微控制器（MCU）最強科普（萬字總結，值得收藏）

MCU是Microcontroller Unit 的簡稱，中文叫微控制器，俗稱微控制器，是把CPU的頻率與規格做適當縮減，並將記憶體、計數器、USB、A/D轉換、UART、PLC、DMA等周邊介面，甚至LCD驅動電路都整合在單一晶片上，形成晶片級的計算機，為不同的應用場合做不同組合控制，諸如手機、PC外圍、遙控器，至汽車電子、工業上的步進馬達、機器手臂的控制等，都可見到MCU的身影。

微控制器發展簡史

微控制器出現的歷史並不長，但發展十分迅猛。它的產生與發展和微處理器（CPU）的產生與發展大體同步，自1971年美國英特爾公司首先推出4位微處理器以來，它的發展到目前為止大致可分為5個階段。下面以英特爾公司的微控制器發展為代表加以介紹。

1971年~1976年

微控制器發展的初級階段。1971年11月英特爾公司首先設計出整合度為2000只電晶體/片的4位微處理器英特爾4004，並配有RAM、 ROM和移位暫存器， 構成了第一臺MCS—4微處理器， 而後又推出了8位微處理器英特爾8008， 以及其它各公司相繼推出的8位微處理器。

1976年~1980年

低效能微控制器階段。以1976年英特爾公司推出的MCS—48系列為代表， 採用將8位CPU、 8位並行I/O介面、8位定時/計數器、RAM和ROM等整合於一塊半導體晶片上的單片結構， 雖然其定址範圍有限（不大於4 KB）， 也沒有序列I/O， RAM、 ROM容量小， 中斷系統也較簡單， 但功能可滿足一般工業控制和智慧化儀器、儀表等的需要。

1980年~1983年

高效能微控制器階段。這一階段推出的高效能8位微控制器普遍帶有序列口，有多級中斷處理系統， 多個16位定時器/計數器。片內RAM、 ROM的容量加大，且定址範圍可達64 KB，個別片內還帶有A/D轉換介面。

1983年~80年代末

16位微控制器階段。1983年英特爾公司又推出了高效能的16位微控制器MCS－96系列，由於其採用了最新的製造工藝， 使晶片整合度高達12萬隻電晶體/片。

1990年代

微控制器在整合度、功能、速度、可靠性、應用領域等全方位向更高水平發展。

二、微控制器的分類及應用

MCU按其儲存器型別可分為無片內ROM型和帶片內ROM型兩種。對於無片內ROM型的晶片，必須外接EPROM才能應用（典型為8031）；帶片內ROM型的晶片又分為片內EPROM型（典型晶片為87C51）、MASK片內掩模ROM型（典型晶片為8051）、片內Flash型（典型晶片為89C51）等型別。

按用途可分為通用型和專用型；根據資料匯流排的寬度和一次可處理的資料位元組長度可分為8、16、32位MCU。

目前，國內MCU應用市場最廣泛的是消費電子領域，其次是工業領域、和汽車電子市場。消費電子包括家用電器、電視、遊戲機和音影片系統等。工業領域包括智慧家居、自動化、醫療應用及新能源生成與分配等。汽車領域包括汽車動力總成和安全控制系統等。

三、微控制器的基本功能

對於絕大多數MCU，下列功能是最普遍也是最基本的，針對不同的MCU，其描述的方式可能會有區別，但本質上是基本相同的：

1、TImer(定時器)：TImer的種類雖然比較多，但可歸納為兩大類：一類是固定時間間隔的TImer，即其定時的時間是由系統設定的，使用者程式不可控制，系統只提供幾種固定的時間間隔給使用者程式進行選擇，如32Hz，16Hz，8Hz等，此類TImer在4位MCU中比較常見，因此可以用來實現時鐘、計時等相關的功能。

另一類則是Programmable Timer(可程式設計定時器)，顧名思義，該類Timer的定時時間是可以由使用者的程式來控制的，控制的方式包括：時鐘源的選擇、分頻數(Prescale)選擇及預製數的設定等，有的MCU三者都同時具備，而有的則可能是其中的一種或兩種。此類Timer應用非常靈活，實際的使用也千變萬化，其中最常見的一種應用就是用其實現PWM輸出。

由於時鐘源可以自由選擇，因此，此類Timer一般均與Event Counter(事件計數器)合在一起。

2、IO口：任何MCU都具有一定數量的IO口，沒有IO口，MCU就失去了與外部溝通的渠道。根據IO口的可配置情況，可以分為如下幾種型別：

純輸入或純輸出口：此類IO口由MCU硬體設計決定，只能是輸入或輸出，不可用軟體來進行實時的設定。

直接讀寫IO口：如MCS-51的IO口就屬於此類IO口。當執行讀IO口指令時，就是輸入口;當執行寫IO口指令則自動為輸出口。

程式程式設計設定輸入輸出方向的：此類IO口的輸入或輸出由程式根據實際的需要來進行設定，應用比較靈活，可以實現一些匯流排級的應用，如I2C匯流排，各種LCD、LED Driver的控制匯流排等。

對於IO口的使用，重要的一點必須牢記的是：對於輸入口，必須有明確的電平訊號，確保不能浮空(可以透過增加上拉或下拉電阻來實現);而對於輸出口，其輸出的狀態電平必須考慮其外部的連線情況，應保證在Standby或靜態狀態下不存在拉電流或灌電流。

3、外部中斷：外部中斷也是絕大多數MCU所具有的基本功能，一般用於訊號的實時觸發，資料取樣和狀態的檢測，中斷的方式由上升沿、下降沿觸發和電平觸發幾種。外部中斷一般透過輸入口來實現，若為IO口，則只有設為輸入時其中斷功能才會開啟;若為輸出口，則外部中斷功能將自動關閉(ATMEL的ATiny系列存在一些例外，輸出口時也能觸發中斷功能)。外部中斷的應用如下：

外部觸發訊號的檢測：一種是基於實時性的要求，比如可控矽的控制，突發性訊號的檢測等，而另一種情況則是省電的需要。

訊號頻率的測量：為了保證訊號不被遺漏，外部中斷是最理想的選擇。

資料的解碼：在遙控應用領域，為了降低設計的成本，經常需要採用軟體的方式來對各種編碼資料進行解碼，如Manchester和PWM編碼的解碼。

按鍵的檢測和系統的喚醒：對於進入Sleep狀態的MCU，一般需要透過外部中斷來進行喚醒，最基本的形式則是按鍵，透過按鍵的動作來產生電平的變化。

4、通訊介面：MCU所提供的通訊介面一般包括SPI介面，UART，I2C介面等，其分別描述如下：

SPI介面：此類介面是絕大多數MCU都提供的一種最基本通訊方式，其資料傳輸採用同步時鐘來控制，訊號包括：SDI(序列資料輸入)、SDO(序列資料輸出)、SCLK(序列時鐘)及Ready訊號;有些情況下則可能沒有Ready訊號;此類介面可以工作在Master方式或Slave方式下，通俗說法就是看誰提供時鐘訊號，提供時鐘的一方為Master，相反的一方則為Slaver。

UART（Universal Asynchronous Receive Transmit）：屬於最基本的一種非同步傳輸介面，其訊號線只有Rx和Tx兩條，基本的資料格式為：Start Bit + Data Bit(7-bits/8-bits) + Parity Bit(Even， Odd or None) + Stop Bit(1~2Bit)。一位資料所佔的時間稱為Baud Rate(波特率)。

對於大多數的MCU來講，資料位的長度、資料校驗方式(奇校驗、偶校驗或無校驗)、停止位(Stop Bit)的長度及Baud Rate是可以透過程式程式設計進行靈活設定。此類介面最常用的方式就是與PC機的串列埠進行資料通訊。

I2C介面：I2C是由Philips開發的一種資料傳輸協議，同樣採用2根訊號來實現：SDAT(序列資料輸入輸出)和SCLK(序列時鐘)。其最大的好處是可以在此匯流排上掛接多個裝置，透過地址來進行識別和訪問;I2C匯流排的一個最大的好處就是非常方便用軟體透過IO口來實現，其傳輸的資料速率完全由SCLK來控制，可快可慢，不像UART介面，有嚴格的速率要求。

5、Watchdog（看門狗定時器）：Watchdog也是絕大多數MCU的一種基本配置(一些4位MCU可能沒有此功能)，大多數的MCU的Watchdog只能允許程式對其進行復位而不能對其關閉(有的是在程式燒入時來設定的，如Microchip PIC系列MCU)，而有的MCU則是透過特定的方式來決定其是否開啟，如Samsung的KS57系列，只要程式訪問了Watchdog暫存器，就自動開啟且不能再被關閉。一般而言watchdog的復位時間是可以程式來設定的。Watchdog的最基本的應用是為MCU因為意外的故障而導致當機提供了一種自我恢復的能力。

四、全球主流微控制器制造商

（排名不分先後，整理為主流廠商，如有缺少請在評論區補充）

歐美地區

1、Freescale+NXP（飛思卡爾+恩智浦）：荷蘭，主要提供16位、32位MCU。應用範圍：汽車電子、LED和普通照明、醫療保健、多媒體融合、家電和電動工具、樓宇自動化技術電機控制、電源和功率轉換器、能源和智慧電網、自動化、計算機與通訊基礎設施。

2、Microchip+Atmel（微芯科技+愛特梅爾）：美國，主要提供16位、32位MCU。應用範圍：汽車電子、工業用、電機控制、汽車、樓宇自動化、家用電器、家庭娛樂、工業自動化、照明、物聯網、智慧能源、移動電子裝置、計算機外設。

3、Cypress+Spansion（賽普拉斯+飛索半導體）：美國，主要提供8位、16位、32位MCU。應用範圍：汽車電子、家用電器、醫療、消費類電子、通訊與電信、工業、無線。

4、ADI（亞德諾半導體）：美國，主要提供8位、16位、32位MCU。應用範圍：航空航天與國防、汽車應用 、樓宇技術 、通訊 、消費電子 、能源 、醫療保健 、儀器儀表和測量 、電機、工業自動化 、安防。

5、Infineon（英飛凌）：德國，主要提供16位、32位MCU。應用範圍：汽車電子、消費電子、工程、商用和農用車輛、資料處理、電動交通、工業應用、醫療裝置、移動裝置、電機控制與驅動、電源、面向摩托車電動腳踏車與小型電動車、智慧電網、照明、太陽能系統解決方案、風能系統解決方案。

6、ST Microelectronics（意法半導體）：義大利/法國，主要提供32位MCU。應用範圍：LED和普通照明、交通運輸、醫療保健、多媒體融合、家電和電動工具、樓宇自動化技術電機控制、電源和功率轉換器、能源和智慧電網、自動化、計算機與通訊基礎設施。

7、Qualcomm（高通）：美國，主要提供16位，32位MCU。應用範圍：智慧手機、平板電腦、無線調變解調器。

8、Texas Instruments（德州儀器）：美國，主要提供16位、32位MCU。應用範圍：汽車電子、消費電子、醫療裝置、移動裝置、通訊。

9、Maxim（美信）：美國，主要提供32位MCU。應用範圍：汽車電子、消費電子、工業應用、安防。

日韓地區

1、Renesas（瑞薩）：日本，主要提供16位、32位MCU。應用範圍：電腦及外設、消費類電子、健康醫療電子、汽車電子、工業、通訊。

2、Toshiba（東芝）：日本，主要提供16位、32位MCU。應用範圍：汽車電子、工業用、電機控制、無線通訊、行動電話、電腦與周邊裝置、影像及音影片、消費類(家電)、LED照明、安全、電源管理、娛樂裝置。

3、Fujitsu（富士通）：日本，主要提供32位MCU。應用範圍：汽車、醫療、機械，家電。

4、Samsung Electronics（三星電子）：韓國，主要提供16位、32位MCU。應用範圍：汽車電子、工業用、電機控制、汽車、樓宇自動化、家用電器、家庭娛樂、工業自動化、照明、物聯網、智慧能源、移動電子裝置、計算機外設。

中國地區

▍中國大陸地區

1、希格瑪微電子：主要提供32位MCU，應用範圍：電信、製造、能源、交通、電力等。

2、珠海歐位元：主要提供32位MCU，應用範圍：航空航天：星箭站船、飛行器;高階工控：嵌入式計算機;艦船控制、工業控制、電力裝置、環境監控。

3、兆易創新：主要提供32位MCU，應用範圍：工業自動化、人機介面、電機控制、安防監控、智慧家居、物聯網。

4、晟矽微電子：主要提供8位、32位MCU，應用範圍：小家電、消費類電子、遙控器、滑鼠、鋰電池、數碼產品、汽車電子、醫療儀器及計量、玩具、工業控制、智慧家居及安防等領域。

5、芯海科技：主要提供16、32位MCU，應用範圍：儀器儀表、物聯網、消費電子、家電、汽車電子。

6、聯華積體電路：主要提供8位、16位MCU，應用範圍：消費電子、白色家電、工業控制、通訊裝置、汽車電子、計算機。

7、珠海建榮：主要提供8位MCU，應用範圍：家用電器 、移動電源。

8、炬芯科技：主要提供8位至32位MCU，應用範圍：平板電腦、智慧家居、多媒體、藍芽、wifi音訊。

9、愛思科微電子：主要提供8位、16位MCU，應用範圍：消費類晶片、通訊類晶片、資訊類晶片、家電。

10、華芯微電子：主要提供8位、4位MCU，應用範圍：衛星接收器、手機充電器、萬年曆、多合一遙控器。

11、上海貝嶺（華大半導體控股）：主要提供8位、16位、32位MCU，應用範圍：計算機周邊、HDTV、電源管理、小家電、數字家電。

12、海爾積體電路：主要提供14位、15位、16位MCU，應用範圍：消費電子、汽車電子、工業、智慧儀表。

13、北京君正：主要提供32位MCU，應用範圍：可穿戴式裝置、物聯網、智慧家電、汽車、消費類電子、平板電腦。

14、中微半導體：主要提供8位MCU，應用範圍：智慧家電、汽車電子、安防監控、LED照明及景觀、智慧玩具、智慧家居、消費類電子。

15、神州龍芯積體電路：主要提供32位MCU，應用範圍：電力監控、智慧電網、工業數字控制、物聯網、智慧家居、資料監控。

16、紫光微電子：主要提供8位、16位MCU，應用範圍：智慧家電。

17、時代民芯：主要提供32位MCU，應用範圍：汽車導航、交通監控、漁船監管、電力電信網路。

18、華潤矽科微電子（華潤微旗下公司）：主要提供8位、16位MCU，應用範圍：消費電子、工業控制、家電。

19、國芯科技：主要提供32位MCU，應用範圍：資訊保安領域 、辦公自動化領域、通訊網路領域、 資訊保安領域。

20、中天微：主要提供32位MCU，應用範圍：智慧手機、數字電視、機頂盒、汽車電子、GPS、電子閱讀器、印表機。

21、華潤微電子：主要提供8位、16位MCU，應用範圍：家電，消費類電子、工業自動化控制的通用控制電路。

22、中穎電子：主要提供4位、8位、16位、32位MCU，應用範圍：家電、電機。

23、靈動微電子：主要提供32位，應用範圍：電機控制、藍芽控制、高畫質顯示、無線充、無人機、微型印表機、智慧標籤、電子煙、LED點陣屏等。

24、新唐科技：主要提供8位MCU，應用範圍：照明、物聯網等。

25、東軟載波：主要提供8位、32位MCU，應用範圍：家電、智慧家居、儀器儀表、液晶皮膚控制器、工業控制等。

26、貝特萊：主要提供32位MCU，應用範圍：智慧家居、工業控制以及消費類產品領域。

27、笙泉科技：主要提供8位MCU，應用範圍：車用、教育、工控、醫療等中小型顯示皮膚。

28、航順晶片：主要提供8位、32位MCU，應用範圍：汽車、物聯網等。

29、復旦微電子：主要提供16位、32位MCU，應用範圍：智慧電錶、智慧門鎖等。

30、華大半導體：主要提供8位、16位、32位MCU，應用範圍：工業控制、智慧製造、智慧生活及物聯網等。

▍台灣地區

1、宏晶科技：主要提供32位MCU。應用範圍：通訊、工業控制、資訊家電、語音。

2、盛群半導體：主要提供8位、32位MCU。應用範圍：消費電子、LED照明等。

3、凌陽科技：主要提供8位、16位MCU。應用範圍：家庭影音。

4、中穎電子：主要提供4位、8位MCU。應用範圍：充電器、移動電源、家電、工業控制。

5、松翰科技：主要提供8位、32位MCU。應用範圍：搖控器、智慧型充電器、大小系統、電子秤、耳溫槍、血壓計、胎壓計、各類量測及健康器材。

6、華邦電子：主要提供8位、16位MCU。應用範圍：車用電子、工業電子、網路、計算機、消費電子、物聯網。

7、十速科技：主要提供4位、8位、51位MCU。應用範圍：遙控器、小家電。

8、佑華微電子：主要提供4位、8位MCU。應用範圍：錄音積體電路產品、消費電子、家用產品。

9、應廣科技微控制器：主要提供4位、8位MCU。應用範圍：機械、自動化、家電、機器人。

10、義隆電子：主要提供8位、16位MCU。應用範圍：消費電子、電腦、智慧手機。

五、微控制器的學習竅門

任何一款MCU，其基本原理和功能都是大同小異，所不同的只是其外圍功能模組的配置及數量、指令系統等。

對於指令系統，雖然形式上看似千差萬別，但實際上只是符號的不同，其所代表的含義、所要完成的功能和定址方式基本上是類似的。

要了解一款MCU，首先需要知道就是其ROM空間、RAM空間、IO口數量、定時器數量和定時方式、所提供的外圍功能模組（Peripheral Circuit）、中斷源、工作電壓及功耗等等。

瞭解這些MCU Features後，接下來第一步就是將所選MCU的功能與實際專案開發的要求的功能進行對比，明確哪些資源是目前所需要的，哪些是本專案所用不到的。

對於專案中需要用到的而所選MCU不提供的功能，則需要認真理解MCU的相關資料，以求用間接的方法來實現，例如，所開發的專案需要與PC機COM口進行通訊，而所選的MCU不提供UART口，則可以考慮用外部中斷的方式來實現。

對於專案開發需要用到的資源，則需要對其Manua*進行認真的理解和閱讀，而對於不需要的功能模組則可以忽略或瀏覽即可。對於MCU學習來講，應用才是關鍵，也是最主要的目的。

明確了MCU的相關功能後，接下來就可以開始程式設計了。

對於初學者或初次使用此款MCU的設計者來說，可能會遇到很多對MCU的功能描述不明確的地方，對於此類問題，可以透過兩種方法來解決，一種是編寫特別的驗證程式來理解資料所述的功能;另一種則可以暫時忽略，微控制器程式設計中則按照自己目前的理解來編寫，留到除錯時去修改和完善。前一種方法適用於時間較寬鬆的專案和初學者，而後一種方法則適合於具有一定微控制器開發經驗的人或專案進度較緊迫的情況。

指令系統千萬不要特別花時間去理解。指令系統只是一種邏輯描述的符號，只有在程式設計時根據自己的邏輯和程式的邏輯要求來檢視相關的指令即可，而且隨著程式設計的進行，對指令系統也會越來越熟練，甚至可以不自覺地記憶下來。

六、微控制器的程式編寫

MCU的程式的編寫與PC下的程式的編寫存在很大的區別，雖然現在基於C的MCU開發工具越來越流行，但對於一個高效的程式程式碼和喜歡使用匯編的設計者來講，組合語言仍然是最簡潔、最有效的程式語言。

對於MCU的程式編寫，其基本的框架可以說是大體一致的，一般分為初始化部分(這是MCU程式設計與PC最大的不同)，主程式迴圈體和中斷處理程式三大部分，其分別說明如下：

1、初始化：對於所有的MCU程式的設計來講，初始化是最基本也是最重要的一步，一般包括如下內容：

遮蔽所有中斷並初始化堆疊指標：初始化部分一般不希望有任何中斷髮生。

清除系統的RAM區域和顯示Memory：雖然有時可能沒有完全的必要，但從可靠性及一致性的角度出發，特別是對於防止意外的錯誤，還是建議養成良好的程式設計習慣。

IO口的初始化：根據專案的應用的要求，設定相關IO口的輸入輸出方式，對於輸入口，需要設定其上拉或下拉電阻;對於輸出口，則必須設定其初始的電平輸出，以防出現不必要的錯誤。

中斷的設定：對於所有專案需要用到的中斷源，應該給予開啟並設定中斷的觸發條件，而對於不使用的多餘的中斷，則必須給予關閉。

其他功能模組的初始化：對於所有需要用到的MCU的外圍功能模組，必須按專案的應用的要求進行相應的設定，如UART的通訊，需要設定Baud Rate，資料長度，校驗方式和Stop Bit的長度等，而對於Programmer Timer，則必須設定其時鐘源，分頻數及Reload Data等。

引數的初始化：完成了MCU的硬體和資源的初始化後，接下來就是對程式中使用到的一些變數和資料的初始化設定，這一部分的初始化需要根據具體的專案及程式的總體安排來設計。對於一些用EEPROM來儲存專案預製數的應用來講，建議在初始化時將相關的資料複製到MCU的RAM，以提高程式對資料的訪問速度，同時降低系統的功耗（原則上，訪問外部EEPROM都會增加電源的功耗）。

2、主程式迴圈體：大多數MCU是屬於長時間不間斷執行的，因此其主程式體基本上都是以迴圈的方式來設計，對於存在多種工作模式的應用來講，則可能存在多個迴圈體，相互之間透過狀態標誌來進行轉換。對於主程式體，一般情況下主要安排如下的模組：

計算程式：計算程式一般比較耗時，因此堅決反對放在任何中斷中處理，特別是乘除法運算。

實時性要求不高或沒有實時性要求的處理程式；

顯示傳輸程式：主要針對存在外部LED、LCD Driver的應用。

3、中斷處理程式：中斷程式主要用於處理實時性要求較高的任務和事件，如，外部突發性訊號的檢測，按鍵的檢測和處理，定時計數，LED顯示掃描等。

一般情況下，中斷程式應儘可能保證程式碼的簡潔和短小，對於不需要實時去處理的功能，可以在中斷中設定觸發的標誌，然後由主程式來執行具體的事務――這一點非常重要，特別是對於低功耗、低速的MCU來講，必須保證所有中斷的及時響應。

4、對於不同任務體的安排，不同的MCU其處理的方法也有所不同：

例如，對於低速、低功耗的MCU(Fosc=32768Hz)應用，考慮到此類專案均為手持式裝置和採用普通的LCD顯示，對按鍵的反應和顯示的反應要求實時性較高，因此一般採用定時中斷的方式來處理按鍵的動作和資料的顯示；而對於高速的MCU，如Fosc》1MHz的應用，由於此時MCU有足夠的時間來執行主程式迴圈體，因此可以只在相應的中斷中設定各種觸發標誌，並將所有的任務放在主程式體中來執行。

5、在MCU的程式設計中，還需要特別注意的一點就是：

要防止在中斷和主程式體中同時訪問或設定同一個變數或資料的情況。有效的預防方法是，將此類資料的處理安排在一個模組中，透過判斷觸發標誌來決定是否執行該資料的相關操作；而在其他的程式體中(主要是中斷)，對需要進行該資料的處理的地方只設定觸發的標誌。――這可以保證資料的執行是可預知和唯一的。

七、工程師對微控制器程式設計的總結

1、要養成總結的好習慣，總結不僅是對自己學習的一個總結，還是對學習過程的一個回顧與加深，還可避免第二次犯錯。

2、編寫程式之前先要有一個對該專案熟悉的瞭解，做到心中有數，列一個大致框架。仔細推敲該怎麼佈局，怎樣佈局最合理，該步驟很重要。要分析先做哪個模組，具體到該模組的具體步驟，各個函式怎麼命名，與其他模組的銜接等。最好拿張紙記下重要過程。

3、對於c語言的模組化程式設計，要先分好各個模組，一個模組一個模組的程式設計，確定一個順序，按順序來，該模組成功之後再編寫下一個。對於標頭檔案，當該模組編寫好之後再編寫該模組的標頭檔案。

4、出現警告不要忽視，說明該程式一定有不合理之處，要弄清其來源，找到解決辦法。找來源時要有針對性，可上網搜一下該方面的資料，或向別人請教。例如，居然把另一個工程內的main函式加入了這個工程。還有居然函式命名重複。還有根據實驗現象分析原因，層層遞進。還有埠定義時居然選錯了介面。有時，實在解決不了就休息一下，在想也挺好的。再簡單的地方也要注意一下，都有可能出錯。

在微控制器應用開發中，程式碼的使用效率問題、微控制器抗干擾性和可靠性等問題仍困擾著。現歸納出微控制器開發中應掌握的幾個基本技巧。

八、微控制器開發技巧

1、如何減少程式中的bug

對於如何減少程式的bug，應該先考慮系統執行中應考慮的超範圍管理引數如下。

物理引數：這些引數主要是系統的輸入引數，它包括激勵引數、採集處理中的執行引數和處理結束的結果引數。

資源引數：這些引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、儲存單元長度、堆疊深度。

應用引數：這些應用引數常表現為一些微控制器、功能單元的應用條件。過程引數：指系統執行中的有序變化的引數。

2、如何提高C語言程式設計程式碼的效率

用C語言進行微控制器程式設計是微控制器開發與應用的必然趨勢。如果使用C程式設計時，要達到最高的效率，最好熟悉所使用的C編譯器。先試驗一下每條C語言編譯以後對應的組合語言的語句行數，這樣就可以很明確的知道效率。在今後程式設計的時候，使用編譯效率最高的語句。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，優秀的嵌入式系統C編譯器程式碼長度和執行時間僅比以組合語言編寫的同樣功能程度長5-20%。

對於複雜而開發時間緊的專案時，可以採用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編譯系統所能支援的資料型別和演算法。雖然C語言是最普遍的一種高階語言，但由於不同的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組的操作上。所以如果對這些特性不瞭解，那麼除錯起來問題就會很多，反而導致執行效率低於組合語言。

3、如何解決微控制器的抗干擾性問題

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，所以只能看微控制器抗干擾能力夠不夠強了。在提高硬體系統抗干擾能力的同時，軟體抗干擾以其設計靈活、節省硬體資源、可靠性好越來越受到重視。

微控制器干擾最常見的現象就是復位，至於程式跑飛，其實也可以用軟體陷阱和看門狗將程式拉回到復位狀態，所以微控制器軟體抗干擾最重要的是處理好復位狀態。

一般微控制器都會有一些標誌暫存器，可以用來判斷復位原因；另外你也可以自己在RAM中埋一些標誌。在每次程式復位時，透過判斷這些標誌，可以判斷出不同的復位原因；還可以根據不同的標誌直接跳到相應的程式。這樣可以使程式執行有連續性，使用者在使用時也不會察覺到程式被重新復位過。

4、如何測試微控制器系統的可靠性

當一個微控制器系統設計完成，對於不同的微控制器系統產品會有不同的測試專案和方法，但是有一些是必須測試的：

測試微控制器軟體功能的完善性

上電、掉電測試

老化測試

ESD和EFT等測試

有時候，我們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微控制器系統的接觸埠，由此測試抗靜電的能力。用大功率電鑽靠近微控制器系統工作，由此測試抗電磁干擾能力等。

綜上所述，微控制器已成為計算機發展和應用的一個重要方面，微控制器應用的重要意義還在於，它從根本上改變了傳統的控制系統設計思想和設計方法。

從前必須由類比電路或數位電路實現的大部分功能，現在已能用微控制器透過軟體方法來實現了。這種軟體代替硬體的控制技術也稱為微控制技術，是傳統控制技術的一次革命。

此外在開發和應用過程中我們更要掌握技巧，提高效率，以便於發揮它更加廣闊的用途。

九、晶片操作總結

對晶片的操作主要是對晶片內暫存器的操作，晶片內暫存器在儲存器上對映的都有自己的唯一地址，這也就是對相應的地址的操作。看晶片，首先看時序圖，再瞭解相應的暫存器，瞭解是如何操作的，定義需要的埠（程式可以識別），編寫寫操作程式和讀操作程式。

如何往晶片內寫入資料，如何讀出資料，透過哪個埠輸入或讀出（最主要的地方）。

透過匯流排連線晶片時，首先要了解該匯流排的協議。I2c匯流排連線的晶片，主要透過該匯流排去控制該晶片。

1、點陣中一個74hc595用於列的選擇，令外兩個用於顏色的選擇，點陣相當於二極體的集合，

一端給高電平，另一端給低電平，二極體才能亮。只是一端選擇不同時，亮不同的顏色。

定時器工作模式的選擇：高四位是設定定時器T1，低四位設定T0。然後各模式的後兩位設定工作模式。當設定兩個定時器時，注意使用或（|）。當用中斷時，注意進入中斷後，該清零的要清零。

2、串列埠收發：波特率的設定一般用模式2（自動重灌初值），因為不同的裝置，處理資料的能力不同，設定波特率主要為了照顧低速裝置及為了彼此間的通訊。中斷標誌位要軟體清零。設定串列埠中斷時，收發無論哪一個產生都能進入中斷函式，因此要注意設定中斷函式。（自我感覺一般設定一種功能，當做上位機或下位機）。

傳送用中斷的話，要解決第一次該怎麼進入中斷，因此首先要傳送一次，此後就可以進入中斷了。一次只能發一位元組，而且只有在TI置一之後才能傳送下一位。

3、Pcf8591ad轉換，有四個通道的輸入，讀pcf8591時，選通哪一個通道，讀的就是那個通道輸入的電壓，轉換後的資料儲存在該晶片內，再讀出。讀時先寫晶片的地址，在寫器件的子地址（0x40|通道號），然後就是讀出的資料。

4、Da轉換是先向晶片內寫入器件地址，在寫子地址（0x40），在寫要轉換的數字量。器件地址晶片資料有介紹。

5、對於液晶顯示，寫入資料顯示後，他會一直顯示，不用持續重新整理，要想改變，只有重新輸入。

6、對於ds1302時鐘晶片，讀資料時是在寫入資料時的第八個時鐘下降沿就讀出第一位資料的的，然後再為下次輸出做準備，注意程式的寫法，還要注意返回值放的位置。

7、Ds1302中先指明暫存器，再向其中寫入資料。晶片資料上的暫存器標出的是地址。（防寫處程式還不大明白，不是一直都有寫入嗎？為什麼還開啟防寫？）

（根據前面的大俠，可以在初始化時間後設一標誌，有此標誌則不用再初始化時間。但是如果斷電後，MCU的RAM是無法儲存這個標誌的，因此可以用DS1302的RAM儲存該標誌，待上電後讀取該標誌。我也是初學者，最近也打算用DS1302。不知說法對不，我也還沒具體實施，多交流）

8、初始化最好還要寫一下，以防以後忘記。有時注意讀出或寫入時，首先操作的是最低位還是最高位，可根據時序圖判斷出。

9、對於紅外收發，接收時，他是根據兩個下降沿之間的時間長短來確定是高電平還是低電平，寫程式時，先用定時器確定時間長短，儲存，然後再轉化成二進位制（該程式寫法多看看，很好）。

10、步進電機：主要做開關用，步進電機的力矩隨轉速的升高而降低。主要用在機床上零部件加工的自動進給。對有較高精度的控制場所都可也使用。

步進電機是將電脈衝訊號轉變為角位移或線位移的開環控制元步進電機件。在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決於脈衝訊號的頻率和脈衝數，而不受負載變化的影響，當步進驅動器接收到一個脈衝訊號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉是以固定的角度一步一步執行的。可以透過控制脈衝個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以透過控制脈衝頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。

11、伺服電機：（servo motor ）是指在伺服系統中控制機械元件運轉的發動機，是一種補助馬達間接變速裝置。伺服電機可使控制速度，位置精度非常準確，可以將電壓訊號轉化為轉矩和轉速以驅動控制物件。伺服電機轉子轉速受輸入訊號控制，並能快速反應，在自動控制系統中，用作執行元件，且具有機電時間常數小、線性度高、始動電壓等特性，可把所收到的電訊號轉換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動機兩大類，其主要特點是，當訊號電壓為零時無自轉現象，轉速隨著轉矩的增加而勻速下降。

直流電機：範圍較大，小車上都是。

12、漢字概覽：

為了將漢字在顯示器或印表機上輸出，把漢字按圖形符號設計成點陣圖，就得到了相應的點陣程式碼（字形碼）。

為在計算機內表示漢字而統一的編碼方式形成漢字編碼叫內碼（如國標碼），內碼是惟一的（相當於該字的身份證號）。為方便漢字輸入而形成的漢字編碼為輸入碼，屬於漢字的外碼，輸入碼因編碼方式不同而不同，是多種多樣的。為顯示和列印輸出漢字而形成的漢字編碼為字形碼，計算機透過漢字內碼在字模庫中找出漢字的字形碼，實現其轉換。

機內碼

根據國標碼的規定，每一個漢字都有了確定的二進位制程式碼，但是這個程式碼在計算機內部處理時會與ASCII碼發生衝突，為解決這個問題，把國標碼的每一個位元組的首位上加1。由於ASCII碼只用7位，所以，這個首位上的“1”就可以作為識別漢字程式碼的標誌，計算機在處理到首位是“1”的程式碼時把它理解為是漢字的資訊，在處理到首位是“0”的程式碼時把它理解為是ASCII碼。經過這樣處理後的國標碼（內碼）就是機內碼。

如果我們把這個“口”字圖形的“.”處用“0”代替，就可以很形象地得到“口”的字形碼:0000H 0004H 3FFAH 2004H 2004H 2004H 2004H 2004H 2004H 2004H 2004H2004H 3FFAH 2004H 0000H 0000H。計算機要輸出“口”時，先找到顯示字型檔的首址，根據“口”的機內碼經過計算，再去找到“口”的字形碼，然後根據字形碼(要用二進位制)透過字元發生器的控制在螢幕上進行依次掃描，其中二進位制程式碼中是“0”的地方空掃，是“1”的地方掃出亮點，於是就可以得到“口”的字元圖形。

漢字字模按國標碼的順序排列，以二進位制檔案形式存放在儲存器中,構成漢字字模字型檔,亦稱為漢字字形庫,稱漢字型檔

兩種編碼方法，見標頭檔案

GB1616.h//------------------ 漢字字模的資料結構定義 ------------------------//

struct typFNT_GB16 //漢字字模資料結構

{

unsignedchar Index[3]; //漢字內碼索引

unsignedchar Msk[32]; //點陣碼資料

};

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// 漢字字模表 //

// 漢字型檔:  宋體16.dot,橫向取模左高位,資料排列:從左到右從上到下 //

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////

conststruct typFNT_GB16 codeGB_16[]= //資料表

{

/------------------------------------------------------------------------------

; 原始檔 /文字 :徐

; 寬×高（畫素）:16×16

------------------------------------------------------------------------------/

“徐”,0x10,0x80,0x10,0x80,0x21,0x40,0x42,0x20,0x94,0x10,0x1B,0xEC,0x20,0x80,0x60,0x80,

0xAF,0xF8,0x20,0x80,0x22,0xA0,0x24,0x90,0x2A,0x88,0x21,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

這個結構，很簡單的：一個是內碼，一個點陣序列，以前的點陣庫是按內碼順序放的，不需要內碼索引的，如果只放部分漢字，就需要內碼索引了。（前面的漢字“徐”是為了要輸出“徐”的時候找到該字的點陣序列，這個點陣序列是自己寫的，當用1602顯示時，因為該晶片記憶體在英文的點陣序列，所以就不用寫了）一般內碼兩個位元組就行了，多用1個位元組是加了個尾0而已，這樣，漢字內碼處直接放漢字字串就可；

codeGB_16[k].Index[0]

codeGB_16[k]說明有一個結構體typFNT_GB16的陣列叫做codeGB_16

codeGB_16[k]是陣列中第k+1個成員

index是結構體typFNT_GB16的成員，所以可以用codeGB_16[k].Index來進行引用

同時index又是個陣列，所以可以index[0]

if((codeGB_16[k].Index[0]==c[0])&&(codeGB_16[k].Index[1]==c[1]))

&&是 邏輯與運算子

意思是 &&符號的兩邊的值都為真 &&的值才為真，也就是 true && true =true

這句的意思是

codeGB_16[k].Index[0]==c[0] 和 codeGB_16[k].Index[1]==c[1] 同時成立

if下面的語句才執行

codeGB_16[]是個結構體陣列，codeGB_16[k].Index[0]是說結構體陣列的第K個結構體的index成員的第0個元素值。

13、12864液晶：

每個顯示點對應一位二進位制數，1 表示亮，0 表示滅。儲存這些點陣資訊的RAM稱為顯示資料儲存器。要顯示某個圖形或漢字就是將相應的點陣資訊寫入到相應的儲存單元中。

繪圖RAM的地址計數器（AC）只會對水平地址(X 軸)自動加一, 當水平地址=0FH 時會重新設為00H 但並不會對垂直地址做進位自動加一，故當連續寫入多筆資料時，程式需自行判斷垂直地址是否需重新設定

14、繪圖RAM（GDRAM）

繪圖顯示RAM提供128×8 個位元組的記憶空間，在更改繪圖RAM時，先連續寫入水平與垂直的座標值，再寫入兩個位元組的資料到繪圖RAM，而地址計數器（AC）會對水平地址（X 地址）自動加一，當水平地址為0XFH 時會重新設為00H ；不會對垂直地址做進位自動加 1. 。在寫入繪圖 RAM的期間，繪圖顯示必須關閉，

[cpp] view plain copy

// 顯示漢字

voiddispString (uchar X, Y,uchar *msg) //X為哪一行，Y 為哪一列。msg

為漢字

{

if(X0) X = 0x80; // 第一行，漢字顯示座標

else if(X1) X = 0x90; // 第二行

else if(X==2) X = 0x88; // 第三行

else X = 0x98; //第四行

Y = X + Y; //Y 為1 往右移一位

write_com(Y); // 寫入座標

while (*msg)

{

write_data(*msg++); //顯示漢字

}

}

//////////////////////////////// //////////////// ///////////////

// 顯示圖象

voiddisppicture(uchar code *adder)

{

uint i,j;

//*******顯示上半屏內容設定

for(i=0;i<32;i++) // 上半屏32個列地址

{

write_com(0x80 + i); //SET 垂直地址 VERTICALADD

write_com(0x80); //SET 水平地址 HORIZONTAL ADD

for(j=0;j<16;j++)

{

write_data(*adder);

adder++;

}

}

//*******顯示下半屏內容設定

for(i=0;i<32;i++) //

{

write_com(0x80 + i); //SET 垂直地址 VERTICALADD

write_com(0x88); //SET 水平地址 HORIZONTAL ADD

for(j=0;j<16;j++)

{

write_data(*adder);

adder++;

}

}

}

對於C語言，定義的變數，自動為其分配空間，其地址為該變數的名稱。透過該名稱，可以在記憶體中招到該資料，經過運算得到新資料，而彙編中需要程式設計者自己定義儲存空間及把資料送到累加器等進行運算，每一步都需要程式設計者操作。而C語言這些過程由編譯器去完成。

15、一些有用的答疑解惑

①、微控制器C語言，其變數的記憶體開闢是如何進行的？難道是編譯器，在編譯過程中智慧地加入分配與回收的程式碼？關鍵之處在於我所做的程式，如何保證其沒有記憶體溢位錯誤？如果我進行的是遞迴運算，這樣的話，記憶體需求是很難自己計算的。

②、微控制器C語言在變數定義上是否會受到約束？比如浮點型資料的乘除運算，透過彙編還寫，程式碼相當複雜，如果直接C語言來寫，豈不過份簡單？

③、微控制器C語言生成的hex檔案中，指令及資料的ROM的地址分佈是否編譯器自動分配？可否使用者進行分配？

回答1：c語言寫的微控制器程式，先由1個程式（好像是c51.exe）編譯，編譯完成後，變數的儲存空間大小已經安排好，只是還沒分配具體地址（地址浮動），接下來有另一個程式（好像是a51.exe）進行連線，連線以後，具體地址確定。

如果變數過多，編譯會提示資料段too large，要保證其沒有記憶體溢位錯誤，主要考慮堆疊是否溢位，要靠經驗

微控制器c語言一般禁止遞迴，一般都避免用遞迴運算，微控制器畢竟不是PC，會影響速度的，要遞迴的話，用DSP晶片更合適，總之，要會挑合適的晶片

回答2：變數的大小（位數）一般和晶片累加器的位數一樣，比如51常用8位的，因為它是8位微控制器

微控制器可以定義位變數，但是不可以定義位陣列。用c語言寫只是看著簡單，實際生成的程式碼量是最多的，用於控制的微控制器幾乎不用浮點數運算，不僅慢還麻煩還佔地方，如果是DSP晶片，本身有適合的硬體結構，會好很多。

回答3：一般是自動分配的，可以c語言和組合語言混合程式設計，也可以用Keil C線上彙編，晶片與外部的資料交換都是透過埠進行的。