单片机

对于一个电子工程师来说，在单片机的电路设计中电磁干扰不仅关系了单片机在控制在中的能力和准确度，还关系到企业在行业中的竞争。对电磁干扰的设计本文主要从硬件和软件方面进行设计处理，下面就是从单片机的PCB设计到软件处理方面来介绍对电磁兼容性的处理。

<strong>一、影响EMC的因数</strong>

<strong>1．电压</strong>

电源电压越高，意味着电压振幅越大，发射就更多，而低电源电压影响敏感度。

<strong>2．频率</strong>

高频产生更多的发射，周期性信号产生更多的发射。在高频单片机系统中，当器件开关时产生电流尖峰信号；在模拟系统中，当负载电流变化时产生电流尖峰信号。

<strong>3．接地</strong>

在所有EMC题目中，主要题目是不适当的接地引起的。有三种信号接地方法：单点、多点和混合。在频率低于1MHz时，可采用单点接地方法，但不适宜高频；在高频应用中，最好采用多点接地。混合接地是低频用单点接地，而高频用多点接地的方法。地线布局是关键，高频数字电路和低电平模拟电路的接地电路尽不能混合。

摘要：本文首先分析了C语言的陷阱和缺陷，对容易犯错的地方进行归纳整理；分析了编译器语义检查的不足之处并给出防范措施，以Keil MDK编译器为例，介绍了该编译器的特性、对未定义行为的处理以及一些高级应用；在此基础上，介绍了防御性编程的概念，提出了编程过程中就应该防范于未然的多种措施；提出了测试对编写优质嵌入式程序的重要作用以及常用测试方法；最后，本文试图以更高的层次看待编程，讨论一些通用的编程思想。

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经常接触单片机的朋友，肯定遇到过单片机程序跑飞的问题。由于程序较为复杂，所以一旦出现跑飞的现象就比较难以查找错误出现的地方，网络上对错误的解释和解决方法也比较五花八门，并不方便查找。小编特意帮大家整理了关于单片机程序跑飞死机的原因，大家快来看看能不能在其中找到自己想要答案吧。

单片机程序死机，跑飞了可以从以下几个方面查找原因：

<strong>1、意外中断。</strong>

是否打开了某个中断，但是没有响应和清除中端标志，导致程序一直进入中断，造成死机假象。

<strong>2、中断变量处理不妥。</strong>

若定义某些会在中断中修改的全局变量，这时要注意两个问题：首先为了防止编译器优化中断变量，要在这些变量定义时前加volatile，其次在主循环中读取中断变量前应该首先关闭全局中断，防止读到一半被中断给修改了，读完之后再打开全局中断；否则出现造成数据乱套。

<strong>3、地址溢出，常见错误为指针操作错误。</strong>

单片机的种类繁多，从低端到高端，有以51单片机为代表的8位单片机和以ARM为代表的32位单片机，不同档次的单片机实现网络接口的方法不同。对于像ARM等高端处理器一般都可以运行嵌入式操作系统，例如嵌入式Linux。对于无操作系统要求的单片机如何实现网络接入，我下面将这些方案按TCP/IP协议栈的不同归结为两大类：第一类是传统的软件TCP/IP协议栈方案；第二类是最新的硬件TCP/IP协议栈方案。下面我就这两类方案的实现方式进行分析。

<strong>1、MAC+PHY方案</strong>

所谓的TCP/IP协议栈是一系列网络协议的统称，不仅包括我们熟知的TCP协议和IP协议，还有网络层的ICMP（Internet控制报文）协议、IGMP（Internet 组管理）协议、ARP（地址解析）协议，传输层的UDP（用户数据包）协议，应用层的HTTP（超文本传输）协议、DNS（域名解析）协议、FTP（文件传送）协议、SMTP（简单邮件管理）协议等等。

传统的以太网接入方案如下图，由MCU+MAC+PHY再加入网络接口实现以太网的物理连接，通过在主控芯片中植入TCP/IP协议代码实现通信及上层应用。

<strong>一、引言</strong>

单片机软件开发过程中，软件调试遇到的各种问题常令初学者感到不知所措。实际上。各种仿真开发软件的程序调试基本方法和技巧大同小异，掌握正确的程序调试基本技巧。对于排查这些程序错误问题可以起到举一反三、事半功倍的效果。软件调试是单片机技术人员必须掌握的重要基本技能。

下面以单片机常用开发软件Keil为例，通过一个项目任务实例来介绍单片机软件仿真与调试的方法。

<strong>二、Keil仿真与调试</strong>

点击运行软件Keil uVision2.其调试操作步骤大体可以分为5步：

<strong>1、创建工程</strong>

在项目开发中，并不是仅有一个用户源程序就够了，还要为这个项目选择CPU型号、设置编译和调试参数。有一些项目还会有多个文件组成。因此将这些参数设置和所需要的所有文件统称为一个工程，存放于专门的工程文件夹下。这里先建立一个工程文件夹如F：\exam.

SPI是一个环形总线结构，由ss(cs)、sck、sdi、sdo构成，其时序其实很简单，主要是在sck的控制下，两个双向移位寄存器进行数据交换。

SPI总线是Motorola公司推出的三线同步接口，同步串行3线方式进行通信：一条时钟线SCK，一条数据输入线MOSI，一条数据输出线MISO；用于 CPU与各种外围器件进行全双工、同步串行通讯。SPI主要特点有：可以同时发出和接收串行数据；可以当作主机或从机工作;提供频率可编程时钟;发送结束 中断标志;写冲突保护；总线竞争保护等。

SPI总线有四种工作方式(SP0, SP1, SP2, SP3)，其中使用的最为广泛的是SPI0和SPI3方式。

SPI模块为了和外设进行数据交换，根据外设工作要求，其输出串行同步时钟极性和相位可以进行配置，时钟极性(CPOL)对传输协议没有重大的影响。如果 CPOL=0，串行同步时钟的空闲状态为低电平；如果CPOL=1，串行同步时钟的空闲状态为高电平。时钟相位(CPHA)能够配置用于选择两种不同的传 输协议之一进行数据传输。如果 CPHA=0，在串行同步时钟的第一个跳变沿(上升或下降)数据被采样；如果CPHA=1，在串行同步时钟的第二个跳变沿(上升或下降)数据被采样。 SPI主模块和与之通信的外设音时钟相位和极性应该一致。

对电磁干扰的设计我们主要从硬件和软件方面进行设计处理，下面就是从单片机的PCB设计到软件处理方面来介绍对电磁兼容性的处理。

<strong> 一、影响EMC的因数</strong>

<strong> 1、电压</strong>

电源电压越高，意味着电压振幅越大，发射就更多，而低电源电压影响敏感度。

<strong> 2、频率</strong>

高频产生更多的发射，周期性信号产生更多的发射。在高频单片机系统中，当器件开关时产生电流尖峰信号;在模拟系统中，当负载电流变化时产生电流尖峰信号。

<strong> 3、接地</strong>

在所有EMC题目中，主要题目是不适当的接地引起的。有三种信号接地方法：单点、多点和混合。在频率低于1MHz时，可采用单点接地方法，但不适宜高频;在高频应用中，最好采用多点接地。混合接地是低频用单点接地，而高频用多点接地的方法。地线布局是关键，高频数字电路和低电平模拟电路的接地电路尽不能混合。

<strong> 4、PCB设计</strong>

学习与应用单片机的高潮正在工厂、学校及企事业单位大规模地兴起。过去习惯于传统电子领域的工程师、技术员正面临着全新的挑战，如不能在较短时间内学会单片机，势必会被时代所遗弃，只有勇敢地面对现实，挑战自我，加强学习，争取在较短的时间内将单片机技术融会贯通，才能跟上时代的步伐。

但是，许多的学习者（包括在校学生），他们总不得要领，从一开始学习时的热情高涨，到最后的沮丧放弃，使得大家对单片机产生了既爱又怕的感觉。

学习单片机并不象学习传统数字电路或模拟电路那样比较直观，原因是除了“硬件”之外还存在一个“软件”的因素。正是这个“软件”因素的存在，使得许多初学者怎么也弄不懂单片机的工作过程，他们怎么也不明白为什么将几个数送来送去，就能控制一盏灯亮/灭？能控制一个电机变速？由此对单片机产生一种“神奇”、“敬畏”甚至“恐惧”感，阻碍了学习单片机的热情与兴趣，这就有社会上“单片机难学”一说。

<strong>一、GPIO简介</strong>

I/O（Input/Output）接口是一颗微控制器必须具备的最基本外设功能。通常在ARM里，所有I/O都是通用的，称为GPIO（General Purpose Input/Output）。每个GPIO端口包含8个管脚，如PA端口是PA0～PA7。GPIO模块支持多个可编程输入/输出管脚（具体取决于与GPIO复用的外设的使用情况）。GPIO模块包含以下特性：

1）可编程控制GPIO中断

a. 屏蔽中断发生

b. 边沿触发（上升沿、下降沿、双边沿）

c. 电平触发（高电平、低电平）

2）输入/输出可承受5V

3）在读和写操作中通过地址线进行位屏蔽

4）可编程控制GPIO管脚配置：

a. 弱上拉或弱下拉电阻

b. 2mA、4mA、8mA驱动，以及带驱动转换速率（Slew Rate）控制的8mA驱动

c. 开漏使能

d. 数字输入使能

<strong>二、GPIO的各种模式</strong>

GPIO管脚可以被配置为多种工作模式，其中有3种比较常用：高阻输入、推挽输出、开漏输出。

由于单片机的性能同电脑的性能是天渊之别的，无论从空间资源上、内存资源、工作频率，都是无法 与之比较的。PC 机编程基本上不用考虑空间的占用、内存的占用的问题，最终目的就是实现功能就可以了。

对于单片机来说就截然不同了，一般的单片机的Flash 和Ram 的资源是以KB 来衡量的，可想而知，单片 机的资源是少得可怜，为此我们必须想法设法榨尽其所有资源，将它的性能发挥到最佳，程序设计时必须 遵循以下几点进行优化：

<strong>1、使用尽量小的数据类型 </strong>

能够使用字符型(char)定义的变量，就不要使用整型(int)变量来定义；能够使用整型变量定义的变 量就不要用长整型(long int)，能不使用浮点型(float)变量就不要使用浮点型变量。当然，在定义变 量后不要超过变量的作用范围，如果超过变量的范围赋值，C 编译器并不报错，但程序运行结果却错了， 而且这样的错误很难发现。

<strong>2、使用自加、自减指令 </strong>