如何成為單片機開發高手

單片機適用于電子玩具、工業控制、民用電器、機電一體化產品、航天航海等眾多領域，而單片機的應用開發不單是軟件的開發，其開發語言和硬件密切相關。所以只有開發者對單片機的內部結構非常了解，才能編好軟件。而單片機的開發應用還涉及到硬件擴展接口和各類傳感器，更重要的是必須盡可能地了解各學科中適應單片機完成的控制項目以及控制過程。

掌握單片機的應用開發需要一個過程。首先必須掌握數字電路和模擬電路方面的知識，還必須學習單片機原理、硬件結構、擴展接口和編程語言。初次開發時由于沒經驗，可能要經過多次反復才能完成項目。這時，你會得到較大的收獲和積累，表現在以下幾個方面：硬件設計方面的積累；

軟件設計方面的積累；

設計經驗方面的積累。

硬件開發是單片機應用開發的基礎，軟件的開發是建立在硬件之上，軟硬件設計的巧妙結合是項目開發質量保證的關鍵。在單片機硬件開發設計中應注意以下幾個方面：

單片機應用開發者必須學習應用最新單片機(MCU），新型的MCU的優勢表現在時鐘頻率的進一步提高(從6MHz提高到33MHz)，指令執行速度的提高(從12個機器周期到6個機器周期，甚至到1個機器周期），處理器相關功能的提高(如增加了數學處理、模糊控制等)，內部程序存儲器和數據存儲器容量的進一步擴大(ROM擴到64K，RAM擴到2K），A/D和D/A轉換器的內部集成，LCD顯示等功能模塊的內部集成，外部擴展功能的增強。如Philips的P89C884單片機內部有64K FLASH(快閃存儲器）、3個計數器、33MHz時鐘、6個機器周期執行一條指令、I2C總線、ISP/IAP等。

擴展接口的開發盡可能采用PSD、FPGA(或CPLD)等器件開發。這類器件都有開發平臺的支持，開發難度較小，開發出的硬件性能可靠、結構緊湊、利于修改、保密性好。這種方法也是硬件接口開發的趨勢。如Altera公司生產的EPM7128S應用較廣，在中國市場也容易買到；WSI推出的新型可編程的單片機外圍器件PSD813F，把單片機外圍電路中的許多功能模塊組合在一起，為用戶提供體積更小、成本更低、開發更快的解決方案。

擴展了RS-232等標準串口以后，單片機可和PC機通信，對于眾多測控方面的人機對話、報表輸出、集成控制等功能進行優勢互補。如果芯片支持1SP/IAP功能還可以進行在線仿真和遠程調試遠程軟件升級。例如，Dallas的1位總線接口、Philips的I2C總線等接口，均配有較多的專用擴展接口，接口擴展十分方便，所配軟件有標準模式，也較容易編寫。

C語言是普及最廣泛的程序設計語言，它既有高級語言的各種特點，又可對硬件進行操作，并可進行結構化程序設計，用C語言編寫的程序較容易移植。目前已有專為單片機設計的C語言編譯器，如Franklin C51、KEIL C51，它們可生成簡潔可靠的目標代碼，在代碼效率和代碼執行速度上完全可以和匯編媲美。

有時開發一個單片機應用項目，在仿真調試完成后系統運行正常，而接入現場后出現不能正常運行或運行時好時壞，脫離現場后一切正常，這種現象就涉及到可靠性問題。解決這種問題可以從以下幾個方面考慮：

1、選擇性能好、抗干擾能力強的供電系統，盡量少地從電源引入干擾；

2、設計電路板時排除可能引起干擾的因素，合理布線，避免高頻信號的干擾，圖1顯示了合理的布線和不合理的布線：

3、選擇較好的接地方式，如模擬地和數字地采用一點接地方式，驅動大電流信號時采用光電隔離；

4、數據采集時進行數字濾波處理，常用的數字濾波方式有：程序判斷濾波、中位值濾波、算術平均濾波、遞推平均濾波法、防脈沖干擾平均值濾波、一階滯后濾波等。

由于干擾問題可能是由于不同的原因引起，在設計時要根據項目應用場所分析可能出現的干擾，有目的地設計抗干擾電路。

單片機應用項目的開發還有一個更簡捷的方法就是借助“單片機應用開發平臺”。西安北斗星公司近期也計劃推出這種“單片機應用開發平臺”的1.0版本。

單片機開發平臺如圖2。

其中，開發平臺部分為用戶提供了一個簡易，方便的開發環境，使用戶可對單片機應用項目進行可視化開發。

硬件智能開發部分提供了一個通過選項開發硬件原理圖的方法，這個過程中根據硬件方案平臺自動的生成一部分配套軟件。

可視化軟件開發可簡單方便的開發出用戶程序，成品系統庫中有大量已開發成功的項目，在產品開發時如開發項目功能相近，只要略加修改便可成為一個新的項目。成品系統庫開發為用戶升級成品庫提供了一個開放式的環境。

子程序開發中為子程序的升級提供了一個開放式的環境。實用信息部分提供了開發方面用到的大量實用信息。

在平臺上開發單片機應用項目不同于傳統的開發模式。平臺集成了大量專業技術人員的優秀設計思想，使用單片機開發平臺可使技術人員迅速成長，徹底根除產品開發中大量低水平重復工作。平臺的知識集成減少了企業對個別技術人員的依賴性，技術人員的流動不會影響企業的技術實力。平臺最大限度的包容性大大縮短了產品的開發周期。平臺的可靠性積累，保證了基于平臺開發的產品具有良好的可靠性。平臺的標準化、系統化、規范化及大的有利于嵌入式產品的大規模生產，售后服務和產品更新。只有采用平臺化開發模式，才能將單片機的應用開發推進到一個新的階段。■