单片机学习心得 (选修课)

PAGE1成都理工大学单片机学习心得学院：地球物理学院专业：遥感科学与技术学号：************姓名：***邮箱:*********是否选课：是单片机学习心得单片机到底是什么呢？就是一个电脑，只不过是微型的，麻雀虽小，五脏俱全：它内部也用和电脑功能类似的模块，比如CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多，不过价钱也是低的，一般不超过10元即可用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作足矣了。我们现在用的全自动滚筒洗衣机，排烟罩VCD等等的家电里面都可以看到它的身影！在日益迅速发展的信息时代，单片机应运而生。在后PC时代，单片机的应用得到了前所未有的发展。但对处理器的综合性能要求也越来越高。纵观单片机的发展，以应用需求要求为目标，市场越来越细化，充分突出以“单片”解决问题，而不像多年前以MCS51/96等处理器为中心，外扩各种接口构成各种应用系统。自1999年以来，利尔达单片机技术有限公司和美国德州仪器公司合作开展MSP430在中国的推广和销售。经过大家的努力，今天，MSP430已经集多种领先科技于一体，以16位RISC处理器，超低功耗，高性能模拟技术及丰富的片内外设，以及JTAG仿真调试定义了新一代单片机的概念，给你耳目一新的感觉。2000年推出了F11X/11X1系列，这个系列采用了20脚封装，内存容量、片上功能和I/O引脚数比较少，但是价格很低廉。在00年7月又推出了带ADC硬件乘法器的F13X/F14X系列，在01年-02年又相继推出了带LCD控制器的F41X，F43X，F44X。TI在03-04年推出了F15X和F16X系列产品。在这一新的系列中，有了两个方面的发展，一是增加了RAM的内存，如F1611的RAM就增加到了10KB，这样就可以引入实时操作系统（RTOS)或简单文件系统，二是从外围模块来说，增加了I2C、DMA、DAC12和SVS等模块。随着TI的不断研发与创新，近年来，其独特性能和技术优点已经得到了单片机产品设计开发单位、电子工程技术人员和广大嵌入式系统爱好者的认可，并广泛的应用到了各个行业、各种产品中。因此单片机的重要程度不言而喻。加强实践与应用也成为不可缺少的步鄹。德州仪器（TI）的MSP430系列单片机种类齐全，用户可以根据应用需求选择合适的芯片，总的来说，430可以分为两类：片内无段式LCD驱动的系列产品和片内有段LCD驱动的系列产品。片内无段式液晶驱动模块主要是MSP430X1XX系列，该系列构成应用系统时，性价比高，使用方式灵活，控制简单，而且是TI品种最多的一个系列，实际中应用很广。片内具有液晶驱动的产品主要是MSP430X3XX和MSP430X4XX系列。X3XX这种系列产品虽然片内外设丰富，但没有FLASH型，且价格较高，所以没有X1XX应用广泛。而X4XX既具有FLASH存储器，又增加了段式液晶驱动能力，片内资源更丰富。因此目前来说这系列应用较广泛。430十六位超低功耗单片机除平常应用较广的MSP430F1XX、MSP430F4XX两大系列外，还包括电表专用的MSP430FE42X系列，测量转盘转盘转动用五次水表、电表、热表的MSP430FW42X和具有放大器的MSP430FG43X等。一般应用最广泛的要数F149，其可封装性，60KB+256B闪速存储器、2KB的RAM一直深受好评。针对430单片机，其CPU主要特征是精简指令高度正交化、寄存器资源丰富、寄存器操作为单周期、16位总线地址、常数发生器、直接的存储器到存储器的访问、位字和字节操作方式等。CPU的编程结构包括：一个16位的ALU(算术逻辑计算单元）、16个寄存器和一个指令控制单元。提到寄存器，就不得不说它在CPU的重要作用。它是CPU的重要资源，寄存器操作可以缩短指令执行时间，能够在一个周期之内完成寄存器与寄存器之间的操作。这些寄存器可以用来保存少量数据，这样可以减少访问存储器的次数。一般寄存器可以分为程序计数器PC、堆栈指针SP、状态寄存器SR和常数发生器CG等。而存储器则一般有两种形式，一种是统一结构，在这种结构中数据与程序合用一个存储空间；另一种是独立结构，就是把数据存储器空间和程序存储器空间相互分隔开来。430存储器采用的则是统一结构，物理上完全分离的存储区域如ROM/FLASH、RAM、外围总线、特殊功能寄存器SFR等，被安排在同一地址空间，这样就可以使用一组地址、数据总线、相同的指令对它们进行字节或字形式访问。430的这种组织方式和CPU采用精简指令相互协调，对外围模块的访问不需要单独的指令，该结构为软件的开发和调试提供了便利。说过430的结构，来看看其指令系统。指令系统可以分为内核指令和仿真指令。按其功能又可分为数据传输指令、算术运算指令、逻辑运算指令、位操作指令、跳转和流程控制指令等。我们以前学汇编语言的时候基本都有涉及，这里就不多说了。主要还是多学习一些基本的程序，可以用C或者其他编程语言去编一些程序，以达到能够熟练掌握。对于一般的简单应用，只需要一片MSP430单片机就行了。而对于复杂的系统，则需要外部电路的扩展，不过不用担心，这种扩展很方便。430之所以具有众多型号，就是因为这些基本片内外设按不同应用目标组合而成的，从而也使430系列产品的使用多元化。430系列单片机时钟模块由高速晶体振荡器、低速晶体振荡器、数字震荡器DCO、锁频环FLL以及锁频环增强版本FLL+等部件组成。各系列不同基础时钟模块产生相同的结果，输出3中不同频率时钟ACLK（辅助时钟）、MCLK（主系统时钟）、SMCLK（子系统时钟），送给各种不同需求的模块。430所有器件都有时钟模块，都能实现超低功耗应用。单片机之所以能有条不地自动工作，实际上是在系统时钟的作用下，由控制器指挥芯片内各个部件自动协调工作，使内部逻辑硬件产生各种操作所需的脉冲信号而实现的。这里时钟信号是定时操作的基本信号。TI的430是一个特别强调低功耗的单片机系列，尤其适用于采用电池供电的长时间工作平台。应用系统价格和电流消耗等因素会影响CPU和外围模块对时钟的需求。所以系统使用不同的时钟信号：ACLK、MCLK和SMCLK。用户可以通过程序选择低频或高频，这样可以根据实际需求来选择合适的系统时钟频率，这3种不同频率的时钟输出给不同的模块，从而更合理地利用系统的电源，实现整个系统的超低消耗。这也就是在超低功耗方面，其他单片机很难匹敌的原因。（其处理器超低功耗（1.8~3.6V,0.1~400uA,250uA/MIPS)和口线输入电流（最大50nA）在业界都是最低的。）至于其他方面，主要涉及430的时钟、低功耗、各种端口、定时器、LCD、硬件乘法器、AD转换、DAC转换等430的多功能模块，以及各个模块的应用和部分接口设计方面典型的实例。如果要真正实现对单片机的应用，仿真设计必不可少。仿真器对于我们这些单片机初学者来说既是那么耳熟，同时又有些陌生，这主要是因为市场上传统的仿真器价格都在千元以上，对经济不是非常宽裕的人来说是不小的开支。同时仿真器是用来提高调试程序效率的，也不是非需不可的。听一个学电子的朋友说，他在自学单片机开始的时候也没有用过仿真器，碰到程序出错的时候，只好苦思冥想，或者在程序中插入一些驱动端口的指令，然后再接上一些发光二极管做简单指示，一般调试一个程序，反复烧写几十次芯片是很经常的。我在网上看到一种新型的廉价在线仿真器：它使用一片宏晶公司【SST公司】的STC89C516RD的单片机，仿真机通过串口与PC连接，该型号单片机是51系列单片机中的一种，具有ISP（在系统可编程）功能，程序可串行下载，可仿真63K用户程序空间，具有450个外部RAM字节。以后如果有机会挺想试一下的。当我们具备了必要的工具以后就可以开始学习单片机了，对单片机进行编程可以采用汇编语言或者C语言，由于汇编语言的特点是代码紧凑，对初学者的电脑水平要求低、上手快。但是程序编写工作量大，一般程序范例就是采用汇编语言编写的，C语言的特点是编写效率高，但是对使用者的电脑水平要求高，汇编语言可以直接控制单片机的资源，比如具体的单片机引脚、内存地址，掌握这些也是很有必要的，学会汇编语言可以打下比较好的基础。自学汇编语言，首先要学会看懂别人的汇编语言程序，可以将汇编语言的指令翻译成自己容易理解的功能描述性文字，详细注释在程序后面，这样便于自己以后引用或者别人容易看懂。学习汇编语言可以参考相关的书，汇编语言有100多条指令，但是常用的指令也就二三十条，可以先记住常用的汇编指令，如果一时记不住可以打印在纸上慢慢熟悉，然后对别人的汇编程序再加以试验验证，最后还可以在自己理解的基础上对汇编程序的相关参数修改再反复试验，这是快速掌握单片机的捷径！下面我就说说关于日常生活中单片机的一些应用，来展现它的必不可少。例如MEMS传感器用于各种创新的消费类产品设计：像MEMS3D遥控器和指示器、半导体开发的一款基于MEMS的计步器设计、基于自适应曝光的CMOS图像传感器的设计与实现、单片机接口的彩色TFT控制器RA8870的应用、无线传感网络研究的关键技术40Gbit/s光传输技术的应用与挑战、无线传感器网络微型节点的实现、2012年10月22日李翔翔的时“间基于FPGA的图像采集和快速移动物体检测”、2012年10月24日王鹏，侯立刚，吴武臣，彭晓宏的“基于接口逻辑模型的MCU物理设计优化研究”、2012年10月25日高红亮、刘金华的“基于SPCE061A的语音识别技术应用”、2012年10月30日孟强，梅大成，秦勃，叶强的“以单片机作为S7-200PLC从站的PPI协议的设计”等等数不胜数。通过这一学期的学习，从面临的问题的模糊认识到最后能够对该问题有深刻的认识，我体会到实践对于学习的重要性，