单片机

单片机（Microcontrollers）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的300M的高速单片机。

在进行单片机开发时，经常都会出现一些很不起眼的问题，这些问题其实都是很基础的C语言知识点，是一些小细节。

但是正是因为很基础，又都是小细节，所以我们往往容易忽视它们。结果有时候我们会花很长的时间纠结一个问题，迟迟找不到问题的所在。

当发现原因竟然是这么的简单和不起眼时，大家都会感到痛不欲生。这些问题要记录下来，时刻提醒自己!!

<strong>1、! 和 ~ 不一样</strong>

! 是逻辑非符号，~ 是位取反符号。

对IO口某个引脚赋值时不要错用 ! 如

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单片机的选型是一件重要而费心的事，如果选型得当，则做出来的产品就会性价比较高，且工作稳定；反之，则可能会造成产品成本过高或影响产品正常运行，甚至可能根本就达不到预先设计要求。一般来说，总的选型原则是：（1）“芯片含有（功能或数量）略大于设计需求”，“设计需求尽可能（用）芯片完成（少用外围器件）”;（2）“选大（大厂）不选小，选多（供应量多）不选少，选名（名牌）不选渺（飘渺，不知详情的厂子），选廉（廉价）但要好（质量保证）”。具体要从单片机应用的技术性、实用性和开可发性等方面来考虑：

<strong>1、内存</strong>

单片机FLASH的容量根据程序的大小确定，FLASH容量必须大于代码量。举例来说，如果你的代码量大约50 KB，那么建议你选择FLASH容量为64 KB或128 KB的单片机。

<strong>2、速度</strong>

学习使用单片机就是理解单片机硬件结构，以及内部资源的应用，在汇编或C语言中学会各种功能的初始化设置，以及实现各种功能的程序编制。

<strong>第一步：数字I/O的使用</strong>

使用按钮输入信号，发光二极管显示输出电平，就可以学习引脚的数字I/O功能，在按下某个按钮后，某发光二极管发亮，这就是数字电路中组合逻辑的功能，虽然很简单，但是可以学习一般的单片机编程思想，例如，必须设置很多寄存器对引脚进行初始化处理，才能使引脚具备有数字输入和输出输出功能。每使用单片机的一个功能，就要对控制该功能的寄存器进行设置，这就是单片机编程的特点，千万不要怕麻烦，所有的单片机都是这样。要注意的是两个功能使用同一组I/O口，比如LCD和LED例程众都是使用PB这一组的，如果两者结合，会有冲突，达不到预期的效果，建议不同的模块使用不同的IO口。

<strong>第二步：定时器的使用</strong>

单片机（Microcontrollers）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的300M的高速单片机。

单片机中有象箱子功能一样的地方，我们称为寄存器，用来暂存数据。寄存器的种类有程序计数器、通用寄存器、以及SFR（特殊功能寄存器）等。

SFR主要用来设定外围功能电路（计数器或串行端口、通用I/O等）的工作方式，确认其工作状况，并对其进行控制的。也就是说SFR并非仅仅只是用来保存数据的“箱子”。通过改变保存在“箱子”里的数据，不仅可以改变外围功能电路的动作方式，而且“箱子”里的数据也将随着外围功能电路的工作状況而改变。

控制外围功能电路的基础知识

下面以通用I/O为例来说明单片机对外围功能电路的控制。通用I/O具有以下功能：

输出功能：可以输出高电平电压或低电平电压

输入功能：可以读出输入到引脚的电压电平

首先来看输出功能的控制。图1中的引脚A是一个通用I/O。

如果向引脚A的寄存器（SFR）

写入0，则引脚A的输出电压将为低电平（0V）。

写入1，则引脚A的输出电压将为高电平（5V）。

<strong> CPU懂的机器语言</strong>

单片机的CPU从存储器读取程序，但是一次只能读取一条指令，然后解释每条指令，并执行。存储器中保存的内容，不管是程序还是数据，都是二进制代码“0”和“1”组成的字符串。指令二进制代码告诉CPU要做什么，而数据二进制代码则是CPU操作或处理指令时要使用的值。CPU的操作包含加、减运算等指令。这些像密码一样排列的“0”和“1”字符串就是机器语言。比如图1左边显示的就是一个机器语言指令，意思是“将2放入寄存器A（寄存器是CPU内部的储存区域）。

CPU总是按存储器地址的顺序读取指令代码，除非遇到跳跃指令。例如，如果复位后的地址是0000，则从0000开始按0001、0002、0003的顺序读取并执行指令。也可以说，一个程序就是按处理要求排列一系列的机器语言。

CPU只能理解如上所述的机器语言。因此，为了使CPU运行，就必须使用机器语言的程序。但是，机器语言不易为人们识别和读写。因此，人们用了更简单易懂的字符串来代替机器语言，这就是汇编语言。例如，在“给寄存器A赋值2”这样的处理时，如果用汇编语言来表示，就很简单，请看图1的右边部分。汇编语言中，用MOV字符串表示赋值，所以“给寄存器A赋值2”的处理就可用“MOV A，#02”表示。

对于每个单片机爱好者及工程开发设计人员，在刚接触单片机的那最初的青葱岁月里，都有过点亮跑马灯的经历。从看到那一排排小灯按着我们的想法在跳动时激动心情。到随着经验越多，越来又会感觉到这个小灯是个好东西，尤其是在调试资源有限的环境中，有时会帮上大忙。

但对于绝大多数人，我们在最最初让灯闪烁起来时大约都会用到阻塞延时实现，会像如下代码的样子：

while(1)
{
LED =OFF;
Delay_ms(500);
LED = ON;
Delay_ms(500);
}

然后，在我们接触到定时器，我们会发现，原来用定时中断来处理会更好。比如我们可以500ms中断一次，让灯亮或灭，其余的时间系统还可以做非常之多的事情，效率一下提升了很多。

这时我们就会慢慢意识到，第一种（阻塞延时）方法效率很低，让芯片在那儿空运行几百毫米，什么也不做，真是莫大的浪费，尤其在芯片频率较高，任务又很多时，这样做就像在平坦宽阔的高速公路上挖了一大坑，出现事故可想而知。

单片机（Microcontrollers）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的300M的高速单片机。

作者：zhangren_ham

初学者在编写单片机程序时经常会用到延时函数，但是当系统逐步复杂以后(没有复杂到使用操作系统)延时会因为延时降低MCU的利用率，更严重的会影响系统中的“并行”操作例如一个既有按键又有蜂鸣器的系统中，如果要求按下按键发出不同的声音，每次发声时间在1秒-2秒之间， 如果用延时来做代码很简单：

//蜂鸣器发出“哔-哔-哔”声音时间约1s
void BeepFuction(void)
{
unsigned char i;
for(i=0;i<3;i=++)
{
BeepEn（）； //开启蜂鸣器
Delayms（220）；//延时220ms
BeepDis（）；//关闭蜂鸣器
Delayms（110）；//延时110ms
}
}

当这段代码执行时MCU不可能同时处理按键检查程序因为它大部分时间在执行Delayms()函数中的nop指令，这样就不可能去执行检查按键了(不使用中断时)，如果把程序改成流程形式的写法则结果会大为不同，下面先介绍一下基本原理。