單片機(jī)應(yīng)用編程基礎(chǔ)知識(shí)問題

27. 從51轉(zhuǎn)到ARM會(huì)有困難嗎?

答：從51轉(zhuǎn)到ARM，其實(shí)編程之類的原理都是一樣的，但是要注意的是ARM是一個(gè)RISC的架構(gòu)，在ARM的應(yīng)用開放源代碼的程序很多，要想提高自己，就要多看別人的程序，linux，uc/os-II等等這些都是很好的源碼。

28. 我學(xué)過MCS51單片機(jī)教材，很有興趣，但缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，手頭沒有任何道具可供演練，資金又有限，請(qǐng)問該怎么辦?

答：在沒有任何條件進(jìn)行實(shí)踐時(shí)，如果真的有興趣，可以下載一些具有軟件仿真功能仿真軟件進(jìn)行一些編程，像一些做得比較好的51仿真軟件應(yīng)該具有這種功能。HOLTEK的仿真軟件HT-IDE3000也具有相應(yīng)的功能，同時(shí)它還具有LCD軟件仿真，周邊電路的軟件仿真。同時(shí)可以到一些電子市場(chǎng)去購買一些簡(jiǎn)單器件自己練習(xí)搭一下電路以加強(qiáng)硬件方面的知識(shí)。

29. 如果已經(jīng)有了針對(duì)某MCU的C實(shí)現(xiàn)的某個(gè)算法，保持框架不變，對(duì)核心的部分用匯編優(yōu)化，有沒有一些比較通用的原則?

答：每個(gè)人的編程都有自己的風(fēng)格與習(xí)慣，如果要利用別人的程序，在其中修修改改，如果他的程序并沒有很好的模塊化的話，建議最好不要這幺做，否則本來預(yù)期達(dá)到事倍功半，說不定反而事半功倍了。要參考他人的程序當(dāng)然可以，但是首要是要看懂并理解他人程序的算法精髓，而不是在他的基礎(chǔ)上打補(bǔ)丁。而關(guān)于算法方面的優(yōu)化，可以購買一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的書籍，上面有比較詳細(xì)的說明。

30. 如果準(zhǔn)備估計(jì)一個(gè)算法的MIPS，有什么好的途徑?

答：算法的運(yùn)行時(shí)間是指一個(gè)算法在計(jì)算機(jī)上運(yùn)算所花費(fèi)的時(shí)間。它大致等于計(jì)算機(jī)執(zhí)行簡(jiǎn)單操作(如賦值操作，比較操作等)所需要的時(shí)間與算法中進(jìn)行簡(jiǎn)單操作次數(shù)的乘積。通常把算法中包含簡(jiǎn)單操作次數(shù)的多少叫做算法的時(shí)間復(fù)雜性。它是一個(gè)算法運(yùn)行時(shí)間的相對(duì)量度，一般用數(shù)量級(jí)的形式給出。度量一個(gè)程序的執(zhí)行時(shí)間通常有兩種方法：

? 一種是事后統(tǒng)計(jì)的方法。因?yàn)楹芏嘤?jì)算機(jī)內(nèi)部都有計(jì)時(shí)功能，不同算法的程序可通過一組或若干組相同的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以分辨優(yōu)劣。但這種方法有兩個(gè)缺陷：一是必須先運(yùn)行依據(jù)算法編制的程序;二是所得時(shí)間的統(tǒng)計(jì)量依賴于計(jì)算機(jī)的硬件、軟件等環(huán)境因素，有時(shí)容易掩蓋算法本身的優(yōu)劣。因此人們常常采用另一種事前分析估算的方法。

? 一種是事前分析估算的方法。一個(gè)程序在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)所消耗的時(shí)間取決于下列因素：

(1)依據(jù)的算法選用何種策略;

(2)問題的規(guī)模。例如求100以內(nèi)還是1000以內(nèi)的素?cái)?shù);

(3)書寫程序的語言。對(duì)于同一個(gè)算法，實(shí)現(xiàn)語言的級(jí)別越高，執(zhí)行效率就越低;

(4)編譯程序所產(chǎn)生的機(jī)器代碼的質(zhì)量。這個(gè)跟編譯器有關(guān);

(5)機(jī)器執(zhí)行指令的速度。

顯然，同一個(gè)算法用不同的語言實(shí)現(xiàn)，或者用不同的編譯程序進(jìn)行編譯，或者在不同的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，效率均不相同。這表明使用絕對(duì)的時(shí)間單位衡量算法的效率是不合適的。撇開這些與計(jì)算機(jī)硬件、軟件有關(guān)的因素，可以認(rèn)為一個(gè)特定算法"運(yùn)行工作量"的大小，只依賴于問題的規(guī)模(通常用整數(shù)量n表示)，或者說，它是問題規(guī)模的函數(shù)。

一個(gè)算法是由控制結(jié)構(gòu)(順序、分支和循環(huán)三種)和原操作(指固有數(shù)據(jù)類型的操作)構(gòu)成的，則算法時(shí)間取決于兩者的綜合效果。為了便于比較同一問題的不同算法，通常的做法是，從算法中選取一種對(duì)于所研究的問題(或算法類型)來說是基本運(yùn)算的原操作，以該基本操作重復(fù)執(zhí)行的次數(shù)作為算法的時(shí)間度量。

算法的MIPS有專門的一門學(xué)問，可以去好好參考相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)書籍。

31. 遙控的編解碼思路和設(shè)計(jì)流程是怎樣的?

答：一般來說完整的遙控碼分為頭碼、地址碼、數(shù)據(jù)碼和校驗(yàn)碼四個(gè)組成部分。頭碼根據(jù)不同的廠家各不相同，地址碼和數(shù)據(jù)碼都由邏輯“1”和邏輯“0”組成。編碼的設(shè)計(jì)目的，就是按照編碼規(guī)則發(fā)送不同的碼值。我們最常見的碼型有SONY、松下、NEC等廠家型號(hào)。遙控編碼芯片最常用的是在空調(diào)、DVD、車庫門等遙控器上。

設(shè)計(jì)編碼程序可以分為三個(gè)部分。

第一部分是了解碼型的特性。遙控碼的頭碼和地址碼(也稱為客戶碼)是固定不變的，數(shù)據(jù)碼和校驗(yàn)碼根據(jù)不同的鍵值而改變。

第二部分是計(jì)算發(fā)碼時(shí)間。遙控碼大部分都是由邏輯“1”和邏輯“0”組成，也就是由一串固定占空比、固定周期的方波所組成。通常這些方波的周期是毫秒甚至微秒等級(jí)，需要在時(shí)間上計(jì)算的比較精確。所以選擇發(fā)碼單片機(jī)型號(hào)的時(shí)候，就要考慮到單片機(jī)的運(yùn)行速度是不是夠快，以及程序運(yùn)行時(shí)間夠不夠。

第三部分就是程序的編寫。選定單片機(jī)型號(hào)之后，開始設(shè)計(jì)程序流程。一般來說我們使用I/O口就可以做發(fā)碼的輸出端口。發(fā)碼程序一般由幾個(gè)子程序組成，頭碼子程序、邏輯1子程序，邏輯0子程序以及校驗(yàn)碼的算法子程序。一旦我們得到要發(fā)送碼的命令后，首先調(diào)用頭碼子程序，然后根據(jù)客戶碼和鍵值調(diào)用邏輯1子程序或者邏輯0子程序，最后調(diào)用校驗(yàn)碼算法子程序輸出校驗(yàn)碼。

HOLTEK公司的HT48CA0/HT48RA0、HT48CA3/HT48RA3和HT48CA6是專為遙控器設(shè)計(jì)的單片機(jī)，它們具有專門紅外輸出口，可以實(shí)現(xiàn)絕大部分發(fā)碼的要求。

設(shè)計(jì)解碼程序也可以分為三部分。

第一部分了解編碼波形特性。從分析編碼的高、低脈沖寬度入手，了解邏輯“1”和邏輯“0”的波形占空比、周期。了解頭碼的特性。

第二部分確定接收方式。一般我們可以用I/O口查詢方法或者INT口中斷響應(yīng)方法來接收編碼。這兩者的區(qū)別是I/O口查詢方式比較耗費(fèi)單片機(jī)的運(yùn)行時(shí)間資源，需要不斷的去偵測(cè)I/O的電平變化，以免漏掉有效的碼值;而INT口中斷接收方式則比較節(jié)省資源，當(dāng)外部有電平變化時(shí)，單片機(jī)才需要去處理，不需要時(shí)刻進(jìn)行偵測(cè)。但是INT口中斷接收方式不能辨別相同周期不同占空比的波形特性，當(dāng)編碼所攜帶的邏輯“1”和邏輯“0”具有這種特性時(shí)，就無法通過INT口中斷接收方式來辨別了，因?yàn)镮NT中斷只是在上升沿或者下降沿的時(shí)候才觸發(fā)。

第三部分將接收的碼值存儲(chǔ)并分析執(zhí)行。根據(jù)判斷高低電平的寬度(定時(shí)器或者延時(shí))，可以得到碼值，也就是我們所說的解碼。一般我們連續(xù)收到3個(gè)相同的完整碼值，就確認(rèn)此碼的確被發(fā)出，并接收成功。當(dāng)解碼結(jié)束，根據(jù)碼值我們可以判斷出是哪個(gè)按鍵被按下，由此去執(zhí)行相對(duì)的按鍵功能。

HOLTEK公司的HT48以及HT49(帶LCD)系列單片機(jī)，都可以符合大多數(shù)解碼的任務(wù)。

32. 在學(xué)習(xí)單片機(jī)的過程中，如何理解預(yù)分頻，12時(shí)鐘模式(6時(shí)鐘模型)等概念?

答：預(yù)分頻器的英文是prescaler。它就是將輸入的頻率信號(hào)分頻，然后再輸出。HOLTEK公司有一款最基本的8位I/O型單片機(jī)HT48R05A-1，我們就以這款單片機(jī)為例說明。HT48R05A-1有一個(gè)8位向上計(jì)數(shù)的定時(shí)器Counter。系統(tǒng)時(shí)鐘Fsys(4MHz)進(jìn)入八階預(yù)分頻器(8-stage Prescaler)進(jìn)行分頻，再進(jìn)入定時(shí)計(jì)數(shù)器Counter計(jì)數(shù)。根據(jù)軟件設(shè)置，預(yù)分頻器可以將Fsys進(jìn)行2的n次方分頻(n=1~8)。舉例來說，如果軟件設(shè)置為預(yù)分頻器2分頻，那幺預(yù)分頻器輸出的頻率就是Fsys/2=2MHz，這個(gè)2MHz信號(hào)再進(jìn)入定時(shí)計(jì)數(shù)器Counter。

如果需要HT48R05A-1或者其它各類HOLTEK單片機(jī)的詳細(xì)資料.

12時(shí)鐘模式(6時(shí)鐘模型)應(yīng)該就是在MCS51系列中，12個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘為一個(gè)機(jī)器周期，2個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘為一個(gè)狀態(tài)，即一個(gè)機(jī)器周期有6個(gè)狀態(tài)。

33. A/D、D/A的采樣速率與其它單片機(jī)相比有什么優(yōu)勢(shì)?

答：HOLTEK A/D Tyep MCU內(nèi)嵌逐位逼近的A/D轉(zhuǎn)換電路，精度有8bit/9bit/10bit，A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間最快為76us。

至于D/A，一般是指PWM輸出，HOLTEK A/D Type MCU都帶有8bit的PWM輸出，但HOLTEK PWM的特點(diǎn)是其輸出頻率由系統(tǒng)頻率決定(既系統(tǒng)頻率選定后，PWM頻率也就定了)，其占空比通過對(duì)[PWM]寄存器賦值進(jìn)行控制，不需要占用定時(shí)/計(jì)數(shù)器資源。

34. 采用AT89S51時(shí)，出現(xiàn)了按了復(fù)位按鈕，RAM中的數(shù)據(jù)被修改了。這是怎么回事?注：數(shù)據(jù)放在特殊寄存器之外。

答：如果是RESET腳的復(fù)位按鈕：一般MCU的RESET復(fù)位，其特殊寄存器會(huì)被重新初始化，而通用寄存器的值保持不變。

如果復(fù)位按鈕是電源復(fù)位：那就是MCU的上電復(fù)位，其特殊寄存器會(huì)被初始化，而通用寄存器的值是隨機(jī)數(shù)。

35. 將P2.7用來驅(qū)動(dòng)一個(gè)NPN三極管，中間串接了一個(gè)1K的電阻。問題是：當(dāng)我嘗試向P2.7寫’1’時(shí)，發(fā)現(xiàn)管腳只能輸出大約0.5V的一個(gè)電平。這個(gè)電路的使用得妥當(dāng)么?如何正確的使用IO功能?

答：是在仿真時(shí)遇到的問題，還是燒錄芯片后遇到的問題?

可以先將P2.7的外部電路斷開，測(cè)量輸出電壓是否正常。如果斷開后輸出電壓正常，那就說明P2.7的驅(qū)動(dòng)能力不夠，不能驅(qū)動(dòng)NPN三極管，應(yīng)該改用PNP三極管(一般在MCU應(yīng)用中，都采用PNP方式驅(qū)動(dòng))。如果斷開后輸出電壓還不正常，那有可能是仿真器(或芯片)已經(jīng)損壞。

36. 在做充電管理的時(shí)候，提高pwm的頻率往往以犧牲精度為代價(jià)，如果用的AT90S4433(avr)、78P458(elan)頻率分別做到16kHz(8bit)和32kHz(8bit)，而希望做到的是100kHz(8bit以上)，諸如atiny15那樣。怎么辦?

答：你所說的PWM是通過定時(shí)/計(jì)數(shù)器來控制其頻率和占空比的，所以要提高頻率，必然會(huì)降低精度。如果要提高PWM的頻率，只能通過提高系統(tǒng)振蕩頻率來解決。