如何快速掌握一款新的MCU

* 通訊接口：MCU所提供的通訊接口一般包括SPI接口，UART，I2C接口等，其分別描述如下：

** SPI接口：此類接口是絕大多數(shù)MCU都提供的一種最基本通訊方式，其數(shù)據(jù)傳輸采用同步時(shí)鐘來控制，信號(hào)包括：SDI(串行數(shù)據(jù)輸入)、SDO(串行數(shù)據(jù)輸出)、SCLK(串行時(shí)鐘)及Ready信號(hào);有些情況下則可能沒有Ready信號(hào);此類接口可以工作在Master方式或Slave方式下，通俗說法就是看誰提供時(shí)鐘信號(hào)，提供時(shí)鐘的一方為Master，相反的一方則為Slaver;

** UART(Universal Asynchronous Receive Transmit)：屬于最基本的一種異步傳輸接口，其信號(hào)線只有Rx和Tx兩條，基本的數(shù)據(jù)格式為：Start Bit + Data Bit(7-bits/8-bits) + Parity Bit(Even, Odd or None) + Stop Bit(1~2Bit)。一位數(shù)據(jù)所占的時(shí)間稱為Baud Rate(波特率)。對于大多數(shù)的MCU來講，數(shù)據(jù)為的長度、數(shù)據(jù)校驗(yàn)方式(奇校驗(yàn)、偶校驗(yàn)或無校驗(yàn))、停止位(Stop Bit)的長度及Baud Rate是可以通過程序編程進(jìn)行靈活設(shè)定。此類接口最常用的方式就是與PC機(jī)的串口進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。

** I2C接口：I2C是由Philips開發(fā)的一種數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，同樣采用2根信號(hào)來實(shí)現(xiàn)：SDAT(串行數(shù)據(jù)輸入輸出)和SCLK(串行時(shí)鐘)。其最大的好處是可以在此總線上掛接多個(gè)設(shè)備，通過地址來進(jìn)行識(shí)別和訪問;I2C總線的一個(gè)最大的好處就是非常方便用軟件通過IO口來實(shí)現(xiàn)，其傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率完全由SCLK來控制，可快可慢，不像UART接口，有嚴(yán)格的速率要求。

* Watchdog(看門狗定時(shí)器)：Watchdog也是絕大多數(shù)MCU的一種基本配置(一些4位MCU可能沒有此功能)，大多數(shù)的MCU的Watchdog只能允許程序?qū)ζ溥M(jìn)行復(fù)位而不能對其關(guān)閉(有的是在程序燒入時(shí)來設(shè)定的，如Microchip PIC系列MCU)，而有的MCU則是通過特定的方式來決定其是否打開，如Samsung的KS57系列，只要程序訪問了Watchdog寄存器，就自動(dòng)開啟且不能再被關(guān)閉。一般而言watchdog的復(fù)位時(shí)間是可以程序來設(shè)定的。Watchdog的最基本的應(yīng)用是為MCU因?yàn)橐馔獾墓收隙鴮?dǎo)致死機(jī)提供了一種自我恢復(fù)的能力。

MCU程序的編寫：

MCU的程序的編寫與PC下的程序的編寫存在很大的區(qū)別，雖然現(xiàn)在基于C的MCU開發(fā)工具越來越流行，但對于一個(gè)高效的程序代碼和喜歡使用匯編的設(shè)計(jì)者來講，匯編語言仍然是最簡潔、最有效的編程語言。對于MCU的程序編寫，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程序設(shè)計(jì)與PC最大的不同)，主程序循環(huán)體和中斷處理程序三大部分(見圖1 a 和 b)，其分別說明如下：

* 初始化：對于所有的MCU程序的設(shè)計(jì)來講，出世化是最基本也是最重要的一步，一般包括如下內(nèi)容：

** 屏蔽所有中斷并初始化堆棧指針：初始化部分一般不希望有任何中斷發(fā)生;

** 清除系統(tǒng)的RAM區(qū)域和顯示Memory：雖然有時(shí)可能沒有完全的必要，但從可靠性及一致性的角度出發(fā)，特別是對于防止意外的錯(cuò)誤，還是建議養(yǎng)成良好的編程習(xí)慣;

** IO口的初始化：根據(jù)項(xiàng)目的應(yīng)用的要求，設(shè)定相關(guān)IO口的輸入輸出方式，對與輸入口，需要設(shè)定其上拉或下拉電阻;對于輸出口，則必須設(shè)定其出世的電平輸出，以防出現(xiàn)不必要的錯(cuò)誤;

** 中斷的設(shè)置：對于所有項(xiàng)目需要用到的中斷源，應(yīng)該給予開啟并設(shè)定中斷的觸發(fā)條件，而對于不使用的多余的中斷，則必須給予關(guān)閉;

** 其他功能模塊的初始化：對于所有需要用到的MCU的外圍功能模塊，必須按項(xiàng)目的應(yīng)用的要求進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，如UART的通訊，需要設(shè)定Baud Rate，數(shù)據(jù)長度，校驗(yàn)方式和Stop Bit的長度等，而對于Programmer Timer，則必須設(shè)置其時(shí)鐘源，分頻數(shù)及Reload Data等;

** 參數(shù)的出世化：完成了MCU的硬件和資源的出世化后，接下來就是對程序中使用到的一些變量和數(shù)據(jù)的初始化設(shè)置，這一部分的初始化需要根據(jù)具體的項(xiàng)目及程序的總體安排來設(shè)計(jì)。對于一些用EEPROM來保存項(xiàng)目預(yù)制數(shù)的應(yīng)用來講，建議在初始化時(shí)將相關(guān)的數(shù)據(jù)拷貝到MCU的RAM，以提高程序?qū)?shù)據(jù)的訪問速度，同時(shí)降低系統(tǒng)的功耗(原則上，訪問外部EEPROM都會(huì)增加電源的功耗)。

* 主程序循環(huán)體：大多數(shù)MCU是屬于長時(shí)間不間斷運(yùn)行的，因此其主程序體基本上都是以循環(huán)的方式來設(shè)計(jì)，對于存在多種工作模式的應(yīng)用來講，則可能存在多個(gè)循環(huán)體，相互之間通過狀態(tài)標(biāo)志來進(jìn)行轉(zhuǎn)換。對于主程序體，一般情況下主要安排如下的模塊：

** 計(jì)算程序：計(jì)算程序一般比較耗時(shí)，因此堅(jiān)決反對放在任何中斷中處理，特別是乘除法運(yùn)算;

** 實(shí)時(shí)性要求不高或沒有實(shí)時(shí)性要求的處理程序;

** 顯示傳輸程序：主要針對存在外部LED、LCD Driver的應(yīng)用;

* 中斷處理程序：中斷程序主要用于處理實(shí)時(shí)性要求較高的任務(wù)和事件，如，外部突發(fā)性信號(hào)的檢測，按鍵的檢測和處理，定時(shí)計(jì)數(shù)，LED顯示掃描等。一般情況下，中斷程序應(yīng)盡可能保證代碼的簡潔和短小，對于不需要實(shí)時(shí)去處理的功能，可以在中斷中設(shè)置觸發(fā)的標(biāo)志，然后由主程序來執(zhí)行具體的事務(wù)――這一點(diǎn)非常重要，特別是對于低功耗、低速的MCU來講，必須保證所有中斷的及時(shí)響應(yīng)。

* 對于不同任務(wù)體的安排，不同的MCU其處理的方法也有所不同。例如，對于低速、低功耗的MCU(Fosc=32768Hz)應(yīng)用，考慮到此類項(xiàng)目均為手持式設(shè)備和采用普通的LCD顯示，對按鍵的反應(yīng)和顯示的反應(yīng)要求實(shí)時(shí)性較高，應(yīng)此一般采用定時(shí)中斷的方式來處理按鍵的動(dòng)作和數(shù)據(jù)的顯示;而對于高速的MCU，如Fosc>1MHz的應(yīng)用，由于此時(shí)MCU有足夠的時(shí)間來執(zhí)行主程序循環(huán)體，因此可以只在相應(yīng)的中斷中設(shè)置各種觸發(fā)標(biāo)志，并將所有的任務(wù)放在主程序體中來執(zhí)行;

* 在MCU的程序設(shè)計(jì)中，還需要特別注意的一點(diǎn)就是：要防止在中斷和主程序體中同時(shí)訪問或設(shè)置同一個(gè)變量或數(shù)據(jù)的情況。有效的預(yù)防方法是，將此類數(shù)據(jù)的處理安排在一個(gè)模塊中，通過判斷觸發(fā)標(biāo)志來決定是否執(zhí)行該數(shù)據(jù)的相關(guān)操作;而在其他的程序體中(主要是中斷)，對需要進(jìn)行該數(shù)據(jù)的處理的地方只設(shè)置觸發(fā)的標(biāo)志。――這可以保證數(shù)據(jù)的執(zhí)行是可預(yù)知和唯一的。