如何成為單片機開發(fā)高手

單片機適用于電子玩具、工業(yè)控制、民用電器、機電一體化產(chǎn)品、航天航海等眾多領(lǐng)域，而單片機的應用開發(fā)不單是軟件的開發(fā)，其開發(fā)語言和硬件密切相關(guān)。所以只有開發(fā)者對單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常了解，才能編好軟件。而單片機的開發(fā)應用還涉及到硬件擴展接口和各類傳感器，更重要的是必須盡可能地了解各學科中適應單片機完成的控制項目以及控制過程。

掌握單片機的應用開發(fā)需要一個過程。首先必須掌握數(shù)字電路和模擬電路方面的知識，還必須學習單片機原理、硬件結(jié)構(gòu)、擴展接口和編程語言。初次開發(fā)時由于沒經(jīng)驗，可能要經(jīng)過多次反復才能完成項目。這時，你會得到較大的收獲和積累，表現(xiàn)在以下幾個方面：硬件設計方面的積累；

軟件設計方面的積累；

設計經(jīng)驗方面的積累。

硬件開發(fā)是單片機應用開發(fā)的基礎，軟件的開發(fā)是建立在硬件之上，軟硬件設計的巧妙結(jié)合是項目開發(fā)質(zhì)量保證的關(guān)鍵。在單片機硬件開發(fā)設計中應注意以下幾個方面：

單片機應用開發(fā)者必須學習應用最新單片機(MCU），新型的MCU的優(yōu)勢表現(xiàn)在時鐘頻率的進一步提高(從6MHz提高到33MHz)，指令執(zhí)行速度的提高(從12個機器周期到6個機器周期，甚至到1個機器周期），處理器相關(guān)功能的提高(如增加了數(shù)學處理、模糊控制等)，內(nèi)部程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器容量的進一步擴大(ROM擴到64K，RAM擴到2K），A/D和D/A轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部集成，LCD顯示等功能模塊的內(nèi)部集成，外部擴展功能的增強。如Philips的P89C884單片機內(nèi)部有64K FLASH(快閃存儲器）、3個計數(shù)器、33MHz時鐘、6個機器周期執(zhí)行一條指令、I2C總線、ISP/IAP等。

擴展接口的開發(fā)盡可能采用PSD、FPGA(或CPLD)等器件開發(fā)。這類器件都有開發(fā)平臺的支持，開發(fā)難度較小，開發(fā)出的硬件性能可靠、結(jié)構(gòu)緊湊、利于修改、保密性好。這種方法也是硬件接口開發(fā)的趨勢。如Altera公司生產(chǎn)的EPM7128S應用較廣，在中國市場也容易買到；WSI推出的新型可編程的單片機外圍器件PSD813F，把單片機外圍電路中的許多功能模塊組合在一起，為用戶提供體積更小、成本更低、開發(fā)更快的解決方案。

擴展了RS-232等標準串口以后，單片機可和PC機通信，對于眾多測控方面的人機對話、報表輸出、集成控制等功能進行優(yōu)勢互補。如果芯片支持1SP/IAP功能還可以進行在線仿真和遠程調(diào)試遠程軟件升級。例如，Dallas的1位總線接口、Philips的I2C總線等接口，均配有較多的專用擴展接口，接口擴展十分方便，所配軟件有標準模式，也較容易編寫。

C語言是普及最廣泛的程序設計語言，它既有高級語言的各種特點，又可對硬件進行操作，并可進行結(jié)構(gòu)化程序設計，用C語言編寫的程序較容易移植。目前已有專為單片機設計的C語言編譯器，如Franklin C51、KEIL C51，它們可生成簡潔可靠的目標代碼，在代碼效率和代碼執(zhí)行速度上完全可以和匯編媲美。

有時開發(fā)一個單片機應用項目，在仿真調(diào)試完成后系統(tǒng)運行正常，而接入現(xiàn)場后出現(xiàn)不能正常運行或運行時好時壞，脫離現(xiàn)場后一切正常，這種現(xiàn)象就涉及到可靠性問題。解決這種問題可以從以下幾個方面考慮：

1、選擇性能好、抗干擾能力強的供電系統(tǒng)，盡量少地從電源引入干擾；

2、設計電路板時排除可能引起干擾的因素，合理布線，避免高頻信號的干擾，圖1顯示了合理的布線和不合理的布線：

3、選擇較好的接地方式，如模擬地和數(shù)字地采用一點接地方式，驅(qū)動大電流信號時采用光電隔離；

4、數(shù)據(jù)采集時進行數(shù)字濾波處理，常用的數(shù)字濾波方式有：程序判斷濾波、中位值濾波、算術(shù)平均濾波、遞推平均濾波法、防脈沖干擾平均值濾波、一階滯后濾波等。

由于干擾問題可能是由于不同的原因引起，在設計時要根據(jù)項目應用場所分析可能出現(xiàn)的干擾，有目的地設計抗干擾電路。

單片機應用項目的開發(fā)還有一個更簡捷的方法就是借助“單片機應用開發(fā)平臺”。西安北斗星公司近期也計劃推出這種“單片機應用開發(fā)平臺”的1.0版本。

單片機開發(fā)平臺如圖2。

其中，開發(fā)平臺部分為用戶提供了一個簡易，方便的開發(fā)環(huán)境，使用戶可對單片機應用項目進行可視化開發(fā)。

硬件智能開發(fā)部分提供了一個通過選項開發(fā)硬件原理圖的方法，這個過程中根據(jù)硬件方案平臺自動的生成一部分配套軟件。

可視化軟件開發(fā)可簡單方便的開發(fā)出用戶程序，成品系統(tǒng)庫中有大量已開發(fā)成功的項目，在產(chǎn)品開發(fā)時如開發(fā)項目功能相近，只要略加修改便可成為一個新的項目。成品系統(tǒng)庫開發(fā)為用戶升級成品庫提供了一個開放式的環(huán)境。

子程序開發(fā)中為子程序的升級提供了一個開放式的環(huán)境。實用信息部分提供了開發(fā)方面用到的大量實用信息。

在平臺上開發(fā)單片機應用項目不同于傳統(tǒng)的開發(fā)模式。平臺集成了大量專業(yè)技術(shù)人員的優(yōu)秀設計思想，使用單片機開發(fā)平臺可使技術(shù)人員迅速成長，徹底根除產(chǎn)品開發(fā)中大量低水平重復工作。平臺的知識集成減少了企業(yè)對個別技術(shù)人員的依賴性，技術(shù)人員的流動不會影響企業(yè)的技術(shù)實力。平臺最大限度的包容性大大縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期。平臺的可靠性積累，保證了基于平臺開發(fā)的產(chǎn)品具有良好的可靠性。平臺的標準化、系統(tǒng)化、規(guī)范化及大的有利于嵌入式產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)，售后服務和產(chǎn)品更新。只有采用平臺化開發(fā)模式，才能將單片機的應用開發(fā)推進到一個新的階段?！?/font>