單片機開發

描述： 單片機是一種集成在電路 芯片，是采用超大規模集成電路 技術把具有數據處理能力的中央處理器CPU隨機存儲RAM、只讀存儲器ROM 、多種I/O口和中斷系統、定時器/計時器 等功能（可能還包括顯示驅動電路、脈寬調制 電路、模擬多路轉換器、A/D轉換器 等電路）集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的計算機系統。

是通過軟件編程、仿真、樣板測試、硬件裝配、系統軟件硬件調試，直到產品滿足需求為止的整個過程。

運算器和寄存器功能：

運算器的兩種運算方式

1、算術運算：加、減、乘、除法的四種運算統稱；

2、邏輯運算：四則運算、或、與、求反等。

運算器的主要功能

1、從內存中發出一條程序指令，并指向下一條指令所在的內存位置;

2、對程序指令進行譯碼和測試，從而產生相應的運行控制信號，來執行特定的動作;

3、控制整個CPU、輸入/出和內存的所有數據指令程序。

寄存器功能

1、累加器：是使用最頻繁的一個寄存器，是用于保存一個操作指令的暫存空間。通過運算好后，用于保存所得的結果;

2、數據寄存器：是通過數據總線向存儲器進行輸入/出設備的暫存空間。可以支持保存一條正在編譯的指令，同時也可以預保存輸送到數據寄存器的一個數據字節等;

3、指令寄存器：是用于保存當前正在執行的一條程序指令。每當執行一條程序指令時，先把它從內存中讀取到數據寄存器后，再傳送到指令寄存器中。

4、程序計數器：是用于確定下一條指令的地址，確保程序能夠不間斷地連續執行下去，所以也被稱之為指令地址計數器。

5、地址寄存器：是用于保存當前CPU所需要訪問的內存單元以及I/O設備的地址。不同的內存和CPU之間的速度也有一定的差異，所以必須要使用地址寄存器來保持地址信息，直到讀/寫操作步驟完成為止。

單片機開發技巧：

一、 如何提高C語言編程代碼的效率

C語言是Combined Language的中英混合簡稱。是一種計算機程序設計語言。它既具有語言的特點，又具有匯編語言的特點。它可以作為工作系統設計語言，編寫系統應用程序，也可以作為應用程序設計語言，編寫不依賴計算機硬件的應用程序。

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。如果使用C編程時，要達到的效率，熟悉所使用的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。各家的C編譯器都會有一定的差異，故編譯效率也會有所不同，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％。對于復雜而開發時間緊的項目時，可以采用C語言，但前提是要求你對該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語言是普遍的一種語言，但由于不同的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。所以如果對這些特性不了解，那么調試起來問題就會很多，反而導致執行效率低于匯編語言。

    MCU（Micro Control Unit）中文名稱為微控制單元，又稱單片微型計算機（Single Chip Microcomputer）或者單片機，是指隨著大規模集成電路的出現及其發展，將計算機的CPU、RAM、ROM、定時計數器和多種I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片級的計算機，為不同的應用場合做不同組合控制。

二、 如何減少程序中的bug（漏洞）

對于如何減少程序的bug，系統運行中應考慮的超范圍管理參數有：

1.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。

2.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、堆疊深度。在程式設計中，對資源參數不允許超范圍使用。

3.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。

4.過程參數。指系統運行中的有序變化的參數。

三、如何解決單片機的抗干擾性問題

防止干擾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；另外你也可以自己在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。

四、 如何測試單片機系統的可靠性

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：

1.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。

2.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。

3.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。

4、ESD和EFT等測試。

Electro-Static discharge（ESD）的意思是“靜電釋放”。ESD是20世紀中期以來形成的以研究靜電的產生、危害及靜電防護等的學科。因此，國際上習慣將用于靜電防護的器材統稱為ESD，中文名稱為靜電阻抗器。

EFT，是“Electronic Funds Transfer”的縮寫含義為“電子資金轉賬”。EFT是計算機在銀行業務中得到應用后，銀行利用計算機、終端機、電子信息網絡等電子通訊設備建立的高速劃撥資金的電子支付系統。

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。

還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。