如何快速掌握一款新的MCU

任何一款MCU，其基本原理和功能都是大同小異，所不同的只是其外圍功能模塊的配置及數量、指令系統等。對于指令系統，雖然形式上看似千差萬(wàn)別，但實(shí)際上只是符號的不同，其所代表的含義、所要完成的功能和尋址方式基本上是類(lèi)似的。因此，對于任何一款MCU，主要應從如下的幾個(gè)方面來(lái)理解和掌握：

* MCU的特點(diǎn)：要了解一款MCU，首先需要知道就是其ROM空間、RAM空間、IO口數量、定時(shí)器數量和定時(shí)方式、所提供的外圍功能模塊(Peripheral Circuit)、中斷源、工作電壓及功耗等等。

* 了解這些MCU Features后，接下來(lái)第一步就是將所選MCU的功能與實(shí)際項目開(kāi)發(fā)的要求的功能進(jìn)行對比，明確那些資源是目前所需要的，那些是本項目所用不到的。對于項目中需要用到的而所選MCU不提供的功能，則需要認真理解MCU的相關(guān)資料，以求用間接的方法來(lái)實(shí)現，例如，所開(kāi)發(fā)的項目需要與PC機COM口進(jìn)行通訊，而所選的MCU不提供UART口，則可以考慮用外部中斷的方式來(lái)實(shí)現;

* 對于項目開(kāi)發(fā)需要用到的資源，則需要對其Manua*進(jìn)行認真的理解和閱讀，而對于不需要的功能模塊則可以忽略或瀏覽即可。對于MCU學(xué)習來(lái)講，應用才是關(guān)鍵，也是最主要的目的。

* 明確了MCU的相關(guān)功能后，接下來(lái)就可以開(kāi)始編程了。對于初學(xué)者或初次使用此款MCU的設計者來(lái)說(shuō)，可能會(huì )遇到很多對MCU的功能描述不明確的地方，對于此類(lèi)問(wèn)題，可以通過(guò)兩種方法來(lái)解決，一種是編寫(xiě)特別的驗證程序來(lái)理解資料所述的功能;另一種則可以暫時(shí)忽略，程序設計中則按照自己目前的理解來(lái)編寫(xiě)，留到調試時(shí)去修改和完善。前一種方法適用于時(shí)間較寬松的項目和初學(xué)者，而后一種方法則適合于具有一定MCU開(kāi)發(fā)經(jīng)驗的人或項目進(jìn)度較緊迫的情況;

* 指令系統千萬(wàn)不要特別花時(shí)間去理解。指令系統只是一種邏輯描述的符號，只有在編程時(shí)根據自己的邏輯和程序的邏輯要求來(lái)查看相關(guān)的指令即可，而且隨著(zhù)編程的進(jìn)行，對指令系統也會(huì )越來(lái)越熟練，甚至可以不自覺(jué)地記憶下來(lái);

MCU的基本功能：

對于絕大多數MCU，下列功能是最普遍也是最基本的，針對不同的MCU，其描述的方式可能會(huì )有區別，但本質(zhì)上是基本相同的：

* Timer(定時(shí)器)：Timer的種類(lèi)雖然比較多，但可歸納為兩大類(lèi)：一類(lèi)是固定時(shí)間間隔的Timer，即其定時(shí)的時(shí)間是由系統設定的，用戶(hù)程序不可控制，系統只提供幾種固定的時(shí)間間隔給用戶(hù)程序進(jìn)行選擇，如32Hz，16Hz，8Hz等，此類(lèi)Timer在4位MCU中比較常見(jiàn)，因此可以用來(lái)實(shí)現時(shí)鐘、計時(shí)等相關(guān)的功能;另一類(lèi)則是Programmable Timer(可編程定時(shí)器)，顧名思義，該類(lèi)Timer的定時(shí)時(shí)間是可以由用戶(hù)的程序來(lái)控制的，控制的方式包括：時(shí)鐘源的選擇、分頻數(Prescale)選擇及預制數的設定等，有的MCU三者都同時(shí)具備，而有的則可能是其中的一種或兩種。此類(lèi)Timer應用非常靈活，實(shí)際的使用也千變萬(wàn)化，其中最常見(jiàn)的一種應用就是用其實(shí)現PWM輸出(具體的應用，后續會(huì )有特別的介紹)。由于時(shí)鐘源可以自由選擇，因此，此類(lèi)Timer一般均與Event Counter(事件計數器)合在一起;

* IO口：任何MCU都具有一定數量的IO口，沒(méi)有IO口，MCU就失去了與外部溝通的渠道。根據IO口的可配置情況，可以分為如下幾種類(lèi)型：

** 純輸入或純輸出口：此類(lèi)IO口有MCU硬件設計決定，只能是輸入或輸出，不可用軟件來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)的設定;

** 直接讀寫(xiě)IO口：如MCS-51的IO口就屬于此類(lèi)IO口。當執行讀IO口指令時(shí)，就是輸入口;當執行寫(xiě)IO口指令則自動(dòng)為輸出口;

** 程序編程設定輸入輸出方向的：此類(lèi)IO口的輸入或輸出由程序根據實(shí)際的需要來(lái)進(jìn)行設定，應用比較靈活，可以實(shí)現一些總線(xiàn)級的應用，如I2C總線(xiàn)，各種LCD、LED Driver的控制總線(xiàn)等;

** 對于IO口的使用，重要的一點(diǎn)必須牢記的是：對于輸入口，必須有明確的電平信號，確保不能浮空(可以通過(guò)增加上拉或下拉電阻來(lái)實(shí)現);而對于輸出口，其輸出的狀態(tài)電平必須考慮其外部的連接情況，應保證在Standby或靜態(tài)狀態(tài)下不存在拉電流或灌電流。

* 外部中斷：外部中斷也是絕大多數MCU所具有的基本功能，一般用于信號的實(shí)時(shí)觸發(fā)，數據采樣和狀態(tài)的檢測，中斷的方式由上升沿、下降沿觸發(fā)和電平觸發(fā)幾種。外部中斷一般通過(guò)輸入口來(lái)實(shí)現，若為IO口，則只有設為輸入時(shí)其中斷功能才會(huì )開(kāi)啟;若為輸出口，則外部中斷功能將自動(dòng)關(guān)閉(ATMEL的ATiny系列存在一些例外，輸出口時(shí)也能觸發(fā)中斷功能)。外部中斷的應用如下：

** 外部觸發(fā)信號的檢測：一種是基于實(shí)時(shí)性的要求，比如可控硅的控制，突發(fā)性信號的檢測等;而另一種情況則是省電的需要;

** 信號頻率的測量;為了保證信號不被遺漏，外部中斷是最理想的選擇;

** 數據的解碼：在遙控應用領(lǐng)域，為了降低設計的成本，經(jīng)常需要采用軟件的方式來(lái)對各種編碼數據進(jìn)行解碼，如Manchester和PWM編碼的解碼;

** 按鍵的檢測和系統的喚醒：對于進(jìn)入Sleep狀態(tài)的MCU，一般需要通過(guò)外部中斷來(lái)進(jìn)行喚醒，最基本的形式則是按鍵，通過(guò)按鍵的動(dòng)作來(lái)產(chǎn)生電平的變化;