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[导读]学习就是迎接挑战、解决困难的过程,没有挑战,就没有人生的乐趣。下面以MSP430系列单片机为例,解释一下学习单片机的过程。

学习就是迎接挑战、解决困难的过程,没有挑战,就没有人生的乐趣。下面以MSP430系列单片机为例,解释一下学习单片机的过程。

(1)获取资料

购买有关书籍,并到杭州利尔达公司网站和TI网站获取资料,例如,在网上可以找到FET使用指导、MSP430 F1xx系列、F4xx系列的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,当然有些资料是英文的,看懂英文资料是个挑战,学会4、6级英语就是为看资料的。英语难学,但是看资料容易,只要下决心,看完一本资料,就可以看懂所有的相关资料。

(2)购买仿真器FET和实验电路板

如果经济条件不错,可以直接购买。

(3)自制仿真器FET和实验电路板

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。

(4)从网上获得IAR软件

到利尔达公司或TI公司的网站下载IAR软件,并安装到计算机上。

(5)调试FET和实验板

将FET的一端与PC机的并行口相连,另一端连接实验板的JTAG接口,上电后,检查FET芯片、实验板上的单片机芯片是否发热(用手模),PC机是否工作正常后,运行IAR软件,找个C语言或汇编语言的例子,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。

(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。

(7)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。

如果在学会单片机的基础之上,学会CPLD和FPGA的开发以及硬件描述语言,就可以在高速产品的开发方面获得一杯羹。

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