单片机的学习过程

Posted 2021-03-10 guochaoxxl

学习是一个迎接挑战和解决困难的过程，人生中没有目标，无法挑战，就失去了人生的乐趣。下面我们就以MSP430系列单片机为例，说明单片机的学习过程。

　　(1)获取资料

　　以我们的课本为依托，以下面五个网址为参考，基本所有的资料就全了。

　　参考网址：http://www.ti.com.cn/zh-cn/microcontrollers/msp430-ultra-low-power-mcus/overview.html

　　　　　　　http://www.21ic.com/jszt/msp430.htm

　　　　　　　http://www.eepw.com.cn/tech/s/k/MSP430

　　　　　　　http://www.elecfans.com/tags/msp430/

　　　　　　　http://bbs.eeworld.com.cn/forum-128-1.html

　　在网上可以找到FET使用指导、MSP430 F1xx系列使用说明和具体单片机芯片的数据说明，可以找到仿真器FET的电路图、实验板电路图、芯片封装知识等大量的实际应用参考电路。有可能找到的资料是英文的，看英文资料是个难点，也是必须要过的坎儿，无论过没过英语4、6都要学会看英文资料的。建议先看完官方的user guide，加上一些其他相关资料，入门就够了。

　　(2)购买仿真器FET和实验电路板，这个我们学校已经有了

　　如果经济条件不错，可以直接购买。自制仿真器FET和实验电路板，这个是个挑战，动手能力强的，可以试试。

　　自制仿真器FET，首先要到网上找到FET电路图，然后就可以使用画电路板软件画电路图和电路板图，这又是个挑战。FET电路非常简单，但要把它制作出来还是需要下一番工夫的，找一本有关书，然后练习画原理图，画完原理图后，就学习认识元件封装，再购买元件，这时就可以画电路板图了，一旦画好，将形成的PCB文件交给电路板制作公司，10天后，就可以得到电路板，焊上元件和电缆，等实验电路板做好后，就可以与实验电路板一起调试了。

　　自制实验电路板，需要单片机芯片内部工作原理的知识、封装知识，清楚的知道每一个引脚的功能，还需要数码管、按钮、排电阻、三端稳压器、二极管、散热器、电解电容、普通电容、电阻、钮子开关等元件的知识，对于初学者，可以做一个只有3个数码管、8个按钮、8个发光二极管的简单实验板，这样的实验板，虽然简单，但足可以帮助初学者入门单片机。自制实验电路板与自制FET一样，首先画电路图，然后买元件，再画电路板。由于MSP430系列芯片是扁平封装，焊接起来有一定难度，这好象是个挑战，但实际上很简单，方法如下：首先在焊盘上涂上松香水，在松香水未干的情况下，将芯片放在焊盘上，注意芯片第一引脚的位置，并使引脚与焊盘对齐，将擦干净的电烙铁(不能有任何焊锡)接触引脚，引脚只要一热，焊盘上的焊锡就自动将引脚焊住了，千万注意电烙铁上不能有焊锡，焊接时最好配备一个放大镜。焊接电路板时，每一个元件都要核对参数，可以用万用表测量的元件一定要测量。

　　(3)从网上获得CCS软件

　　到TI公司的网站下载CCS软件，并安装到计算机上，比较简单，完全可以自行完成，建议安装目录不要含有中文路径或字符，有些同学win10用户名是中文的，建议重新安装系统，将用户名改成英文或拼音，否则，后期可能会有问题。

　　(4)熟悉实验板

　　将实验板与PC机的USB口相连，打开开关上电后，检查MSP430F169芯片、实验板上的其他芯片是否发热(用手模)，PC机是否工作正常后，运行CSS软件，找个单片机C语言的例程，编译成功后下载到单片机中，如果能够下载，说明一切成功。否则还需要仔细研究，一般情况下，只要电路板上的电路正确，元件参数准确，没有不成功的。

　　结合实验板的原理图，阅读DM430-L操作手册V3.0文件，分模块熟悉各个部分的电路连接情况，主要是管脚与外设的连接情况，无需死记硬背，需要时再看也可以。

　　(5)回顾C语言，熟悉单片机C语言

　　回顾C语言，熟悉单片机C语言，阅读ti官方例程，掌握单片机程序的结构。　　

　　(6)分步骤学习单片机

　　学习使用单片机就是理解单片机硬件结构，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。

　　

　　第一步：数字I/O的使用

　　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。

　　第二步：定时器的使用

　　学会定时器的使用，就可以用单片机实现时序电路，时序电路的功能是强大的，在工业、家用电气设备的控制中有很多应用，例如，可以用单片机实现一个具有一个按钮的楼道灯开关，该开关在按钮按下一次后，灯亮3分钟后自动灭，当按钮连续按下两次后，灯常亮不灭，当按钮按下时间超过2s，则灯灭。数字集成电路可以实现时序电路，可编程逻辑器件(PLD)可以实现时序电路，可编程控制器(PLC)也可以实现时序电路，但是只有单片机实现起来最简单，成本最低。

　　定时器的使用是非常重要的，逻辑加时间控制是单片机使用的基础。

　　第三步：中断

　　单片机的特点是一段程序反复执行，程序中的每个指令的执行都需要一定的执行时间，如果程序没有执行到某指令，则该指令的动作就不会发生，这样就会耽误很多快速发生的事情，例如，按钮按下时的下降沿。要使单片机在程序正常运行过程中，对快速动作做出反应，就必须使用单片机的中断功能，该功能就是在快速动作发生后，单片机中断正常运行的程序，处理快速发生的动作，处理完成后，在返回执行正常的程序。中断功能使用中的困难是需要精确地知道什么时候不允许中断发生(屏蔽中断)、什么时候允许中断发生(开中断)，需要设置哪些寄存器才能使某种中断起作用，中断开始时，程序应该干什么，中断完成后，程序应该干什么等等。

　　中断学会后，就可以编制更复杂结构的程序，这样的程序可以干着一件事，监视着一件事，一旦监视的事情发生，就中断正在干的事情，处理监视的事情，当然也可以监视多个事情，形象的比喻，中断功能使单片机具有吃着碗里的，看着锅里的功能。

　　以上三步学会，就相当于降龙十八掌武功，会了三掌了，可以勉强护身。

　　第四步：与PC机进行RS232通信

　　单片机都有USART接口，特别是MSP430系列中很多型号，都具有两个USART接口。，USART接口不能直接与PC机的RS232接口连接，它们之间的逻辑电平不同，需要使用一个MAX3232芯片进行电平转换。

　　USART接口的使用是非常重要的，通过该接口，可以使单片机与PC机之间交换信息，虽然RS232通信并不先进，但是对于接口的学习是非常重要的。正确使用USART接口，需要学习通信协议，PC机的RS232接口编程等等知识。试想，单片机实验板上的数据显示在PC机监视器上，而PC机的键盘信号可以在单片机实验板上得到显示，将是多么有意思的事情啊!

　　第五步：学会A/D转换

　　MAP430单片机带有多通道12位A/D转换器，通过这些A/D转换器可以使单片机操作模拟量，显示和检测电压、电流等信号。学习时注意模拟地与数字地、参考电压、采样时间，转换速率，转换误差等概念。

　　使用A/D转换功能的简单的例子是设计一个电压表。

　　第六步：学会PCI、I2C接口和液晶显示器接口

　　这些接口的使用可以使单片机更容易连接外部设备，在扩展单片机功能方面非常重要。

　　第七步：学会比较、捕捉、PWM功能

　　这些功能可以使单片机能够控制电机，检测转速信号，实现电机调速器等控制起功能。

　　如果以上七步都学会，就可以设计一般的应用系统，相当于学会十招降龙十八掌，可以出手攻击了。

　　第八步：学习USB接口、TCP/IP接口、各种工业总线的硬件与软件设计

　　学习USB接口、TCP/IP接口、各种工业总线的硬件与软件设计是非常重要的，因为这是当前产品开发的发展方向。

　　到此为止，相当于学会15招降龙十八掌，但还不到打遍天下无敌手的境界。即使如此，也算是单片机大虾了。顺便说一句，MSP430单片机的技术支持是非常好的，负责任的工程师大虾会在关键时候，挺身而出，使你化险为夷。

　　6. 达到理想境界

　　达到理想境界是困难的，在知识爆炸的年代里，即使天天学习，也很难跟上科学技术的发展，更何况每天还要为找工作、提职称、写论文、搞科研经费、政治学习、买房、购车、柴、米、油、盐、酱、醋、茶等忙活，那么，还需要学习吗?回答是肯定的，人就是为兴趣而活，爱好单片机才能学会单片机，不为什么目的，只为学习的乐趣，当然要是兴趣也能赚钱，则是一举两得。

　　学会使用单片机其实是学会了使用工具，充其量是个补锅、锔碗的匠人。如果再要进步，就需要在信号识别、控制理论、数字信号处理理论、通信理论等方面下工夫，只有这样，才能开发出高水平、高附加值、具有知识产权的产品，达到熟练运用降龙十八掌，打遍天下无敌手的至高境界。

　　单片机是DSP、嵌入式操作系统等高级硬件产品开发的基础。如果想要进一步的发展，必须学会单片机的开发。