單片機編程基礎知識問答

1. C語言和匯編語言在開發(fā)單片機時各有哪些優(yōu)缺點?

答：匯編語言是一種用文字助記符來表示機器指令的符號語言，是最接近機器碼的一種語言。其主要優(yōu)點是占用資源少、程序執(zhí)行效率高。但是不同的CPU，其匯編語言可能有所差異，所以不易移植。

C語言是一種結構化的高級語言。其優(yōu)點是可讀性好，移植容易，是普遍使用的一種計算機語言。缺點是占用資源較多，執(zhí)行效率沒有匯編高。

對于目前普遍使用的RISC架構的8bit MCU來說，其內部ROM、RAM、STACK等資源都有限，如果使用C語言編寫，一條C語言指令編譯后，會變成很多條機器碼，很容易出現ROM空間不夠、堆棧溢出等問題。而且一些單片機廠家也不一定能提供C編譯器。而匯編語言，一條指令就對應一個機器碼，每一步執(zhí)行什幺動作都很清楚，并且程序大小和堆棧調用情況都容易控制，調試起來也比較方便。所以在單片機開發(fā)中，我們還是建議采用匯編語言比較好。

如果對單片機C語言有興趣，HOLTEK的單片機就有提供C編譯器，可以到HOLTEK的網站免費下載使用。

2. C或匯編語言可以用于單片機，C++能嗎?

答：在單片機開發(fā)中，主要是匯編和C，沒有用C++的。

3. 搞單片機開發(fā)，一定要會C嗎?

答：匯編語言是一種用文字助記符來表示機器指令的符號語言，是最接近機器碼的一種語言。其主要優(yōu)點是占用資源少、程序執(zhí)行效率高。但是不同的CPU，其匯編語言可能有所差異，所以不易移植。

對于目前普遍使用的RISC架構的8bit MCU來說，其內部ROM、RAM、STACK等資源都有限，如果使用C語言編寫，一條C語言指令編譯后，會變成很多條機器碼，很容易出現ROM空間不夠、堆棧溢出等問題。而且一些單片機廠家也不一定能提供C編譯器。而匯編語言，一條指令就對應一個機器碼，每一步執(zhí)行什么動作都很清楚，并且程序大小和堆棧調用情況都容易控制，調試起來也比較方便。所以在資源較少單片機開發(fā)中，我們還是建議采用匯編語言比較好。

而C語言是一種編譯型程序設計語言，它兼顧了多種高級語言的特點，并具備匯編語言的功能。C語言有功能豐富的庫函數、運算速度快、編譯效率高、有良好的可移植性，而且可以直接實現對系統(tǒng)硬件的控制。C語言是一種結構化程序設計語言，它支持當前程序設計中廣泛采用的由頂向下結構化程序設計技術。此外，C語言程序具有完善的模塊程序結構，從而為軟件開發(fā)中采用模塊化程序設計方法提供了有力的保障。因此，使用C語言進行程序設計已成為軟件開發(fā)的一個主流。用C語言來編寫目標系統(tǒng)軟件，會大大縮短開發(fā)周期，且明顯地增加軟件的可讀性，便于改進和擴充，從而研制出規(guī)模更大、性能更完備的系統(tǒng)。

綜上所述，用C語言進行單片機程序設計是單片機開發(fā)與應用的必然趨勢。所以作為一個技術全面并涉足較大規(guī)模的軟件系統(tǒng)開發(fā)的單片機開發(fā)人員最好能夠掌握基本的C語言編程。

4. 當開發(fā)一個較復雜而又開發(fā)時間短的項目時，用C還是用匯編開發(fā)好?

答：對于復雜而開發(fā)時間緊的項目時，可以采用C語言，但前提是要求對該MCU系統(tǒng)的C語言和C編譯器非常熟悉，特別要注意該C編譯系統(tǒng)所能支持的數據類型和算法。雖然C語言是最普遍的一種高級語言，但不同的MCU廠家其C語言編譯系統(tǒng)是有所差別的，特別是在一些特殊功能模塊的操作上。如果對這些特性不了解，那調試起來就有的煩了，到頭來可能還不如用匯編來的快。

5. 在教學中要用到8088和196芯片單片機教材，請問那里可以找到關于這方面的書或資料?

答：有關這方面的教材，大學里常用的一本是《IBM-PC匯編語言程序設計》清華大學出版社出版的，在網上以及書店都是可以找到的，另外網上還可以搜索到很多其他的教材如：《微機原理及匯編語言教程》(楊延雙 張曉冬 等編著 )和《16/32 位微機原理、匯編語言及接口技術》(作者： 鐘曉捷 陳濤 ，機械工業(yè)出版社 出版)等，可以在較大型的科技書店里查找或者直接從網上訂購。

6. 初學者到底是應該先學C還是匯編?

答：對于單片機的初學者來說，應該從匯編學起。因為匯編語言是最接近機器碼的一種語言，可以加深初學者對單片機各個功能模塊的了解，從而打好扎實的基礎。

7. 我是一名武漢大學電子科技大3的學生，學了電子線路、數字邏輯、匯編和接口、C語言，但是總是感覺很迷茫，覺好象什么都不會。怎么辦?

答：大學過程是一個理論過程，實踐的機會比較少，往往會造成理論與實踐相脫節(jié)，這是國內大學教育系統(tǒng)的通病，不過對于學生來說切不可好高騖遠。一般從大三會開始接觸到一些專業(yè)課程，電子相關專業(yè)會開設相關的單片機應用課程并且會有簡單的實驗項目，那么要充分把握實驗課的機會，多多地實際上機操作練習。平時可以多看看相關的電子技術雜志網站，看看別人的開發(fā)經驗，硬件設計方案以及他人的軟件設計經驗。有可能的話，還可以參加一些電子設計大賽，借此機會2--3個人合作做一個完整系統(tǒng)，會更有幫助。到了大四畢業(yè)設計階段，也可以選擇相關的課題作些實際案例增長經驗。做什么事情都有個經驗的積累過程，循序漸進。

8. 請問作為學生，如何學好單片機?

答：學習好單片機，最主要的是實踐，在實踐中增長經驗。在校學生的話，實踐機會的確會比較少，但是有機會的話，可以畢業(yè)實習選擇相關的課題，這樣就可以接觸到實際的項目。而且如果單片機微機原理是一門主課的話，相信學校會安排比較多的實踐上機機會。有能力的話，可以找一些相關兼職工作做做，會更有幫助。而且單片機開發(fā)應用需要軟硬件結合，所以不能只滿足于編程技巧如何完美，平時也要注意硬件知識的積累，多上上電子論壇網站，買一些相關雜志?？赡艿脑?，可以到電子市場去買一些小零件，自己搭一個小系統(tǒng)讓它工作起來。

HOTLEK的單片機是RISC結構的8位單片機，它可以廣泛應用在家用電器、安全系統(tǒng)、掌上游戲等方面。大概來說可以分成I/O型單片機、LCD型單片機、A/D型單片機、A/D with LCD型單片機等等。

9. 如何才能才為單片機的高手啊?

答：要成為單片機高手，應該多實踐，時常關注單片機的發(fā)展趨勢;經常上一些相關網站，從那里可以找到許多有用的資料。

10. 女性是否適合單片機軟件編程這個行業(yè)?

答：要根據自己的興趣，配合自己對軟件編程的耐性，男女皆適合這個行業(yè)。

12. 8位機還能延續(xù)多久!

答：以現在MCU產品主力還是在8位領域，主要應用于汽車應用、消費性電子、電腦及PC周邊、電信與通訊、辦公室自動化、工業(yè)控制等六大市場，其中車用市場多在歐、美地區(qū)，而亞太地區(qū)則以消費性電子為主， 并以量大低單價為產品主流，目前16位MCU與8位產品，還有相當幅度的價差，新的應用領域也仍在開發(fā)，業(yè)界預計，至少在2005年前8位的MCU仍是MCU產品的主流。

13. 學習ARM及嵌入式系統(tǒng)是否比學習其它一般單片機更有使用前景?對于一個初學者應當具備哪些相關知識?

答：一般在8位單片機與ARM方面的嵌入式系統(tǒng)是有層次上的差別，ARM適用于系統(tǒng)復雜度較大的高級產品，如PDA、手機等應用。而8位單片機因架構簡單，硬件資源相對較少，適用于一般的工業(yè)控制、消費性家電等等。對于一個單片機方面的軟件編程初學者，應以HOLTEK系列或8051等8位單片機來做入門練習。而初學者應當具備軟件編程相關知識，單片機一般軟件編程是以匯編語言為主，各家有各家的語法，但大都以RISC的MCU架構為主，其中 RISC (Reduced Instruction Set Computer) 代表MCU的所有指令。都是利用一些簡單的指令組成的，簡單的指令代表 MCU 的線路可以盡量做到最佳化，而提高執(zhí)行速率。另外初學者要具備單片機I/O接口的應用知識，這在于周邊應用電路及各種元器件的使用，須配合自己所學的電子學及電路學等。

14. 符合44PIN的80系列8位單片機的MCU有哪些?

答：符合44PIN的80系列8位單片機有Z8674312FSC、Z86E2112FSC、Z86E2116FSC。

15. 請介紹一下MCU的測試方法。

答： MCU從生產出來到封裝出貨的每個不同的階段會有不同的測試方法，其中主要會有兩種：中測和成測。

所謂中測即是WAFER的測試，它會包含產品的功能驗證及AC、DC的測試。項目相當繁多，以HOLTEK產品為例最主要的幾項如下：

接續(xù)性測試：檢測每一根I/OPIN內接的保護用二極管是否功能無誤。

功能測試：以產品設計者所提供測試資料(TEST PATTERN)灌入IC，檢查其結果是否與當時SIMULATION時狀態(tài)一樣。

STANDBY電流測試：測量IC處于HALT模式時即每一個接點(PAD)在1態(tài)0態(tài)或Z態(tài)保持不變時的漏電流是否符合最低之規(guī)格。

耗電測試：整顆IC的靜態(tài)耗電與動態(tài)耗電。

輸入電壓測試：測量每個輸入接腳的輸入電壓反應特性。

輸出電壓測試：測量每個輸出接腳的輸出電壓位準。

相關頻率特性(AC)測試，也是通過外灌一定頻率，從I/O口來看輸出是否與之匹配。

為了保證IC生產的長期且穩(wěn)定品質，還會做產品的可靠性測試，這些測試包括ESD測試，LATCH UP測試，溫度循環(huán)測試，高溫貯存測試，濕度貯存測試等。

成測則是產品封裝好后的測試，即PACKAGE測試。即是所有通過中測的產品封裝后的測試，方法主要是機臺自動測試，但測試項目仍與WAFER TEST相同。PACKAGE TEST的目的是在確定IC在封裝過程中是否有任何損壞。

16. 能否利用單片來檢測手機電池的充放電時間及充放電時的電壓電流變化，并利用一個I/O端口使檢測結果在電腦上顯示出來?

答：目前市場上的各類智能充電器，大部分都采用MCU進行充電電流和電壓的控制。至于要在電腦上顯示，好象并不實用，可能只有在一些專門的電池檢測儀器中才會用到;對于一般的手機用戶來說，誰會在充電時還需要用一臺電腦來做顯示呢?要實現單片機與電腦的連接，最簡單的方式就是采用串口通訊，但需要加一顆RS-232芯片。

17. 在ARM編程中又應當如何?

答：就以嵌入式系統(tǒng)觀念為例，一般嵌入式處理器可以分為三類：嵌入式微處理器、嵌入式微控制器、嵌入式DSP(Digital Signal Processor)。

嵌入式微處理器就是和通用計算機的微處理器對應的CPU。在應用中，一般是將微處理器裝配在專門設計的電路板上，在母板上只保留和嵌入式相關的功能即可，這樣可以滿足嵌入式系統(tǒng)體積小和功耗低的要求。目前的嵌入式處理器主要包括：PowerPC、Motorola 68000、ARM系列等等。

嵌入式微控制器又稱為單片機，它將CPU、存儲器(少量的RAM、ROM或兩者都有)和其它接口I/O封裝在同一片集成電路里。常見的有HOLTEK MCU系列、Microchip MCU系列及8051等。

嵌入式DSP專門用來處理對離散時間信號進行極快的處理計算，提高編譯效率和執(zhí)行速度。在數字濾波、FFT(Fast Fourier Transform)、頻譜分析、圖像處理的分析等領域，DSP正在大量進入嵌入式市場。

18. MCU在射頻控制時，MCU的時鐘(晶振)、數據線會輻射基頻或基頻的倍頻，被低噪放LNA放大后進入混頻，出現帶內的Spur，無法濾除。除了用layout、選擇低輻射MCU的方法可以減少一些以外，還有什么別的方法?

答：在設計高頻電路用電路板有許多注意事項，尤其是GHz等級的高頻電路，更需要注意各電子組件pad與印刷pattern的長度對電路特性所造成的影響。最近幾年高頻電路與數位電路共享相同電路板，構成所謂的混載電路系統(tǒng)似乎有增加的趨勢，類似如此的設計經常會造成數位電路動作時，高頻電路卻發(fā)生動作不穩(wěn)定等現象，其中原因之一是數位電路產生的噪訊，影響高頻電路正常動作所致。為了避免上述問題除了設法分割兩電路block之外，設計電路板之前充分檢討設計構想，才是根本應有的手法，基本上設計高頻電路用電路板必需掌握下列三大原則：

高質感。

不可取巧。

不可倉促搶時間。

以下是設計高頻電路板的一些建議：

(1)印刷pattern的長度會影響電路特性。尤其是傳輸速度為GHz高速數位電路的傳輸線路，通常會使用strip line，同時藉由調整配線長度補正傳輸延遲時間，其實這也意味著電子組件的設置位置對電路特性具有絕對性的影響。

(2)Ground作大better。銅箔面整體設置ground層，而連接via的better ground則是高頻電路板與高速數位電路板共同的特征，此外高頻電路板最忌諱使用幅寬細窄的印刷pattern描繪ground。

(2)電子組件的ground端子，以最短的長度與電路板的ground連接。具體方法是在電子組件的ground端子pad附近設置via，使電子組件能以最短的長度與電路板的ground連接。

(3)信號線作短配線設計。不可任意加大配線長度，盡量縮短配線長度。

(4)減少電路之間的結合。尤其是filter與amplifier輸出入之間作電路分割非常重要，它相當于audio電路的cross talk對策。

(5)MCU回路Layout考量：震蕩電路僅可能接近IC震蕩腳位;震蕩電路與VDD VSS保持足夠的距離;震蕩頻率大于1MHz時不需加 osc1 osc2 電容;電源與地間要最短位置并盡量拉等寬與等距的線，于節(jié)點位置加上104/103/102等陶瓷電容。

19. Intel系列的96單片機80c196KB開發(fā)系統(tǒng)時，都有那些注意事項?

答：一個即時系統(tǒng)的軟體由即時操作系統(tǒng)加上應用程序構成。應用程序與作業(yè)系統(tǒng)的接口通過系統(tǒng)調用來實現。用80C196KB作業(yè)系統(tǒng)的MCU，只能用內部RAM作為TCB和所有系統(tǒng)記憶體(含各種控制表)以及各個任務的工作和資料單元。因此一定要注意以下幾點：

(1)對各個任務分配各自的堆迭區(qū)，該堆迭區(qū)既作為任務的工作單元，也作為任務控制塊的保護單元。

(2)系統(tǒng)的任務控制塊只存放各任務的堆迭指標，而任務的狀態(tài)均存放于任務椎棧中。在一個任務退出運行時，通過中斷把它的狀態(tài)進棧，然后把它的堆迭指標保存于系統(tǒng)的TCB中;再根據優(yōu)先取出優(yōu)先順序最高的已就緒任務的堆迭指標SP映象值送入SP中;最后執(zhí)行中斷返回指令轉去執(zhí)行新任務。

(3)各任務的資料和工作單元盡量用堆迭實現，這樣可以允許各任務使用同一個子程序。使用堆迭實現參數傳遞并作為工作單元，而不使用絕對地址的RAM，可實現可重入子程序。該子程序既可為各個任務所調用，也可實現遞回調用。

20. 在demo板上采樣電壓時，不穩(wěn)定，采樣結果有波動，如何消除?

答：一般來說，仿真器都是工作在一個穩(wěn)壓的環(huán)境(通常為5V)。如果用仿真器的A/D時，要注意其A/D參考電壓是由仿真器內部給出，還是需要外部提供。A/D轉換需要一個連續(xù)的時鐘周期，所以在仿真時不能用單步調試的方法，否則會造成A/D采樣值不準。至于A/D采樣不穩(wěn)定，可以在A/D輸入口加一電容，起到濾波作用;在軟件處理時采用中值濾波的方法。