶振)、數據線(xiàn)會(huì )輻射基頻或基頻的倍頻，被低噪放LNA放大后進(jìn)入混頻，出現帶內的Spur，無(wú)法濾除。除了用layout、選擇低輻射MCU的方法可以減少一些以外，還有什么別的方法?

答：在設計高頻電路用電路板有許多注意事項，尤其是GHz等級的高頻電路，更需要注意各電子組件pad與印刷pattern的長(cháng)度對電路特性所造成的影響。最近幾年高頻電路與數位電路共享相同電路板，構成所謂的混載電路系統似乎有增加的趨勢，類(lèi)似如此的設計經(jīng)常會(huì )造成數位電路動(dòng)作時(shí)，高頻電路卻發(fā)生動(dòng)作不穩定等現象，其中原因之一是數位電路產(chǎn)生的噪訊，影響高頻電路正常動(dòng)作所致。為了避免上述問(wèn)題除了設法分割兩電路block之外，設計電路板之前充分檢討設計構想，才是根本應有的手法，基本上設計高頻電路用電路板必需掌握下列三大原則：

高質(zhì)感。

不可取巧。

不可倉促搶時(shí)間。

以下是設計高頻電路板的一些建議：

(1)印刷pattern的長(cháng)度會(huì )影響電路特性。尤其是傳輸速度為GHz高速數位電路的傳輸線(xiàn)路，通常會(huì )使用strip line，同時(shí)藉由調整配線(xiàn)長(cháng)度補正傳輸延遲時(shí)間，其實(shí)這也意味著(zhù)電子組件的設置位置對電路特性具有絕對性的影響。

(2)Ground作大better。銅箔面整體設置ground層，而連接via的better ground則是高頻電路板與高速數位電路板共同的特征，此外高頻電路板最忌諱使用幅寬細窄的印刷pattern描繪ground。

(2)電子組件的ground端子，以最短的長(cháng)度與電路板的ground連接。具體方法是在電子組件的ground端子pad附近設置via，使電子組件能以最短的長(cháng)度與電路板的ground連接。

(3)信號線(xiàn)作短配線(xiàn)設計。不可任意加大配線(xiàn)長(cháng)度，盡量縮短配線(xiàn)長(cháng)度。

(4)減少電路之間的結合。尤其是filter與amplifier輸出入之間作電路分割非常重要，它相當于audio電路的cross talk對策。

(5)MCU回路Layout考量：震蕩電路僅可能接近IC震蕩腳位;震蕩電路與VDD VSS保持足夠的距離;震蕩頻率大于1MHz時(shí)不需加 osc1 osc2 電容;電源與地間要最短位置并盡量拉等寬與等距的線(xiàn)，于節點(diǎn)位置加上104/103/102等陶瓷電容。

19. Intel系列的96單片機80c196KB開(kāi)發(fā)系統時(shí)，都有那些注意事項?

答：一個(gè)即時(shí)系統的軟體由即時(shí)操作系統加上應用程序構成。應用程序與作業(yè)系統的接口通過(guò)系統調用來(lái)實(shí)現。用80C196KB作業(yè)系統的MCU，只能用內部RAM作為T(mén)CB和所有系統記憶體(含各種控制表)以及各個(gè)任務(wù)的工作和資料單元。因此一定要注意以下幾點(diǎn)：

(1)對各個(gè)任務(wù)分配各自的堆迭區，該堆迭區既作為任務(wù)的工作單元，也作為任務(wù)控制塊的保護單元。

(2)系統的任務(wù)控制塊只存放各任務(wù)的堆迭指標，而任務(wù)的狀態(tài)均存放于任務(wù)椎棧中。在一個(gè)任務(wù)退出運行時(shí)，通過(guò)中斷把它的狀態(tài)進(jìn)棧，然后把它的堆迭指標保存于系統的TCB中;再根據優(yōu)先取出優(yōu)先順序最高的已就緒任務(wù)的堆迭指標SP映象值送入SP中;最后執行中斷返回指令轉去執行新任務(wù)。

(3)各任務(wù)的資料和工作單元盡量用堆迭實(shí)現，這樣可以允許各任務(wù)使用同一個(gè)子程序。使用堆迭實(shí)現參數傳遞并作為工作單元，而不使用絕對地址的RAM，可實(shí)現可重入子程序。該子程序既可為各個(gè)任務(wù)所調用，也可實(shí)現遞回調用。

20. 在demo板上采樣電壓時(shí)，不穩定，采樣結果有波動(dòng)，如何消除?

答：一般來(lái)說(shuō)，仿真器都是工作在一個(gè)穩壓的環(huán)境(通常為5V)。如果用仿真器的A/D時(shí)，要注意其A/D參考電壓是由仿真器內部給出，還是需要外部提供。A/D轉換需要一個(gè)連續的時(shí)鐘周期，所以在仿真時(shí)不能用單步調試的方法，否則會(huì )造成A/D采樣值不準。至于A(yíng)/D采樣不穩定，可以在A(yíng)/D輸入口加一電容，起到濾波作用;在軟件處理時(shí)采用中值濾波的方法。