單片機應用編程技巧（很好的帖子與大家分享）

錢兒 · 發表于 2008-4-30 15:41:23

單片機應用編程技巧
（FAQ）
作者鄧宏杰
，感謝dwlz提供。

1. C語言和匯編語言在開發單片機時各有哪些優缺點？
答：匯編語言是一種用文字助記符來表示機器指令的符號語言，是最接近機器碼的一種語言。其主要優點是占用資源少、程序執行效率高。但是不同的CPU，其匯編語言可能有所差異，所以不易移植。

C語言是一種結構化的高級語言。其優點是可讀性好，移植容易，是普遍使用的一種計算機語言。缺點是占用資源較多，執行效率沒有匯編高。
對于目前普遍使用的RISC架構的8bit MCU來說，其內部ROM、RAM、STACK等資源都有限，如果使用C語言編寫，一條C語言指令編譯后，會變成很多條機器碼，很容易出現ROM空間不夠、堆棧溢出等問題。而且一些單片機廠家也不一定能提供C編譯器。而匯編語言，一條指令就對應一個機器碼，每一步執行什幺動作都很清楚，并且程序大小和堆棧調用情況都容易控制，調試起來也比較方便。所以在單片機開發中，我們還是建議采用匯編語言比較好。
如果對單片機C語言有興趣，HOLTEK的單片機就有提供C編譯器，可以到HOLTEK的網站(www.holtek.com.cn )免費下載使用。

2. C或匯編語言可以用于單片機，C++能嗎？
答：在單片機開發中，主要是匯編和C，沒有用C++的。

3. 搞單片機開發，一定要會C嗎？
答：匯編語言是一種用文字助記符來表示機器指令的符號語言，是最接近機器碼的一種語言。其主要優點是占用資源少、程序執行效率高。但是不同的CPU，其匯編語言可能有所差異，所以不易移植。
對于目前普遍使用的RISC架構的8bit MCU來說，其內部ROM、RAM、STACK等資源都有限，如果使用C語言編寫，一條C語言指令編譯后，會變成很多條機器碼，很容易出現ROM空間不夠、堆棧溢出等問題。而且一些單片機廠家也不一定能提供C編譯器。而匯編語言，一條指令就對應一個機器碼，每一步執行什么動作都很清楚，并且程序大小和堆棧調用情況都容易控制，調試起來也比較方便。所以在資源較少單片機開發中，我們還是建議采用匯編語言比較好。
而C語言是一種編譯型程序設計語言，它兼顧了多種高級語言的特點，并具備匯編語言的功能。C語言有功能豐富的庫函數、運算速度快、編譯效率高、有良好的可移植性，而且可以直接實現對系統硬件的控制。C語言是一種結構化程序設計語言，它支持當前程序設計中廣泛采用的由頂向下結構化程序設計技術。此外，C語言程序具有完善的模塊程序結構，從而為軟件開發中采用模塊化程序設計方法提供了有力的保障。因此，使用C語言進行程序設計已成為軟件開發的一個主流。用C語言來編寫目標系統軟件，會大大縮短開發周期，且明顯地增加軟件的可讀性，便于改進和擴充，從而研制出規模更大、性能更完備的系統。
綜上所述，用C語言進行單片機程序設計是單片機開發與應用的必然趨勢。所以作為一個技術全面并涉足較大規模的軟件系統開發的單片機開發人員最好能夠掌握基本的C語言編程。

4. 當開發一個較復雜而又開發時間短的項目時，用C還是用匯編開發好？
答：對于復雜而開發時間緊的項目時，可以采用C語言，但前提是要求對該MCU系統的C語言和C編譯器非常熟悉，特別要注意該C編譯系統所能支持的數據類型和算法。雖然C語言是最普遍的一種高級語言，但不同的MCU廠家其C語言編譯系統是有所差別的，特別是在一些特殊功能模塊的操作上。如果對這些特性不了解，那調試起來就有的煩了，到頭來可能還不如用匯編來的快。

5. 在教學中要用到8088和196芯片單片機教材，請問那里可以找到關于這方面的書或資料？
答：有關這方面的教材，大學里常用的一本是《IBM-PC匯編語言程序設計》清華大學出版社出版的，在網上以及書店都是可以找到的，另外網上還可以搜索到很多其他的教材如：《微機原理及匯編語言教程》（楊延雙
張曉冬
等編著
）和《16/32 位微機原理、匯編語言及接口技術》（作者：
鐘曉捷
陳濤
，機械工業出版社
出版）等，可以在較大型的科技書店里查找或者直接從網上訂購。

6. 初學者到底是應該先學C還是匯編？
答：對于單片機的初學者來說，應該從匯編學起。因為匯編語言是最接近機器碼的一種語言，可以加深初學者對單片機各個功能模塊的了解，從而打好扎實的基礎。

7. 我是一名武漢大學電子科技大3的學生，學了電子線路、數字邏輯、匯編和接口、C語言，但是總是感覺很迷茫，覺好象什么都不會。怎么辦？
答：大學過程是一個理論過程，實踐的機會比較少，往往會造成理論與實踐相脫節，這是國內大學教育系統的通病，不過對于學生來說切不可好高騖遠。一般從大三會開始接觸到一些專業課程，電子相關專業會開設相關的單片機應用課程并且會有簡單的實驗項目，那么要充分把握實驗課的機會，多多地實際上機操作練習。平時可以多看看相關的電子技術雜志網站，看看別人的開發經驗，硬件設計方案以及他人的軟件設計經驗。有可能的話，還可以參加一些電子設計大賽，借此機會2--3個人合作做一個完整系統，會更有幫助。到了大四畢業設計階段，也可以選擇相關的課題作些實際案例增長經驗。做什么事情都有個經驗的積累過程，循序漸進。

錢兒 · 發表于 2008-4-30 15:43:58

8. 請問作為學生，如何學好單片機？
答：學習好單片機，最主要的是實踐，在實踐中增長經驗。在校學生的話，實踐機會的確會比較少，但是有機會的話，可以畢業實習選擇相關的課題，這樣就可以接觸到實際的項目。而且如果單片機微機原理是一門主課的話，相信學校會安排比較多的實踐上機機會。有能力的話，可以找一些相關兼職工作做做，會更有幫助。而且單片機開發應用需要軟硬件結合，所以不能只滿足于編程技巧如何完美，平時也要注意硬件知識的積累，多上上電子論壇網站，買一些相關雜志。可能的話，可以到電子市場去買一些小零件，自己搭一個小系統讓它工作起來。

HOTLEK的單片機是RISC結構的8位單片機，它可以廣泛應用在家用電器、安全系統、掌上游戲等方面。大概來說可以分成I/O型單片機、LCD型單片機、A/D型單片機、A/D with LCD型單片機等等。這些單片機的中文資料我們都公開在HOLTEK網站www.holtek.com.cn 。
HOLTEK各類單片機的使用手冊下載地址：
http://www.holtek.com.cn/referanc/htk_book.htm
HOLTEK單片機軟件/硬件應用范例下載地址：
http://www.holtek.com.cn/tech/appnote/appnote.htm
HOLTEK單片機支持工具下載地址：
http://www.holtek.com.cn/tech/tool/tool.htm
9. 如何才能才為單片機的高手啊？
答：要成為單片機高手，應該多實踐，時常關注單片機的發展趨勢；經常上一些相關網站，從那里可以找到許多有用的資料。

10. 女性是否適合單片機軟件編程這個行業？
答：要根據自己的興趣，配合自己對軟件編程的耐性，男女皆適合這個行業。

11. HOLTEK的數據手冊在哪里下載？
答：如果對HOLTEK的IC感興趣的話，相應的數據手冊可以到網站上http://www.HOLTEK.com.cn/products/index.htm去選IC資料下載。

12. 8位機還能延續多久！
答：以現在MCU產品主力還是在8位領域，主要應用于汽車應用、消費性電子、電腦及PC周邊、電信與通訊、辦公室自動化、工業控制等六大市場，其中車用市場多在歐、美地區，而亞太地區則以消費性電子為主，并以量大低單價為產品主流，目前16位MCU與8位產品，還有相當幅度的價差，新的應用領域也仍在開發，業界預計，至少在2005年前8位的MCU仍是MCU產品的主流。

13. 學習ARM及嵌入式系統是否比學習其它一般單片機更有使用前景？對于一個初學者應當具備哪些相關知識？
答：一般在8位單片機與ARM方面的嵌入式系統是有層次上的差別，ARM適用于系統復雜度較大的高級產品，如PDA、手機等應用。而8位單片機因架構簡單，硬件資源相對較少，適用于一般的工業控制、消費性家電等等。對于一個單片機方面的軟件編程初學者，應以HOLTEK系列或8051等8位單片機來做入門練習。而初學者應當具備軟件編程相關知識，單片機一般軟件編程是以匯編語言為主，各家有各家的語法，但大都以RISC的MCU架構為主，其中 RISC (Reduced Instruction Set Computer) 代表MCU的所有指令。都是利用一些簡單的指令組成的，簡單的指令代表 MCU 的線路可以盡量做到最佳化，而提高執行速率。另外初學者要具備單片機I/O接口的應用知識，這在于周邊應用電路及各種元器件的使用，須配合自己所學的電子學及電路學等。

14. 符合44PIN的80系列8位單片機的MCU有哪些？
答：符合44PIN的80系列8位單片機有Z8674312FSC、Z86E2112FSC、Z86E2116FSC。

15. 請介紹一下MCU的測試方法。
答： MCU從生產出來到封裝出貨的每個不同的階段會有不同的測試方法，其中主要會有兩種：中測和成測。

所謂中測即是WAFER的測試，它會包含產品的功能驗證及AC、DC的測試。項目相當繁多，以HOLTEK產品為例最主要的幾項如下：

 接續性測試：檢測每一根I/OPIN內接的保護用二極管是否功能無誤。
 功能測試：以產品設計者所提供測試資料(TEST PATTERN)灌入IC，檢查其結果是否與當時SIMULATION時狀態一樣。
 STANDBY電流測試：測量IC處于HALT模式時即每一個接點(PAD)在1態0態或Z態保持不變時的漏電流是否符合最低之規格。
 耗電測試：整顆IC的靜態耗電與動態耗電。
 輸入電壓測試：測量每個輸入接腳的輸入電壓反應特性。
 輸出電壓測試：測量每個輸出接腳的輸出電壓位準。
 相關頻率特性（AC）測試，也是通過外灌一定頻率，從I/O口來看輸出是否與之匹配。
 為了保證IC生產的長期且穩定品質，還會做產品的可靠性測試，這些測試包括ESD測試，LATCH UP測試，溫度循環測試，高溫貯存測試，濕度貯存測試等。

成測則是產品封裝好后的測試，即PACKAGE測試。即是所有通過中測的產品封裝后的測試，方法主要是機臺自動測試，但測試項目仍與WAFER TEST相同。PACKAGE TEST的目的是在確定IC在封裝過程中是否有任何損壞。

16. 能否利用單片來檢測手機電池的充放電時間及充放電時的電壓電流變化，并利用一個I/O端口使檢測結果在電腦上顯示出來？
答：目前市場上的各類智能充電器，大部分都采用MCU進行充電電流和電壓的控制。至于要在電腦上顯示，好象并不實用，可能只有在一些專門的電池檢測儀器中才會用到；對于一般的手機用戶來說，誰會在充電時還需要用一臺電腦來做顯示呢？要實現單片機與電腦的連接，最簡單的方式就是采用串口通訊，但需要加一顆RS-232芯片。

錢兒 · 發表于 2008-4-30 15:46:36

17. 在ARM編程中又應當如何？
答：就以嵌入式系統觀念為例，一般嵌入式處理器可以分為三類：嵌入式微處理器、嵌入式微控制器、嵌入式DSP(Digital Signal Processor)。

嵌入式微處理器就是和通用計算機的微處理器對應的CPU。在應用中，一般是將微處理器裝配在專門設計的電路板上，在母板上只保留和嵌入式相關的功能即可，這樣可以滿足嵌入式系統體積小和功耗低的要求。目前的嵌入式處理器主要包括：PowerPC、Motorola 68000、ARM系列等等。

嵌入式微控制器又稱為單片機，它將CPU、存儲器(少量的RAM、ROM或兩者都有)和其它接口I/O封裝在同一片集成電路里。常見的有HOLTEK MCU系列、Microchip MCU系列及8051等。

嵌入式DSP專門用來處理對離散時間信號進行極快的處理計算，提高編譯效率和執行速度。在數字濾波、FFT(Fast Fourier Transform)、頻譜分析、圖像處理的分析等領域，DSP正在大量進入嵌入式市場。

18. MCU在射頻控制時，MCU的時鐘（晶振）、數據線會輻射基頻或基頻的倍頻，被低噪放LNA放大后進入混頻，出現帶內的Spur，無法濾除。除了用layout、選擇低輻射MCU的方法可以減少一些以外，還有什么別的方法？
答：在設計高頻電路用電路板有許多注意事項，尤其是GHz等級的高頻電路，更需要注意各電子組件pad與印刷pattern的長度對電路特性所造成的影響。最近幾年高頻電路與數位電路共享相同電路板，構成所謂的混載電路系統似乎有增加的趨勢，類似如此的設計經常會造成數位電路動作時，高頻電路卻發生動作不穩定等現象，其中原因之一是數位電路產生的噪訊，影響高頻電路正常動作所致。為了避免上述問題除了設法分割兩電路block之外，設計電路板之前充分檢討設計構想，才是根本應有的手法，基本上設計高頻電路用電路板必需掌握下列三大原則：

 高質感。
 不可取巧。
 不可倉促搶時間。

以下是設計高頻電路板的一些建議：

(1)印刷pattern的長度會影響電路特性。尤其是傳輸速度為GHz高速數位電路的傳輸線路，通常會使用strip line，同時藉由調整配線長度補正傳輸延遲時間，其實這也意味著電子組件的設置位置對電路特性具有絕對性的影響。
(2)Ground作大better。銅箔面整體設置ground層，而連接via的better ground則是高頻電路板與高速數位電路板共同的特征，此外高頻電路板最忌諱使用幅寬細窄的印刷pattern描繪ground。

(2)電子組件的ground端子，以最短的長度與電路板的ground連接。具體方法是在電子組件的ground端子pad附近設置via，使電子組件能以最短的長度與電路板的ground連接。

(3)信號線作短配線設計。不可任意加大配線長度，盡量縮短配線長度。

(4)減少電路之間的結合。尤其是filter與amplifier輸出入之間作電路分割非常重要，它相當于audio電路的cross talk對策。

(5)MCU回路Layout考量：震蕩電路僅可能接近IC震蕩腳位；震蕩電路與VDD & VSS保持足夠的距離；震蕩頻率大于1MHz時不需加 osc1 & osc2 電容；電源與地間要最短位置并盡量拉等寬與等距的線，于節點位置加上104/103/102等陶瓷電容。

19. Intel系列的96單片機80c196KB開發系統時，都有那些注意事項？
答：一個即時系統的軟體由即時操作系統加上應用程序構成。應用程序與作業系統的接口通過系統調用來實現。用80C196KB作業系統的MCU，只能用內部RAM作為TCB和所有系統記憶體（含各種控制表）以及各個任務的工作和資料單元。因此一定要注意以下幾點：

(1)對各個任務分配各自的堆迭區，該堆迭區既作為任務的工作單元，也作為任務控制塊的保護單元。

(2)系統的任務控制塊只存放各任務的堆迭指標，而任務的狀態均存放于任務椎棧中。在一個任務退出運行時，通過中斷把它的狀態進棧，然后把它的堆迭指標保存于系統的TCB中；再根據優先取出優先順序最高的已就緒任務的堆迭指標SP映象值送入SP中；最后執行中斷返回指令轉去執行新任務。

(3)各任務的資料和工作單元盡量用堆迭實現，這樣可以允許各任務使用同一個子程序。使用堆迭實現參數傳遞并作為工作單元，而不使用絕對地址的RAM，可實現可重入子程序。該子程序既可為各個任務所調用，也可實現遞回調用。

20. 在demo板上采樣電壓時，不穩定，采樣結果有波動，如何消除？
答：一般來說，仿真器都是工作在一個穩壓的環境(通常為5V)。如果用仿真器的A/D時，要注意其A/D參考電壓是由仿真器內部給出，還是需要外部提供。A/D轉換需要一個連續的時鐘周期，所以在仿真時不能用單步調試的方法，否則會造成A/D采樣值不準。至于A/D采樣不穩定，可以在A/D輸入口加一電容，起到濾波作用；在軟件處理時采用中值濾波的方法。

21. 在車載DVD系統中，如何設計電子防震系統？
答：在車載DVD系統，最好選擇高檔DVD機，因為高檔DVD機都采用電子防震系統(ADVANCEDESP)，當記憶緩沖區內的讀數降低，先進的電子防震設計會以雙速讀數系統，做出比正常速度快兩倍的讀數速率，以減低噪聲，即使連續震蕩仍可避免跳線情況出現，現在就說說什幺叫電子防震。簡單地說：電子防震就是一個信號的儲存--釋放過程，首先CD要先把信號進行提前讀取，也就是我們見到機子的加速，再把信號儲存在RAM中，而我們在開防震的時候所聽到的就是經過RAM的聲音，這樣就是它的過程。當沒有防震時是由于信號是1比1讀取的，所以當受到沖擊后，就會出現跳音。而當開了防震時，機子受到沖擊后，由RAM釋放出來的聲音使音樂不停地播放，而與此同時，光頭迅速進行復位檢索，當檢索到信號后立即補充，所以不會出現跳音。大概的情況就是這樣。但是這樣還沒有滿足用家的要求，由于這種的方法帶來的時間短，通常只有3秒，所以跳音的機會還是蠻高，如果增大RAM又帶來造價的增高因為RAM這東西價格較貴，尤其是質量好的。

22. 在電子防震技術中，有那些IC或器件可供選擇？
答：在電子防震技術中，最重要的技術之一要數是RAM技術，而一直以來都是因為它的成本問題，所以防震時間都一直不能增加，也就是說RAM本身就有限制，RAM的容量越大，造價就越高。而許多廠家就如何在RAM的限制里得到最大限度的記憶時間展開了開發研究。

23. 如何進行編程可以減少程序的bug？
答：在此提供一些建議，因系統中實際運行的參數都是有范圍的。系統運行中要考慮的超范圍管理參數有：
　
 物理參數。這些參數主要是系統的輸入參數，它包括激勵參數、采集處理中的運行參數和處理結束的結果參數。合理設定這些邊界，將超出邊界的參數都視為非正常激勵或非正常回應進行出錯處理。

 資源參數。這些參數主要是系統中的電路、器件、功能單元的資源，如記憶體容量、存儲單元長度、堆迭深度。在程序設計中，對資源參數不允許超范圍使用。

 應用參數。這些應用參數常表現為一些單片機、功能單元的應用條件。如E2PROM的擦寫次數與資料存儲時間等應用參數界限。

 過程參數。指系統運行中的有序變化的參數。

在上述參數群對一程序編寫者而言，須養成良好習慣，在程序的開頭，有順序的用自己喜歡文字參數對應列表來替代，然后用自己定義的文字參數來編寫程序，這樣在做程序的修改及維護時只在程序的開頭做變動即可，不用修改到程序段，才比較容易且不會出錯。

錢兒 · 發表于 2008-4-30 15:49:51

24. 有人認為單片機將被ARM等系列結構的嵌入式系統所取代。單片機的生命期還有多長？
答：因為8位單片機與嵌入式系統的ARM在功能結構和單價的差異，故應用層次上就有很大的不同。 ARM適用于系統復雜度較大的高級產品，如PDA、手機等應用。
而8位單片機因架構簡單，硬件資源相對較少，適用于一般的工業控制，消費性家電……等等。評估單片機近期是否會給ARM取代，要觀察兩個因素：

 芯片成本
因ARM的工作頻率較高，電路較龐大，所需的芯片制造工藝要求在0。25U以上，成本較高。8位單片機工作頻率相對較低，電路較小，所需的芯片制造工藝在0。5U 即可，成本較低。

 功能定位
ARM的功能較單片機強，但兩者定位不同。就如現階段不會有人用ARM去作一個簡單的工業定時開關。當然，如果兩者單價相同也無不可，但現實是有很大的單價差距。
至于將來，因芯片制造成本會不斷下降，上述的成本差異影響愈來愈少!但我估計在往后5年單片機仍有價格優勢，仍能存活!但ARM是否會精簡架構，降低成本，搶奪低階市場？我想可能性不大，ARM應該會向上發展。同樣，單片機也只能向上發展，如16位，高功能……等。
原因就是因為芯片制造工藝進步太快。壓迫芯片設計往高集成發展。

25. 在單片機C編成時，如何才能使生成的代碼具有和匯編一樣的效率？
答：如果是使用C語言編程時，不太可能生成的代碼具有1：1和匯編一樣的效率。

C語言命令要被硬件識別并執行，必須通過編譯器編譯。編譯器分為前端、中端、后端。前端與各種計算機語言寫的程序打交道，后端與處理器的基本指令集接軌。所以如果使用C編程時，要達到最高的效率，最好能夠很了解所使用的C編譯器。先試驗一下每條C語言編譯以后對應的匯編語言的語句行數，這樣就可以很明確的知道效率。在今后編程的時候，使用編譯效率最高的語句，這樣就能確保單片機C編程的時候同樣的功能不同的C程序，編譯效率最高。但是各家的C編譯器都會有一定的差異，優秀的嵌入式系統C編譯器代碼長度和執行時間僅比以匯編語言編寫的同樣功能程度長5-20%，所以不同廠家的C編譯器的編譯效率也會有所不同。

26. ARM單片機和哪種內核的單片機比較接近？
答：嚴格的說，ARM不是單片機，是一個嵌入式的實時操作系統。ARM（Advanced RISC Machines）是微處理器行業的一家知名企業，設計了大量高性能、廉價、耗能低的RISC處理器、相關技術及軟件。ARM將其技術授權給世界上許多著名的半導體、軟件和OEM廠商，每個廠商得到的都是一套獨一無二的ARM相關技術及服務。所以市場上像Intel、IBM、LG半導體、NEC、SONY、菲利浦和國半這樣的大公司都有ARM系列，現在不存在什幺ARM單片機和哪種內核的單片機比較接近的問題。而且由于廠家購買內核后會根據自己芯片應用方向的不同，自行添加不同的外掛功能模塊，所以，同樣內核的芯片其提供的功能是不同的。

27. 從51轉到ARM會有困難嗎？
答：從51轉到ARM，其實編程之類的原理都是一樣的，但是要注意的是ARM是一個RISC的架構，在ARM的應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. 我學過MCS51單片機教材，很有興趣，但缺乏實踐經驗，手頭沒有任何道具可供演練，資金又有限，請問該怎么辦？
答：在沒有任何條件進行實踐時，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行一些編程，像一些做得比較好的51仿真軟件應該具有這種功能。HOLTEK的仿真軟件HT-IDE3000也具有相應的功能，同時它還具有LCD軟件仿真，周邊電路的軟件仿真。有興趣的話，也可以去免費下載使用：http://www.HOLTEK.com.cn/tech/tool/ide.htm。同時可以到一些電子市場去購買一些簡單器件自己練習搭一下電路以加強硬件方面的知識。

29. 如果已經有了針對某MCU的C實現的某個算法，保持框架不變，對核心的部分用匯編優化，有沒有一些比較通用的原則？
答：每個人的編程都有自己的風格與習慣，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，否則本來預期達到事倍功半，說不定反而事半功倍了。要參考他人的程序當然可以，但是首要是要看懂并理解他人程序的算法精髓，而不是在他的基礎上打補丁。而關于算法方面的優化，可以購買一些數據結構的書籍，上面有比較詳細的說明。

[ 本帖最后由錢兒于 2008-4-30 15:52 編輯 ]

錢兒 · 發表于 2008-4-30 15:53:16

30. 如果準備估計一個算法的MIPS，有什么好的途徑？
答：算法的運行時間是指一個算法在計算機上運算所花費的時間。它大致等于計算機執行簡單操作（如賦值操作，比較操作等）所需要的時間與算法中進行簡單操作次數的乘積。通常把算法中包含簡單操作次數的多少叫做算法的時間復雜性。它是一個算法運行時間的相對量度，一般用數量級的形式給出。度量一個程序的執行時間通常有兩種方法：

 一種是事后統計的方法。因為很多計算機內部都有計時功能，不同算法的程序可通過一組或若干組相同的統計數據以分辨優劣。但這種方法有兩個缺陷：一是必須先運行依據算法編制的程序；二是所得時間的統計量依賴于計算機的硬件、軟件等環境因素，有時容易掩蓋算法本身的優劣。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。一個程序在計算機上運行時所消耗的時間取決于下列因素：

(1)依據的算法選用何種策略；
(2)問題的規模。例如求100以內還是1000以內的素數；
(3)書寫程序的語言。對于同一個算法，實現語言的級別越高，執行效率就越低；
(4)編譯程序所產生的機器代碼的質量。這個跟編譯器有關；
(5)機器執行指令的速度。

顯然，同一個算法用不同的語言實現，或者用不同的編譯程序進行編譯，或者在不同的計算機上運行時，效率均不相同。這表明使用絕對的時間單位衡量算法的效率是不合適的。撇開這些與計算機硬件、軟件有關的因素，可以認為一個特定算法"運行工作量"的大小，只依賴于問題的規模（通常用整數量n表示），或者說，它是問題規模的函數。

一個算法是由控制結構（順序、分支和循環三種）和原操作（指固有數據類型的操作）構成的，則算法時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于所研究的問題（或算法類型）來說是基本運算的原操作，以該基本操作重復執行的次數作為算法的時間度量。

算法的MIPS有專門的一門學問，可以去好好參考相關的數據結構書籍。

31. 遙控的編解碼思路和設計流程是怎樣的？
答：一般來說完整的遙控碼分為頭碼、地址碼、數據碼和校驗碼四個組成部分。頭碼根據不同的廠家各不相同，地址碼和數據碼都由邏輯“1”和邏輯“0”組成。編碼的設計目的，就是按照編碼規則發送不同的碼值。我們最常見的碼型有SONY、松下、NEC等廠家型號。遙控編碼芯片最常用的是在空調、DVD、車庫門等遙控器上。

設計編碼程序可以分為三個部分。

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，數據碼和校驗碼根據不同的鍵值而改變。

第二部分是計算發碼時間。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，需要在時間上計算的比較精確。所以選擇發碼單片機型號的時候，就要考慮到單片機的運行速度是不是夠快，以及程序運行時間夠不夠。

第三部分就是程序的編寫。選定單片機型號之后，開始設計程序流程。一般來說我們使用I/O口就可以做發碼的輸出端口。發碼程序一般由幾個子程序組成，頭碼子程序、邏輯1子程序，邏輯0子程序以及校驗碼的算法子程序。一旦我們得到要發送碼的命令后，首先調用頭碼子程序，然后根據客戶碼和鍵值調用邏輯1子程序或者邏輯0子程序，最后調用校驗碼算法子程序輸出校驗碼。

HOLTEK公司的HT48CA0/HT48RA0、HT48CA3/HT48RA3和HT48CA6是專為遙控器設計的單片機，它們具有專門紅外輸出口，可以實現絕大部分發碼的要求。

設計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口中斷響應方法來接收編碼。這兩者的區別是I/O口查詢方式比較耗費單片機的運行時間資源，需要不斷的去偵測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省資源，當外部有電平變化時，單片機才需要去處理，不需要時刻進行偵測。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，當編碼所攜帶的邏輯“1”和邏輯“0”具有這種特性時，就無法通過INT口中斷接收方式來辨別了，因為INT中斷只是在上升沿或者下降沿的時候才觸發。

第三部分將接收的碼值存儲并分析執行。根據判斷高低電平的寬度（定時器或者延時），可以得到碼值，也就是我們所說的解碼。一般我們連續收到3個相同的完整碼值，就確認此碼的確被發出，并接收成功。當解碼結束，根據碼值我們可以判斷出是哪個按鍵被按下，由此去執行相對的按鍵功能。

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

32. 在學習單片機的過程中，如何理解預分頻，12時鐘模式（6時鐘模型）等概念？
答：預分頻器的英文是prescaler。它就是將輸入的頻率信號分頻，然后再輸出。HOLTEK公司有一款最基本的8位I/O型單片機HT48R05A-1，我們就以這款單片機為例說明。HT48R05A-1有一個8位向上計數的定時器Counter。系統時鐘Fsys（4MHz）進入八階預分頻器（8-stage Prescaler）進行分頻，再進入定時計數器Counter計數。根據軟件設置，預分頻器可以將Fsys進行2的n次方分頻（n=1~8）。舉例來說，如果軟件設置為預分頻器2分頻，那幺預分頻器輸出的頻率就是Fsys/2=2MHz，這個2MHz信號再進入定時計數器Counter。

如果需要HT48R05A-1或者其它各類HOLTEK單片機的詳細資料，可以在如下地址下載：http://www.holtek.com.cn/referanc/htk_book.htm 。

12時鐘模式(6時鐘模型)應該就是在MCS51系列中，12個系統時鐘為一個機器周期，2個系統時鐘為一個狀態，即一個機器周期有6個狀態。

33. A/D、D/A的采樣速率與其它單片機相比有什么優勢？
答：HOLTEK A/D Tyep MCU內嵌逐位逼近的A/D轉換電路，精度有8bit/9bit/10bit，A/D轉換時間最快為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的特點是其輸出頻率由系統頻率決定(既系統頻率選定后，PWM頻率也就定了)，其占空比通過對[PWM]寄存器賦值進行控制，不需要占用定時/計數器資源。

34. 采用AT89S51時，出現了按了復位按鈕，RAM中的數據被修改了。這是怎么回事？注：數據放在特殊寄存器之外。
答：如果是RESET腳的復位按鈕：一般MCU的RESET復位，其特殊寄存器會被重新初始化，而通用寄存器的值保持不變。

如果復位按鈕是電源復位：那就是MCU的上電復位，其特殊寄存器會被初始化，而通用寄存器的值是隨機數。

35. 將P2.7用來驅動一個NPN三極管，中間串接了一個1K的電阻。問題是：當我嘗試向P2.7寫’1’時，發現管腳只能輸出大約0.5V的一個電平。這個電路的使用得妥當么？如何正確的使用IO功能？
答：是在仿真時遇到的問題，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的驅動能力不夠，不能驅動NPN三極管，應該改用PNP三極管(一般在MCU應用中，都采用PNP方式驅動)。如果斷開后輸出電壓還不正常，那有可能是仿真器(或芯片)已經損壞。

36. 在做充電管理的時候，提高pwm的頻率往往以犧牲精度為代價，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/計數器來控制其頻率和占空比的，所以要提高頻率，必然會降低精度。如果要提高PWM的頻率，只能通過提高系統振蕩頻率來解決。

錢兒 · 發表于 2008-4-30 15:55:55

37. 汽車電子用的單片機是8位多，還是32位？如何看待單片機在汽車電子市場中的前景？
答：現今汽車制造也是一個進步很快的工業，特別是電子應用于汽車上，令多種新功能得以實現。

總的來說，汽車電子應用分三部份。

 汽車發動機控制：限速控制，渦輪增壓，燃料噴注控制等。
 汽車舒適裝置：遙控防盜系統，自動空調系統，影音播放系統，衛星導航系統等。
 汽車操控和制動：剎車防抱死系統(ABS)，循跡系統(TCS)，防滑系統(ASR)，電子穩定系統(ESP)等。

汽車上的各系統繁多，且日新月異，故利用何種單片機是依各系統規格，要求不一，但有一樣可肯定是該單片機要符工業規格，才能忍受汽車應用的惡劣環境，高溫，電源干擾，可靠度要求。不同檔次的汽車其功能配置相對亦有差別，故8位單片機在較低階的系統如機械控制，遙控防盜等應該還有空間，但高階的系統如影音、導航及將來的無人駕駛，就非一般單片機能實現。

因汽車工業現階段由歐美日數個大集團所把持，相關的汽車電子配件各集團會挑選單片機大廠合作，故汽車內置的電子系統亦由單片機大廠把持，市場只剩外置系統如遙控防盜，影音導航供小廠開發。

38. 在使用三星的s3c72n4時，覺得它的time/counter不夠用。現在要同時用到3個counter，該怎么辦？
答：您是需要三個外部counter還是需要三個定時器？如果是三個定時器標志的話，可以取這三個定時最基本的時基作為timer的基礎計數，然后以這個時基來計算這三個需要的計數標志的flag，在程序中只需要查詢flag是否到，再采取動作。

如果要3個外部脈沖計數的話，這個有一定的難度，如果外部脈沖不是很頻繁，可以考慮通過外部中斷進行，但是這個方法必須是外部脈沖的頻率與MCU執行速度有一定的數量級差，否則mcu可能無法處理其它程序，一直在處理外部中斷。

39. 在芯片集成技術日益進步的今天，單片機的集成技術發展也很迅速，在傳統的40引腳的基礎上，飛利浦公司推出20引腳的單片機系列，使很多的引腳可以復用，這種復用技術的使用在實際應用中會不會影響其功能的執行？
答：現在有很多品牌的單片機都有引腳復用功能，不止飛利浦一家，應該說這個方式前幾年就已經有了。在實際應用中不會影響其功能的執行，但是要注意的是，有的MCU如果采用復用引腳的話，該引腳會有一些應用上的限制，這在相應的datasheet里面都會有描述，所以在系統規劃的時候都要予以注意。

40. Delta-Sigma軟件測量方式，是什么概念？
答：Delta-Sigma原理一般應用在ADC應用中。具體來說，Delta-Sigma ADC的工作原理是由差動器、積分器和比較器構成調制器，它們一起構成一個反饋環路。調制器以大大高于模擬輸入信號帶寬的速率運行，以便提供過采樣。模擬輸入與反饋信號（誤差信號）進行差動 (delta)比較。該比較產生的差動輸出饋送到積分器(sigma)中。然后將積分器的輸出饋送到比較器中。比較器的輸出同時將反饋信號（誤差信號）傳送到差動器，而自身被饋送到數字濾波器中。這種反饋環路的目的是使反饋信號（誤差信號）趨于零。比較器輸出的結果就是1/0 流。該流如果1密度較高，則意味著模擬輸入電壓較高；反之，0密度較高，則意味著模擬輸入電壓較低。接著將1/0流饋送到數字濾波器中，該濾波器通過過采樣與抽樣，將1/0流從高速率、低精度位流轉換成低速率、高精度數字輸出。

簡而言之，Delta就是差動，Sigma就是積分的意思。Delta-Sigma軟件測試，我的理解應該是通過軟件模擬差動積分的過程。具體來說，就是偵測外部輸入的電壓（或者電流）信號變化，然后通過軟件積分運算，得出外部信號隨時間變化的基本狀況。

41. 通常采用什么方法來測試單片機系統的可靠性？
答：單片機系統可以分為軟件和硬件兩個方面，我們要保證單片機系統可靠性就必須從這兩方面入手。

首先在設計單片機系統時，就應該充分考慮到外部的各種各樣可能干擾，盡量利用單片機提供的一切手段去割斷或者解決不良外部干擾造成的影響。我們以HOLTEK最基本的I/O單片機HT48R05A-1為例，它內部提供了看門狗定時器WDT防止單片機內部程序亂跑出錯；提供了低電壓復位系統LVR，當電壓低于某個允許值時，單片機會自動RESET防止芯片被鎖死；HOLTEK也提供了最佳的外圍電路連接方案，最大可能的避免外部干擾對芯片的影響。

當一個單片機系統設計完成，對于不同的單片機系統產品會有不同的測試項目和方法，但是有一些是必須測試的：

 測試單片機軟件功能的完善性。這是針對所有單片機系統功能的測試，測試軟件是否寫的正確完整。
 上電掉電測試。在使用中用戶必然會遇到上電和掉電的情況，可以進行多次開關電源，測試單片機系統的可靠性。

 老化測試。測試長時間工作情況下，單片機系統的可靠性。必要的話可以放置在高溫，高壓以及強電磁干擾的環境下測試。

 ESD和EFT等測試。可以使用各種干擾模擬器來測試單片機系統的可靠性。例如使用靜電模擬器測試單片機系統的抗靜電ESD能力；使用突波雜訊模擬器進行快速脈沖抗干擾EFT測試等等。

當然如果沒有此類條件，可以模擬人為使用中，可能發生的破壞情況。例如用人體或者衣服織物故意摩擦單片機系統的接觸端口，由此測試抗靜電的能力。用大功率電鉆靠近單片機系統工作，由此測試抗電磁干擾能力等。

42. 在開發單片機的系統時，具體有那些是衡量系統的穩定性的標準？
答：從工業的角度來看，衡量系統穩定性的標準有很多，也針對不同的產品標準不同。下面我們大概介紹單片機系統最常用的標準。

 電試驗(ESD)
參考標準： IEC 61000-4-2
本試驗目的為測試試件承受直接來自操作者及相對對象所產生之靜電放電效應的程度。

 空間輻射耐受試驗(RS)
參考標準：IEC 61000-4-3
本試驗為驗證試件對射頻產生器透過空間散射之噪聲耐受程度。
測試頻率：80 MHz~1000 MHz

 快速脈沖抗擾測試(EFT/B)
參考標準：IEC 61000-4-4
本試驗目的為驗證試件之電源線，信號線(控制線)遭受重復出現之快速瞬時叢訊時之耐受程度。

 雷擊試驗(Surge)
參考標準： IEC 61000-4-5
本試驗為針對試件在操作狀態下，承受對于開關或雷擊瞬時之過電壓/電流產生突波之耐受程度。

 傳導抗擾耐受性(CS)
參考標準：IEC 61000-4-6
本試驗為驗證試件對射頻產生器透過電源線傳導之噪聲耐受程度。
測試頻率范圍：150 kHz~80 MHz

 Impulse
脈沖經由耦合注入電源線或控制線所作的雜抗擾性試驗。

43. 在設計軟體時，大多單片機都設有看門狗，需要在軟體適當的位置去喂狗，以防止軟體復位和軟體進入死循環，如何適當的喂狗，即如何精確判定軟體的運行時間？
答：大多數單片機都有看門狗定時器功能（WDT，Watch Dog Timer）以避免程序跑錯。HOLTEK有一款基本I/O型單片機--HT48R05A-1，我們就以它為例做個說明吧。

首先了解一下WDT的基本結構，它其實是一個定時器，所謂的喂狗是指將此定時器清零。喂狗分為軟件和硬件兩種方法。軟件喂狗就是用指令來清除WDT，即CLR WDT；硬件喂狗就是硬件復位RESET。當定時器溢出時，會造成WDT復位，也就是我們常說的看門狗起作用了。在程序正常執行時，我們并不希望WDT復位，所以要在看門狗溢出之前使用軟件指令喂狗，也就是要計算WDT相隔多久時間會溢出一次。HT48R05A-1的WDT溢出時間計算公式是：256*Div*Tclock。其中Div是指wdt預分頻數1~128，Tclock是指時鐘來源周期。如果使用內部RC振蕩作為WDT的時鐘來源（RC時鐘周期為65us/5V），最大的WDT溢出時間為2.1秒。

當我們得到了WDT溢出時間Twdt后，一般選擇在Twdt/2左右的時間進行喂狗，以保證看門狗不會溢出，同時喂狗次數不會過多。

軟件運行時間是根據不同的運行路線來決定的，如果可以預見軟件運行的路線，那么可以根據T=n*T1來計算軟件的運行時間。n是指運行的機器周期數，T1是指機器周期。HOLTEK單片機是RISC結構，大部分指令由一個機器周期組成，只需要知道軟件運行了多少條指令，就可以算出運行時間了。HOLTEK的編譯軟件HT-IDE3000中，就有計算運行時間的工具。但是對于CISC結構的單片機，一條指令可以由若干個機器周期組成，那么就需要根據具體執行的指令來計算了。

44. 我們是一家開發數控系統的專業廠，利用各種單片機和CPU開發了很多產品，在軟件開發上也采用了很多通用的抗干擾技術，如：軟件陷阱、指令允余、看門狗和數字濾波等等，但實際運用中還是很不可靠，如：經常莫名其妙地死機、程序跳段、I/O數據錯誤等，并且故障的重復性很不確定，也不是周期性地重復。往往用戶使用中出現故障，但又無法重現，很讓人頭痛。反復檢查硬件也設查出原因，所以對軟件的可靠性很是懷疑。怎么辦？
答：防止干擾最有效的方法是去除干擾源、隔斷干擾路徑，但往往很難做到，所以只能看單片機抗干擾能力夠不夠強了。單片機干擾最常見的現象就是復位；至于程序跑飛，其實也可以用軟件陷阱和看門狗將程序拉回到復位狀態；所以單片機軟件抗干擾最重要的是處理好復位狀態。

一般單片機都會有一些標志寄存器，可以用來判斷復位原因；另外也可以自己在RAM中埋一些標志。在每次程序復位時，通過判斷這些標志，可以判斷出不同的復位原因；還可以根據不同的標志直接跳到相應的程序。這樣可以使程序運行有連續性，用戶在使用時也不會察覺到程序被重新復位過。

終于貼完了，

可以在定時中斷里面設置一些暫存器累加，然后加到預先設定的值（一個比較長的時間），SET標志位，這些動作都在中斷程序里面。而主程序只需要查詢標志位就好了，但是注意標志位使用后，記得清除，還有中斷里面的時基累加器使用以后也要記得清除。

能源員 · 發表于 2008-4-30 21:41:23

不錯很好啊！樓主能否推薦幾本實用的單片機的手冊！
比較基礎的那種！

錢兒 · 發表于 2008-5-1 01:22:48

我這學期剛開始學單片機呢！初學者而已，最近在看北航的單片機視頻教程，挺不錯的，56，youku上都有，看視頻比看書易懂多了。veryCD上還有下載。

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