我們學(xué)習(xí)單片機的目的就是為了進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)的開發(fā),學(xué)好單片機首先要有一個整體認(rèn)識。

下面將簡要介紹一下單片機應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)流程。

單片機產(chǎn)品開發(fā)流程

這里分享一種常見的開發(fā)流程,如圖所示:

單片機系統(tǒng)開發(fā)流程

1.明確任務(wù)

分析和了解項目的總體要求,并綜合考慮系統(tǒng)使用環(huán)境、可靠性要求、可維護(hù)性及產(chǎn)品的成本等因素,制定出可行的性能指標(biāo)。

2.劃分軟、硬件功能

單片機系統(tǒng)由軟件和硬件兩部分組成。在應(yīng)用系統(tǒng)中,有些功能既可由硬件來實現(xiàn),也可以用軟件來完成。硬件的使用可以提高系統(tǒng)的實時性和可靠性;使用軟件實現(xiàn),可以降低系統(tǒng)成本,簡化硬件結(jié)構(gòu)。因此在總體考慮時,必須綜合分析以上因素,合理地制定硬件和軟件任務(wù)的比例。

3.確定希望使用的單片機及其他關(guān)鍵部件

根據(jù)硬件設(shè)計任務(wù),選擇能夠滿足系統(tǒng)需求并且性價比高的單片機及其他關(guān)鍵器件,如A/D、D/A轉(zhuǎn)換器、傳感器、放大器等,這些器件需要滿足系統(tǒng)精度、速度以及可靠性等方面的要求。

4.硬件設(shè)計

根據(jù)總體設(shè)計要求,以及選定的單片機及關(guān)鍵器件,利用Protel等軟件設(shè)計出應(yīng)用系統(tǒng)的電路原理圖。

5.軟件設(shè)計

在系統(tǒng)整體設(shè)計和硬件設(shè)計的基礎(chǔ)上,確定軟件系統(tǒng)的程序結(jié)構(gòu)并劃分功能模塊,然后進(jìn)行各模塊程序設(shè)計。

單片機程序設(shè)計語言可分為三類:

? 機器語言 :又稱為二進(jìn)制目標(biāo)代碼,是CPU硬件*能夠直接識別的語言(在設(shè)計CPU時就已經(jīng)確定其代碼的含義)。人們要計算機所執(zhí)行的所有操作,*終都必須轉(zhuǎn)換成為相應(yīng)的機器語言由CPU識別、控制執(zhí)行。CPU系列不同,其機器語言代碼的含義也不盡相同。

? 匯編語言 :由于機器語言必須轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制代碼描述,不便于記憶、使用和直接編寫程序,為此產(chǎn)生了與機器語言相對應(yīng)的匯編語言。用匯編語言編寫的程序執(zhí)行速度快,占用存儲單元少,效率高。

? 高級語言 :高級語言具有很好的可讀性,使程序的編寫和操作都十分方便,目前廣泛使用的高級語言是C51。

匯編語言和高級語言都必須被翻譯成機器語言之后才能被CPU識別。

6.仿真調(diào)試

軟件和硬件設(shè)計結(jié)束后,需要進(jìn)行進(jìn)行進(jìn)入兩者的整合調(diào)試階段。為避免浪費資源,在生成實際電路板之前,可以利用Keil C51和Proteus軟件進(jìn)行系統(tǒng)仿真,出現(xiàn)問題可以及時修改。

7.系統(tǒng)調(diào)試

完成系統(tǒng)仿真后,利用Protel等繪圖軟件,根據(jù)電路原理圖繪制PCB(Printed Circuit Board)印刷電路板圖,然后將PCB圖交給相關(guān)廠商生產(chǎn)電路板。拿到電路板后,為便于更換器件和修改電路,可首先在電路板上焊接所需芯片插座,并利用編程器將程序?qū)懭雴纹瑱C。

接下來將單片機及其他芯片插到相應(yīng)的芯片插座中,接通電源及其他輸入、輸出設(shè)備,進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào),直至調(diào)試成功。

8.測試修改、用戶試用

經(jīng)測試檢驗符合要求后,將系統(tǒng)交給用戶試用,對于出現(xiàn)的實際問題進(jìn)行修改完善,系統(tǒng)開發(fā)完成。

單片機學(xué)習(xí)方法探討

單片機學(xué)習(xí)的過程應(yīng)該是一個循序漸進(jìn)、不斷學(xué)習(xí)、不斷積累的過程,大致分為三個階段。

一階段:

掌握開發(fā)單片機的必備基礎(chǔ)知識。

首先是熟練掌握單片機的基本原理,雖然現(xiàn)在單片機廠商眾多,但各家單片機的基本結(jié)構(gòu)和原理都比較相近,例如內(nèi)核結(jié)構(gòu)、內(nèi)存分配、中斷處理、定時計數(shù)、串行通信、端口復(fù)用等一些*基本的概念和原理。

除此之外,我們還需要學(xué)習(xí)模擬電子、數(shù)字電子、C語言程序開發(fā)以及原理圖和PCB(Printed Circuit Board,印刷電路板)設(shè)計等知識。只有扎實的掌握了這些知識,在進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)的時候,才能順利地進(jìn)行原理設(shè)計、PCB布板、程序編寫、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)等工作。

二階段:

在掌握好一款單片機原理和應(yīng)用的基礎(chǔ)上,開始學(xué)習(xí)其他各家單片機,了解其獨有的功能和特點。

例如實際工作中若客戶要求低成本,那我們可以選用和泰、義隆、華邦等這類臺灣芯片;如果客戶要求工業(yè)級的性能,那么*好從PIC、NEC、飛思卡爾、NXP等這些歐美和日式單片機中選擇;若要進(jìn)行功耗的開發(fā),選用MSP430系列應(yīng)該有一定優(yōu)勢;在進(jìn)行測量儀器設(shè)計的時候,C8051和AduC842這類數(shù)?；旌闲酒诛@得比較實用。

另外,平時要注意技術(shù)積累。在項目開發(fā)過程中將一些常用的接口程序和控制算法整理成模塊或者函數(shù),日后若在其他的項目開發(fā)中有同樣或者接近的需求時,原程序可以直接或者進(jìn)行少量改動后使用,這樣一來會節(jié)約大量開發(fā)成本。

三階段:

在實際的項目開發(fā)過程中,不斷深入研究單片機應(yīng)用技術(shù),不斷積累應(yīng)用行業(yè)的專業(yè)知識。

有了扎實的單片機應(yīng)用相關(guān)的基礎(chǔ)知識,并且熟悉掌握了幾款不同類型單片機的開發(fā)方法后,對于各種實際的應(yīng)用項目,往往還需要理解和掌握外圍電路相關(guān)的原理和分析方法,并結(jié)合實際的應(yīng)用背景,綜合考慮各種因素,才能設(shè)計出性能*優(yōu)、結(jié)構(gòu)*合理的單片機應(yīng)用系統(tǒng)。