如何成為單片機開發(fā)高手
開發(fā), 高手, 單片機
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(yīng)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(yīng)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(xué)科中適應(yīng)單片機完成的控制項目以及控制過程。
      掌握單片機的應(yīng)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(xué)習(xí)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(fù)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：
      1) 硬件設(shè)計方面的積累；
      2)軟件設(shè)計方面的積累；
      3)設(shè)計經(jīng)驗方面的積累。
      硬件開發(fā)是單片機應(yīng)用開發(fā)的基礎(chǔ)，軟件的開發(fā)是建立在硬件之上，軟硬件設(shè)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(shè)計中應(yīng)注意以下幾個方面：
      1)單片機應(yīng)用開發(fā)者必須學(xué)習(xí)應(yīng)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(xué)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64KFLASH(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。
      2)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(yīng)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。
     3)擴展了RS-232等標(biāo)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(biāo)準模式，也較容易編寫。
     C語言是普及最廣泛的程序設(shè)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(shè)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(shè)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(biāo)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(yīng)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(shè)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(shè)計時要根據(jù)項目應(yīng)用場所分析可能出現(xiàn)的干擾，有目的地設(shè)計抗干擾電路。
    單片機應(yīng)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(yīng)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(yīng)用開發(fā)平臺”的1.0版本。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(yīng)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(yīng)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(shè)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(fù)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(biāo)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(wù)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(yīng)用開發(fā)推進到一個新的階段。