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  • 单片机编程经验

    单片机编程经验

    经验之一:用“软件陷阱+程序口令”对付PC指针的弹飞当CPU受到外界干扰,有时PC指针会飞到另一段程序中,或跳到空白段去。其实,如果PC指针飞到空白段去,倒也好处理。只要在空白段设立软件陷阱(拦截指令),将程序拦截到初始化段或程序错误处理段。但是,如果PC指针飞到另一段程序中去了,系统如何办?小匠在这里推荐一种方法——程序口令,思路如下:1、首先,程序必须模块化。每个模块(子程序)执行一个功能。每个模块只有一个出口(RET)。2、设立一个模块(子程序)ID寄存器。3、为每个子程序配置一个唯一的ID号码。4、每当子程序执行完毕,要返回(RET)之前, 先将本子程序的ID号送入 ID寄存器。5、返回到上级程序后,先判断ID寄存器中的ID号。如果正确,则继续执行;如果不正确,则表示PC指针有可能已经跳错了,子程序没有按预计的出口返回,这时将程序拦截到初始化段或程序错误处理段。这种方法,如同在程序中设立了若干个岗哨,每次调用子程序返回后,都要对口令(ID号),验明正身后再放行。再配合软件陷阱,基本上可以将大多数PC指针弹飞的现象检测到。到了程序错误处理段,要杀要剐(冷启动还是热启动)就由您了。仅以一条代码来揭示程序飞跑的本质!750102H ;MOV 01H,#02H ,如当前PC不是指向75H,而是指向01H或02H,那么51内的指令译码器将把她们忠实地翻译成AJMP X01H 或 LJMP XXXXH 而XX01H XXXXH又是什么呢?天知道!这样恶性飞跑下去那还不死定!改革一下:CLR A ;0C4HINC A ;04HMOV R1,A ;0F9HINC A ;04H MOV @R1,A ;86H每一字节代码都不能在生成跳转和循环,且都是单字节指令!往那跑去?跑出去了都要自己回来!“在家”千日好!“跳出”事事难嘛!这样只要平时习惯了用累加器和寄存器把数倒一倒,把那些危险代码都给倒掉,这样虽说给PC的“足”上多加了两字节的“包”可它不好“跑”啊!“足包”====跑!有朋友会问:要是PC抓做02H--LJMP 又有抓做了老鼻子远的XXH,再抓做隔壁的YYH不就没用了吗?提这样的问题只有ZENYIN这种钻牛角得才会提!PC那一位最活跃啊?PC0啊!要“扯拐”显然发生在她身上,至于那PC15同志啊,睡得更死猪一样,雷爆(强干扰)来了都打不醒?此外如果干扰都强到了PC高位都出错的地步!关电!关电!不干了!“不是我们不行而是敌人太强大”!反过来要是敌人在你的专政下,只是偶尔出来捣捣乱,但一出来就冲到屁西(PC)高层,就要问问是不是你的王国根基(硬件)有问题了?而非出在意识形态(软件)上!硬件为本!软件为标!标本兼治铸就坚强体魄,方能百毒不侵!经验之二、不要轻信软件狗关于软件狗的讨论,论坛上多矣。匠人也曾经查阅过许多关于软件狗的文章。有些大师确实提出了一些比较有技巧性的方法。但是,匠人的忠告是:不要轻信软件狗!其实,软件狗相当于软件的一种自律行为。一般的思路都是通过设立一个计数器,在计时中断中对其+1,在主程序的适当地方对其清零。如果程序失控了,清零指令未被执行,但中断造常发生,则计数器溢出(狗狗叫了)。但是这里有个问题:万一干扰导致中断被屏蔽了,那软件狗就永远不会叫了!——针对这种可能,有人提出在主程序中反复刷新中断使能标志,保证不让中断被屏蔽。——但万一程序飞到某个死循环中去了,不再执行“刷新中断使能标志”这一功能了,还是有可能把狗狗活活饿死。所以,匠人的观点是:看门狗必须拥有独立的计数器。(即硬件看门狗)好在现在好多芯片都提供了内部WDT。这种狗都是自带计数器的。即使干扰导致程序失控,WDT还是会造常计数直到溢出。当然,匠人也没有要将软件狗一棍子全部打死的意思。毕竟不管是软狗还是硬狗,逮到耗子就是好狗嘛(狗拿耗子——多管闲事?)。如果哪位训狗专家确实养过一条能看门的好软件狗,请牵出来让大伙瞧瞧。经验之三、话说RAM冗余技术所谓的RAM冗余,就是:1、将重要的数据信息备份2份(或以上)并存放在RAM中不同的区域(指地址不相连)。2、当平时对这些数据进行修改时,同时也更新备份。3、当干扰发生并被拦截到“程序错误处理段”中时, 将数据与备份做比较,采用表决方式(少数服从多数)选出正确(或可能正确?)的那个。4、备份越多,效果越好。(当然,你得有足够的存储空间)。5、只备份最最原始的数据。中间变量(指那些可以从原始数据重新推导出来的数据)不必备份,注:1、这种思路的理论依据,据说是源于一种“概率论”,即一个人被老婆打肿脸的概率是很大的,但如果他捂着脸去上班却发现全公司每个已婚男人的脸都青了,这种概率是很小的。同理,一个RAM寄存器数据被冲毁的概率是很大的,但地址不相连的多个RAM同时被冲毁的概率是很小的。2、前两年,小匠学徒时,用过一次这种方法,但效果不太理想。当时感觉可能是概率论在我这失效了?现在回想起来,可能是备份的时机选的不好。结果将已经冲毁的数据又备份进去了。这样以来,恢复出来的数据自然也就不对了。经验之四、话说指令冗余技术前面有个朋友问到指令冗余,按匠人的理解,指令冗余,就是动作冗余。举个例子,你要在某个输出口上输出一个高电平去驱动一个外部器件,你如果只送一次“1”,那么,当干扰来临时,这个“1”就有可能变成“0”了。正确的处理方式是,你定期刷新这个“1”。那么,即使偶然受了干扰,它也能恢复回来。除了I/O口动作的冗余,匠人强烈建议大家在下面各方面也采用这种方法:1、LCD的显示。有时,也许你会用一些LCD的专用驱动芯片(如HT1621),这种芯片有个好处,即你只要将显示数据传送给它,它就会不断的自动扫描LCD。但是,你千万不要以为这样就没你啥事了。正确的处理方式是,要记得定期刷新送显数据(即使显示内容没有改变)。对于CPU中自带LCD DRIVER 的,也要定期刷新LCD RAM。2、中断使能标志的设置。不要以为你在程序初始化段将中断设置好就OK了。应该在主程序中适当的地方定期刷新一下,以免你的中断被挂起来。3、其它一些标志字和参数寄存器(包括你自己定义的),也要记得常常刷新。4、其它一些你认为有必要反复刷新的地方。经验之五、10种软件滤波方法下面奉献——匠人呕心沥血搜肠刮肚冥思苦想东拼西凑整理出来的10种软件滤波方法:1、限幅滤波法(又称程序判断滤波法)A、方法:根据经验判断,确定两次采样允许的最大偏差值(设为A),每次检测到新值时判断:如果本次值与上次值之差<=A,则本次值有效。如果本次值与上次值之差>A,则本次值无效,放弃本次值,用上次值代替本次值B、优点:能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰。C、缺点:无法抑制那种周期性的干扰,平滑度差。2、中位值滤波法A、方法:连续采样N次(N取奇数),把N次采样值按大小排列,取中间值为本次有效值。B、优点:能有效克服因偶然因素引起的波动干扰,对温度、液 位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果。C、缺点:对流量、速度等快速变化的参数不宜。3、算术平均滤波法A、方法:连续取N个采样值进行算术平均运算。N值较大时:信号平滑度较高,但灵敏度较低;N值较小时:信号平滑度较低,但灵敏度较高。N值的选取:一般流量,N=12;压力:N=4B、优点:适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波,这样信号的特点是有一个平均值,信号在某一数值范围附近上下波动。C、缺点:对于测量速度较慢或要求数据计算速度较快的实时控制不适用,比较浪费RAM。4、递推平均滤波法(又称滑动平均滤波法)A、方法:把连续取N个采样值看成一个队列,队列的长度固定为N,每次采样到一个新数据放入队尾,并扔掉原来队首的一次数据.(先进先出原则),把队列中的N个数据进行算术平均运算,就可获得新的滤波结果。N值的选取:流量,N=12;压力:N=4;液面,N=4~12;温度,N=1~4B、优点:对周期性干扰有良好的抑制作用,平滑度高,适用于高频振荡的系统。C、缺点:灵敏度低 ,对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差,不易消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差,不适用于脉冲干扰比较严重的场合,比较浪费RAM5、中位值平均滤波法(又称防脉冲干扰平均滤波法)A、方法:相当于“中位值滤波法”+“算术平均滤波法”。连续采样N个数据,去掉一个最大值和一个最小值,然后计算N-2个数据的算术平均值。N值的选取:3~14B、优点:融合了两种滤波法的优点,对于偶然出现的脉冲性干扰,可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差。C、缺点:测量速度较慢,和算术平均滤波法一样,比较浪费RAM。6、限幅平均滤波法A、方法:相当于“限幅滤波法”+“递推平均滤波法”,每次采样到的新数据先进行限幅处理,再送入队列进行递推平均滤波处理 。B、优点:融合了两种滤波法的优点,对于偶然出现的脉冲性干扰,可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差。C、缺点:比较浪费RAM。7、一阶滞后滤波法A、方法:取a=0~1,本次滤波结 果=(1-a)*本次采样值+a*上次滤波结果。B、优点:对周期性干扰具有良好的抑制作用,适用于波动频率较高的场合。C、缺点: 相位滞后,灵敏度低,滞后程度取决于a值大小,不能消除滤波频率高于采样频率的1/2的干扰信号。8、加权递推平均滤波法A、方法:是对递推平均滤波法的改进,即不同时刻的数据加以不同的权。通常是,越接近现时刻的数据,权取得越大。给予新采样值的权系数越大,则灵敏度越高,但信号平滑度越低。B、优点:适用于有较大纯滞后时间常数的对象和采样周期较短的系统。C、缺点:对于纯滞后时间常数较小,采样周期较长,变化缓慢的信号不能迅速反应系统当前所受干扰的严重程度,滤波效果差。9、消抖滤波法A、方法:设置一个滤波计数器将每次采样值与当前有效值比较:如果采样值=当前有效值,则计数器清零如果采样值<>当前有效值,则计数器+1,并判断计数器是否>=上限N(溢出),如果计数器溢出,则将本次值替换当前有效值,并清计数器 。B、优点:对于变化缓慢的被测参数有较好的滤波效果,可避免在临界值附近控制器的反复开/关跳动或显示器上数值抖动。C、缺点:对于快速变化的参数不宜,如果在计数器溢出的那一次采样到的值恰好是干扰值,则会将干扰值当作有效值导入系统。10、限幅消抖滤波法A、方法:相当于“限幅滤波法”+“消抖滤波法” 先限幅,后消抖。B、优点: 继承了“限幅”和“消抖”的优点改进了“消抖滤波法”中的某些缺陷,避免将干扰值导入系统。C、缺点:对于快速变化的参数不宜。IIR 数字滤波器A. 方法:确定信号带宽, 滤之。 Y(n) = a1*Y(n-1) + a2*Y(n-2) + . + ak*Y(n-k) + b0*X(n) + b1*X(n-1) + b2*X(n-2) + . + bk*X(n-k)。B. 优点:高通,低通,带通,带阻任意。设计简单(用matlab)C. 缺点:运算量大。

    时间:2018-06-29 关键词: 冗余技术 单片机编程 技术教程 看门狗

  • 基于AT89S52单片机数据通信终端设计

     摘要:目前,以单片机为核心的应用技术越来越广。文中基于AT89S52单片机控制技术,设计了一个数据通信终端,对其系统的原理、构成和技术特点进行介绍。达到可以实时、稳定传输数据的预期,在无线遥控方面有一定的应用。 随着计算机技术尤其是单片微型机技术的发展,人们已越来越多的采用单片机来对一些工业控制系统中如温度、流量和压力等参数进行检测和控制。这种方便简单的操作,能方便人们的生活工作,具有非常重要的现实意义。 近年来,通信技术发展迅猛,给人们工作、生活带来极大的便利。随着数据通信业务需求的发展,对数据传输提出了更高的要求。针对通信数据终端传输要求,基于AT89S52单片机设计了一个无线传输系统。 1 系统总体设计 AT89S52单片机功耗低,采用高性能的CMOS技术制成的8位单片机,有8K的存储空间。采用先进的高密度和非易失性存储技术,对通用的单片机指令系统和引脚分布都兼容,这样更加完善了芯片的功能和丰富了它的灵活应用,在嵌入式控制系统中有着广泛的应用前景。 NRF24L01芯片它的工作频率是在2.4到2.5 GHz,ISM频段的单片机无线收发器芯片,它由频率发生器,模式控制器,功率放大器,晶体振荡器,调制器,解调器这几个部分组成。在电流很低的时候,发射功率为-6DBM它的消耗电流时9 mA,接收电流为12.3 mA,在待机模式或者停电模式下它的消耗更低。 以AT89S52单片机为核心,在输入模块用的是物理按键进行数据的输入,并通过数码管显示。显示模块是用的是四位共阳数码管,发送接收模块用的是NRF2041无线发送接收芯片。采用HT7133A作为稳压芯片。以单片机AT89S52为控制核心的数据通信终端主要包括以下几大模块:1)输入模块;2)显示模块;3)发送模块;4)接收模块。系统设计框图如图1所示。 2 硬件设计及实现 Protel2004 DXP是Altium公司基于Prote199SE基础,于2004年推出的新版本的电路设计软件,该软件具备从概念设计,顶层设计直到输出生产数据以及这之间的所有分析验证和设计数据的管理功能。 该数据通信终端分为发送模块和接收模块两个部分,两个模块电路相似。以发送电路为例,基于Protel2004 DXP设计的电路原理图如图2所示。 在发送数据是把它设置成发送模式,然后把节点地址和有效数据,按照时钟顺序写入无线发送模块的缓存区域,有效数据应该在CSN为低电平时连续写入,节点地址在发送时写一次就行,接着CE管脚保持10μs高电平并延迟130μs后发射数据;如果开启了自动应答,则nRF24L01在发射数据后随即开始准备接收信号,自动应答接收地址应该与接收节点地址TX_ADDR一致。如果发送信号得到回应,那么可以得出通信成功,TX_DS置高,同时TX_PLD从TX FIFO中清除;如果没有收到回复,那么自动重新发送,若重复发送数据达到最大值,MAX_RT置高,TX FIFO中数据保留以便再次重发;MAX_RT或TX_DS置高时,IRQ为低电平,产生中断,报告MCU。最终成功发送时,如果CE为低电平则nRF24L01为空闲状态1;如果发送存储器中还有数据,那么进入下一轮发送模式。 在接收端,同样要将nRF24L01设为接收模式,然后在延迟130μs后开始进入接收状态。当接收方检测到有数据来时,就将数据存储在RXFIFO,此时标志位中断,IRQ变低,产生中断,此时MCU读取数据,如果开启了自动应答模式,接收方则自动进入应答状态。 3 软件设计与实现 3.1 软件设计 软件设计主要基于Keil c51 uVision4 C语言单片机开发环境,是现阶段使用最广泛,也最容易操作学习的软件,基于80C51单片内核的处理软件平台来进行的开发,包含多种工业标准的开发工具,可以完成项目的管理,建立编译、链接、对象代码生成,软件和硬件模拟完整的开发过程,特别是C编译器生成的代码工具的准确性和效率达到了更高的水平,在发展大型的项目非常理想。 STC-ISP是一款单片机下载编程烧录软件,是专门为STC系列单片机设计的,它适用于STC89系列、12C2052系列和12C5410等系列的STC单片机,使用简便,被广泛的使用。 基于以上两个软件,所设计的数据传输系统流程图如图3所示。 3.2 部分代码 程序设计主要包含无线发送和接收两部分,以无线发送为例,部分代码如下: 4 结束语 基于AT89S52单片机数据通信终端系统设计完成后,将程序编译生成的文件写入单片机,并对系统的运行状况进行观察,实验表明:本系统具有性能稳定、操作简单、性价比好的特点,很好的实现了通信终端数据无线传输的要求。其稳定性好,价格低廉且电路结构简单,适用于智能电子玩具、机器人等近距离无线传输,具有较好的实用价值。

    时间:2014-01-29 关键词: 系统设计 无线模块 通信终端 模块电路 单片机编程

  • 单片机编程学习

    怎样快速学好单片机,这是个困扰很多大学生的一个难题。 我认为以下的方法比较适当:先学51单片机,它是基础,比较容易入手,51单片机学好之后,有了编程的灵感,再学其它的单片机也就容易了。 那么,51单片机怎样快速入门呢?我有一个顺口溜:单片机,要学好,有决窍,先模仿,再提高。实践加理论,理论加实践,用心领悟最重要。具体来说, 第一课 安装软件 1.1 安装KEIL C51 1.2 安装PROTEUS 第二课 调试与仿真小程序 2.1 在KEIL上能调试二、三个简单的小程序 2.2 在PROTEUS上实现简单的仿真 第三课 修改程序 3.1 修改一个最简单的程序并下载 3.2 修改一个略为复杂的程序并下载 第四课 下载程序 *********************************************************************************** 买一块入门级的单片机实验板,几十元一块的即可,不要一下子就买贵的。 *********************************************************************************** 4.1 购买板子时有提供的程序,先下载一个最简单的,如单灯闪烁等。 4.2 再下载一个略为复杂的,如电子时钟等。 4.3 修改一个最简单的程序并下载 4.4 修改一个略为复杂的程序并下载 第五课 单片机硬件知识学习 5.1 芯片硬件知识学习 5.2 最小系统硬件知识学习 第六课 程序设计训练 6.1 方波信号发生器 6.2 彩灯控制器。。。。。。 ******************************************************************************************* 至此,你已经入门了,以后就可以按现在的教材循序渐进了。切记,理论联系实际. 扩展阅读:初学89c52单片机的心得

    时间:2013-06-04 关键词: 单片机编程

  • 单片机编程中关于堆栈的一些问题

    编译器在生成代码使用两个堆栈:一个是用于子程序调用和中断操作的硬件堆栈,一个是用于以堆栈结构传递的参数临时变量和局部变量的软件堆栈。硬件堆栈是从数据内存的顶部开始分配的,在硬件堆栈下面再分配一定数量的字节作为软件堆栈。硬件堆栈和软件堆栈均为向下生长型的堆栈(注意:这与51单片机相反)。 通常如果你的程序没有子程序调用也不调用象带有%f 格式的printf()等库函数,那么默认的16 字节应该在大多数的例子中能良好工作。在绝大多数程序中除了很繁重的递归调用程序再入式函数,最多40 个字节的硬件堆栈应该是足够的。 如果函数的调用层次太深,有可能会发生硬件堆栈溢出到软件堆栈中,改变了软件堆栈中数据的内容,同样,当定义了太多的局部变量或一个局部集合变量太多也有可能出现软件堆栈溢出到动态分配的数据区,两个堆栈都有可能溢出,如果堆栈溢出,会引起不可预测的错误。可以使用堆栈检查函数检测两个堆栈是否溢出。 在Target的页面中有一个Return Stack Sizi选项,用于指定硬件堆栈(保存函数返回值)的大小,通常如果子程序调用嵌套不深(不超过4层),那么使用默认的16字节就足够了,如果使用了浮点函数,则至少应设定为30个字节。在一般情况下,除了层次很深的递归调用及使用了%f格式说明符外,设定为40个字节就足够了。 硬件堆栈是从数据内存的顶部开始分配的,而软件堆栈是在它下面一定数量字节处分配。硬件堆栈和数据内存的大小是受在编译器选项中的目标装置项设定限制的。数据区从0x60 开始分配。在IO 空间后面是正确的。允许数据区和软件堆栈彼此相向生长。 如果你选择的目标装置带有32K 或64K 的外部SRAM,那么堆栈是放在内部SRAM的顶部而且向低内存地址方向生长。参考程序和数据内存的使用。任意一个程序失败的重要原因是堆栈溢出到其它数据内存的范围,两个堆栈中的任意一个都可能溢出,并且当一个堆栈溢出时会偶然产生坏的事情,你可以使用堆栈检查函数检测溢出情况 。 关于堆栈检查函数: 启动代码在硬件堆栈和软件堆栈的最低字节分别写进一个代码(0xaa),把这个代码称为警戒线。如果硬件堆栈和软件堆栈如果溢出过,则警戒字节的代码(0xaa)就会被改变,堆栈检查函数就是通过检查这两个堆栈的最低字节的代码是否被改变来判断两个堆栈是否溢出。通过调用_StackCheck(void)函数来检查堆栈溢出,如果警戒线字节中的代码仍然保持正确的值,那么函数检查通过,没有溢出。如果堆栈溢出,那么警戒线字节将可能被破坏,_StackCheck(void)函数检查到警戒线判断字节中的代码被改变,就判断相应的堆栈溢出(当程序堆栈溢出,程序可能运行不正常或偶然崩溃),该函数再调用函数_StackOverflowed(char c),如果参数是1,那么硬件堆栈有过溢出;如果参数是0,那么软件堆栈曾经溢出。 在使用堆栈检查函数时应注意以下几点: 1、在使用堆栈检查函数时,前必须用#i nclude "macros.h"预处理。 2、如果使用自己的启动文件,在ICCAVR6.20以后的版中,如果使用的启动文件中没有警戒线的内容,ICCAVR也会自动添加警戒线。而在ICCAVR6.20以前的版本中,必须自己添加该部分内容,否则生成的代码中堆栈分配将不带警戒线。 3、如果使用动态内存分配,必须跳过警戒线字节_bss_end来分配您的堆(即增加一个字节),详见内存分配函数说明 4、当_StackCheck(void)函数检测到警戒线字节被改变,则会调用一个默认的_StackOverflowed 函数来跳转到程序存储器0的位置(复位向量地址)。可以指定或重新编写一个新的函数来代替它,例如可以用新函数来指示是哪个堆栈溢出等,但这个函数也不可能执行太多的功能或让程序恢复到正常状态。因为堆栈溢出后,会更改掉一些有用的数据,引起不可预测的错误,甚至使程序死机。 下面用一个简单的实例来说明堆栈检查函数的作用: main( ) { init( ) //调用初始化程序 float a,b; a=1.0; b=1.0; printf("a = %fn", a); printf("b = %fn", b); _StackCheck( ); //调用堆栈检查函数 } _StackOverflowed(char c) { if (c == 1) puts("trashed HW stack"); //硬件堆栈溢出 else puts("trashed SW stack"); //软件堆栈溢出 } 扩展阅读:AVR单片机一些学习笔记

    时间:2013-05-28 关键词: 堆栈 单片机编程

  • PIC单片机编程漫谈(一)

    PIC的编程是比较简单的,但是对于初学者来说还是有些概念不太容易理解,从而影响编程。例如,PIC单片机初学者在编写程序时就比较容易在BANK设置和PC操作上出错。 1、 BANK设置错误: 先来看一段程序: include PORTDB EQU 20H …… START movlw b‘11110000’ movwf PORTDB clrf TRISD MAIN bcf STATUS,C rlf PORTDB,1 btfsc STATUS,C bsf PORTDB,0 movf PORTDB,W movwf PORTD call DELAY goto MAIN …… 上面的是一个将D口的发光二极管循环点亮的小程序,实际运行发现并不能达到点亮的效果。通过设置断点和观察变量的手段发现,单片机在执行“clrf TRISD”这一语句后,TRISD寄存器的值为0FFH,而PORTD的值被清成了0。这是因为未设置BANK的缘故,此时BANK=0,而TRISD寄存器却是位于BAKN1的。因此,在该语句前要加上一句“bsf STATUS,RP0”,使BANK=1。 经过改动,运行后发现程序仍然不正常。同样使用设置断点和观察变量的手段来分析程序,发现同样由于BANK设置的错误,单片机并未对位于BANK0的PORTD、 PORTDB操作。因此,在该语句前要加上一句“bcf STATUS,RP0”,使BANK=0。经过这样的调整后,程序运行正常了。 实际上,这样的错误很容易发生,在编写比较复杂的需要常常切换BANK的程序时更是如此。建议初学者在写程序时在有可能的情况下,在每次对BANK0以外的寄存器操作完成后都将BANK切换回BANK0。这样做虽然会麻烦一些,但会减少错误的发生,使调试更为简单一些。 2、 PC操作错误: 在进行查表操作时需要对PCL进行操作,这项操作也比较容易出错。举个例子来说: …… 00CA bcf PCLATH,0 00CB movf RTCCSIG,W 00CC addwf PCL,1 00CD goto main 00CE goto RtccS1 00CF goto RtccS2 00D0 goto Rtccs3 00D1 goto Rtccs4 …… 0130 bsf PCLATH,0 0131 movf RTCCSIG1,W 0132 addwf PCL,1 0133 goto SetHour 0134 goto SetMins …… 上面的程序是高奇ICD教学实验套件的演示程序CLKTEST.ASM编译完成之后的List文件中的一段,前面的4位数据是16进制数,代表了该程序行在单片机内程序存储器的装载位置。其中00CA句和0130句保证了执行“addwf PCL,1”语句后PC能跳转到正确的位置,感兴趣的朋友可以将这两句屏蔽后看一下结果。 在PIC16F877中PCLATH寄存器是一个低5位有效的寄存器,单片机在执行“addwf PCL,1”语句时,会将PCLATH和PCL寄存器的值(PCLATH:PCL)一起送入程序计数器PC。以上面的程序0132H句为例,此时PCL=32H如果此时PCLATH=00H,RTCCSIG1=1则执行完该句后PC=PCLATH:PCL=0033H,这样在下一个指令周期到来时就发生了错误。本来该执行第0134H句的,却变成了执行第0034H句。同样的,我们能够知道第00CAH句的作用。避免发生这样错误的方法是:在调试程序的时候调出List文件,特别关注一下有这类操作的语句,再根据实际的情况来决定PCLATH的值。 扩展阅读:PIC单片机引脚中断程序的设计技巧

    时间:2013-04-16 关键词: pic 单片机编程

  • 单片机编程心得

    1. 无论什么时候我们都要以实际应用的角度去考虑程序的编写。 2. 无论什么时候都不要让CPU白白浪费等待,尤其是延时(超过1MS)这样的地方。 3.设计相应驱动电路时候,应该仔细阅读芯片的数据手册,了解每个引脚的驱动能力,以及整个芯片的驱动能力。 4.最重要的是,如何去释放CPU(如果是led每500ms闪烁一次,那么可以设置1ms为基准,定时器定时1ms后,进入相应操作使计数加1,判断达到500时,进入led(),这些函数执行的时间是相当短的,如果主程序中还有其他函数,则CPU会顺次往下执行,对于其它函数(有的话)也要采取相同的措施,保证其不堵塞CPU,若全部基于这种方法执行,我们的小系统依旧可以保证多个任务(多个函数)同时进行,系统的实时性得到了一定的保证。),这是写出合格程序的基础。 5.数码管显示,动态显示的亮度比静态显示要差一点,所以在限流电阻时应略小于静态显示电路中,动态扫描显示刷新频率最好大于50HZ,即每显示一轮的时间不超过20ms,每个数码管显示的时间不能太长也不能太短,时间太长会影响刷新率,导致总体显示呈现闪烁的现象,时间太短发光二级管的电流导通时间也就短,会影响总体的显示亮度,一般控制在1ms左右最佳。 6.模块化编程,初学单片机的时候(开始是C语言),是接触一些芯片实现独立的功能,如DS1302,DS18B20等,程序也不会很大,所以所有的程序都放在一个文件里面。随着学习的逐步深入,程序也愈来愈大,这给调试带来了一定的困难,后来了解了模块化编程这个概念,运用之后大大地改善了程序的可读性和可移植性。下面简单的介绍 C语言源文件*.c 稍微比较大的设计都会涉及到众多模块,我们可以被各自独立的模块封装到不同的*.c源文件中,该文件中定义模块函数,申明部分一般不放入 C语言头文件*.h 把各个模块的的申明文件(说模块的接口比较合适),放在相应的*.h头文件中,相应的模块对应相应的.h头文件.形如 #ifndef __DS1302_H__ #define __DS1302_H__ /*模块ds1302.c文件中函数等的申明文件*/ #endif //上面几个条件编译和宏定义是为了防止重复包含 这样我们就把各个模块的接口函数都引出到各自的头文件中,然后在主程序中调用这些模块的*.h头文件即可。这点和C++中的类很像。 在数据类型定义的时候,有时候用typedef会取得很好的效果。 说到模块化编程,以前曾看过不少大虾的例子,他们的源文件和输出下载文件是放在项目文件夹下地不同文件夹中,如源文件放在src文件夹中,输出*.hex放在output文件夹中,这样整个项目就更显得清晰明了。 7.多任务程序,这个概念在前面也有提到,就是充分地利用CPU来实现多任务的前后台操作,相当于自己用程序构造一个基于前后台的多任务操作系统,换句话说就是通过定时器中断合理地分配CPU资源来响应不同的任务。多个任务需要CPU关照的频度不一样,我们选择最快的那个频度来作为定时器的节拍(通常为最小公倍数,这样方便定时器分配),然后通过定时器分频,即满足各个任务的响应节拍。比如任务A频度为50HZ,任务B为40HZ,这样我们就可以去定时器中断节拍为200HZ,每个任务设定一个节拍控制计数器C,当C计数4次时,任务切换到A,计数到5次切换B…… void Timer0(void) interrupt 1 { //赋初值,定义变量 for(i=0; i { if(task_delay[i]) task_delay[i]--; } void (*run_task[MAX_TASK])(); //定义一个函数指针数组 void main() { //***其余部分省略 while(1) { if(task_delay[0] == 0) {(*run_task[0])();task_delay[0] = C;/*任务0计数初值*/} //类似任务调度部分省略 } } 同时我们也很清楚的知道,有些任务需要很长的时间,如DS18B20温度传感器完成一次温度转换需要很长的时间(相对于单片机的us级来说),这样我们就可以将器件驱动任务在划分为:初始段,启动段,获取结果段,等子任务段,可分别设定标志位(switch+case语句),在需要等待较长时间的地方,允许CPU去执行其余任务,另外可在主程序任务轮训中添加break来实现任务的优先级划分。 扩展阅读:单片机C语言基础编程源码八则

    时间:2013-04-15 关键词: 单片机编程

  • 单片机编程知识问答

    1. C语言和汇编语言在开发单片机时各有哪些优缺点? 答:汇编语言是一种用文字助记符来表示机器指令的符号语言,是最接近机器码的一种语言。其主要优点是占用资源少、程序执行效率高。但是不同的CPU,其汇编语言可能有所差异,所以不易移植。 C语言是一种结构化的高级语言。其优点是可读性好,移植容易,是普遍使用的一种计算机语言。缺点是占用资源较多,执行效率没有汇编高。 对于目前普遍使用的RISC架构的8bit MCU来说,其内部ROM、RAM、STACK等资源都有限,如果使用C语言编写,一条C语言指令编译后,会变成很多条机器码,很容易出现ROM空间不够、堆栈溢出等问题。而且一些单片机厂家也不一定能提供C编译器。而汇编语言,一条指令就对应一个机器码,每一步执行什幺动作都很清楚,并且程序大小和堆栈调用情况都容易控制,调试起来也比较方便。所以在单片机开发中,我们还是建议采用汇编语言比较好。 如果对单片机C语言有兴趣,HOLTEK的单片机就有提供C编译器,可以到HOLTEK的网站免费下载使用。 2. C或汇编语言可以用于单片机,C++能吗? 答:在单片机开发中,主要是汇编和C,没有用C++的。 3. 搞单片机开发,一定要会C吗? 答:汇编语言是一种用文字助记符来表示机器指令的符号语言,是最接近机器码的一种语言。其主要优点是占用资源少、程序执行效率高。但是不同的CPU,其汇编语言可能有所差异,所以不易移植。 对于目前普遍使用的RISC架构的8bit MCU来说,其内部ROM、RAM、STACK等资源都有限,如果使用C语言编写,一条C语言指令编译后,会变成很多条机器码,很容易出现ROM空间不够、堆栈溢出等问题。而且一些单片机厂家也不一定能提供C编译器。而汇编语言,一条指令就对应一个机器码,每一步执行什么动作都很清楚,并且程序大小和堆栈调用情况都容易控制,调试起来也比较方便。所以在资源较少单片机开发中,我们还是建议采用汇编语言比较好。 而C语言是一种编译型程序设计语言,它兼顾了多种高级语言的特点,并具备汇编语言的功能。C语言有功能丰富的库函数、运算速度快、编译效率高、有良好的可移植性,而且可以直接实现对系统硬件的控制。C语言是一种结构化程序设计语言,它支持当前程序设计中广泛采用的由顶向下结构化程序设计技术。此外,C语言程序具有完善的模块程序结构,从而为软件开发中采用模块化程序设计方法提供了有力的保障。因此,使用C语言进行程序设计已成为软件开发的一个主流。用C语言来编写目标系统软件,会大大缩短开发周期,且明显地增加软件的可读性,便于改进和扩充,从而研制出规模更大、性能更完备的系统。 综上所述,用C语言进行单片机程序设计是单片机开发与应用的必然趋势。所以作为一个技术全面并涉足较大规模的软件系统开发的单片机开发人员最好能够掌握基本的C语言编程。 4. 当开发一个较复杂而又开发时间短的项目时,用C还是用汇编开发好? 答:对于复杂而开发时间紧的项目时,可以采用C语言,但前提是要求对该MCU系统的C语言和C编译器非常熟悉,特别要注意该C编译系统所能支持的数据类型和算法。虽然C语言是最普遍的一种高级语言,但不同的MCU厂家其C语言编译系统是有所差别的,特别是在一些特殊功能模块的操作上。如果对这些特性不了解,那调试起来就有的烦了,到头来可能还不如用汇编来的快。 5. 在教学中要用到8088和196芯片单片机教材,请问那里可以找到关于这方面的书或资料? 答:有关这方面的教材,大学里常用的一本是《IBM-PC汇编语言程序设计》清华大学出版社出版的,在网上以及书店都是可以找到的,另外网上还可以搜索到很多其他的教材如:《微机原理及汇编语言教程》(杨延双 张晓冬 等编著 )和《16/32 位微机原理、汇编语言及接口技术》(作者: 钟晓捷 陈涛 ,机械工业出版社 出版)等,可以在较大型的科技书店里查找或者直接从网上订购。 6. 初学者到底是应该先学C还是汇编? 答:对于单片机的初学者来说,应该从汇编学起。因为汇编语言是最接近机器码的一种语言,可以加深初学者对单片机各个功能模块的了解,从而打好扎实的基础。 7. 我是一名武汉大学电子科技大3的学生,学了电子线路、数字逻辑、汇编和接口、C语言,但是总是感觉很迷茫,觉好象什么都不会。怎么办? 答:大学过程是一个理论过程,实践的机会比较少,往往会造成理论与实践相脱节,这是国内大学教育系统的通病,不过对于学生来说切不可好高骛远。一般从大三会开始接触到一些专业课程,电子相关专业会开设相关的单片机应用课程并且会有简单的实验项目,那么要充分把握实验课的机会,多多地实际上机操作练习。平时可以多看看相关的电子技术杂志网站,看看别人的开发经验,硬件设计方案以及他人的软件设计经验。有可能的话,还可以参加一些电子设计大赛,借此机会2--3个人合作做一个完整系统,会更有帮助。到了大四毕业设计阶段,也可以选择相关的课题作些实际案例增长经验。做什么事情都有个经验的积累过程,循序渐进。 8. 请问作为学生,如何学好单片机? 答:学习好单片机,最主要的是实践,在实践中增长经验。在校学生的话,实践机会的确会比较少,但是有机会的话,可以毕业实习选择相关的课题,这样就可以接触到实际的项目。而且如果单片机微机原理是一门主课的话,相信学校会安排比较多的实践上机机会。有能力的话,可以找一些相关兼职工作做做,会更有帮助。而且单片机开发应用需要软硬件结合,所以不能只满足于编程技巧如何完美,平时也要注意硬件知识的积累,多上上电子论坛网站,买一些相关杂志。可能的话,可以到电子市场去买一些小零件,自己搭一个小系统让它工作起来。 HOTLEK的单片机是RISC结构的8位单片机,它可以广泛应用在家用电器、安全系统、掌上游戏等方面。大概来说可以分成I/O型单片机、LCD型单片机、A/D型单片机、A/D with LCD型单片机等等。 9. 如何才能才为单片机的高手啊? 答:要成为单片机高手,应该多实践,时常关注单片机的发展趋势;经常上一些相关网站,从那里可以找到许多有用的资料。 12. 8位机还能延续多久! 答:以现在MCU产品主力还是在8位领域,主要应用于汽车应用、消费性电子、电脑及PC周边、电信与通讯、办公室自动化、工业控制等六大市场,其中车用市场多在欧、美地区,而亚太地区则以消费性电子为主, 并以量大低单价为产品主流,目前16位MCU与8位产品,还有相当幅度的价差,新的应用领域也仍在开发,业界预计,至少在2005年前8位的MCU仍是MCU产品的主流。[!--empirenews.page--] 13. 学习ARM及嵌入式系统是否比学习其它一般单片机更有使用前景?对于一个初学者应当具备哪些相关知识? 答:一般在8位单片机与ARM方面的嵌入式系统是有层次上的差别,ARM适用于系统复杂度较大的高级产品,如PDA、手机等应用。而8位单片机因架构简单,硬件资源相对较少,适用于一般的工业控制、消费性家电等等。对于一个单片机方面的软件编程初学者,应以HOLTEK系列或8051等8位单片机来做入门练习。而初学者应当具备软件编程相关知识,单片机一般软件编程是以汇编语言为主,各家有各家的语法,但大都以RISC的MCU架构为主,其中 RISC (Reduced Instruction Set Computer) 代表MCU的所有指令。都是利用一些简单的指令组成的,简单的指令代表 MCU 的线路可以尽量做到最佳化,而提高执行速率。另外初学者要具备单片机I/O接口的应用知识,这在于周边应用电路及各种元器件的使用,须配合自己所学的电子学及电路学等。 14. 符合44PIN的80系列8位单片机的MCU有哪些? 答:符合44PIN的80系列8位单片机有Z8674312FSC、Z86E2112FSC、Z86E2116FSC。 15. 请介绍一下MCU的测试方法。 答: MCU从生产出来到封装出货的每个不同的阶段会有不同的测试方法,其中主要会有两种:中测和成测。 所谓中测即是WAFER的测试,它会包含产品的功能验证及AC、DC的测试。项目相当繁多,以HOLTEK产品为例最主要的几项如下: 接续性测试:检测每一根I/OPIN内接的保护用二极管是否功能无误。 功能测试:以产品设计者所提供测试资料(TEST PATTERN)灌入IC,检查其结果是否与当时SIMULATION时状态一样。 STANDBY电流测试:测量IC处于HALT模式时即每一个接点(PAD)在1态0态或Z态保持不变时的漏电流是否符合最低之规格。 耗电测试:整颗IC的静态耗电与动态耗电。 输入电压测试:测量每个输入接脚的输入电压反应特性。 输出电压测试:测量每个输出接脚的输出电压位准。 相关频率特性(AC)测试,也是通过外灌一定频率,从I/O口来看输出是否与之匹配。 为了保证IC生产的长期且稳定品质,还会做产品的可靠性测试,这些测试包括ESD测试,LATCH UP测试,温度循环测试,高温贮存测试,湿度贮存测试等。 成测则是产品封装好后的测试,即PACKAGE测试。即是所有通过中测的产品封装后的测试,方法主要是机台自动测试,但测试项目仍与WAFER TEST相同。PACKAGE TEST的目的是在确定IC在封装过程中是否有任何损坏。 16. 能否利用单片来检测手机电池的充放电时间及充放电时的电压电流变化,并利用一个I/O端口使检测结果在电脑上显示出来? 答:目前市场上的各类智能充电器,大部分都采用MCU进行充电电流和电压的控制。至于要在电脑上显示,好象并不实用,可能只有在一些专门的电池检测仪器中才会用到;对于一般的手机用户来说,谁会在充电时还需要用一台电脑来做显示呢?要实现单片机与电脑的连接,最简单的方式就是采用串口通讯,但需要加一颗RS-232芯片。 17. 在ARM编程中又应当如何? 答:就以嵌入式系统观念为例,一般嵌入式处理器可以分为三类:嵌入式微处理器、嵌入式微控制器、嵌入式DSP(Digital Signal Processor)。 嵌入式微处理器就是和通用计算机的微处理器对应的CPU。在应用中,一般是将微处理器装配在专门设计的电路板上,在母板上只保留和嵌入式相关的功能即可,这样可以满足嵌入式系统体积小和功耗低的要求。目前的嵌入式处理器主要包括:PowerPC、Motorola 68000、ARM系列等等。 嵌入式微控制器又称为单片机,它将CPU、存储器(少量的RAM、ROM或两者都有)和其它接口I/O封装在同一片集成电路里。常见的有HOLTEK MCU系列、Microchip MCU系列及8051等。 嵌入式DSP专门用来处理对离散时间信号进行极快的处理计算,提高编译效率和执行速度。在数字滤波、FFT(Fast Fourier Transform)、频谱分析、图像处理的分析等领域,DSP正在大量进入嵌入式市场。 18. MCU在射频控制时,MCU的时钟(晶振)、数据线会辐射基频或基频的倍频,被低噪放LNA放大后进入混频,出现带内的Spur,无法滤除。除了用layout、选择低辐射MCU的方法可以减少一些以外,还有什么别的方** 答:在设计高频电路用电路板有许多注意事项,尤其是GHz等级的高频电路,更需要注意各电子组件pad与印刷pattern的长度对电路特性所造成的影响。最近几年高频电路与数位电路共享相同电路板,构成所谓的混载电路系统似乎有增加的趋势,类似如此的设计经常会造成数位电路动作时,高频电路却发生动作不稳定等现象,其中原因之一是数位电路产生的噪讯,影响高频电路正常动作所致。为了避免上述问题除了设法分割两电路block之外,设计电路板之前充分检讨设计构想,才是根本应有的手法,基本上设计高频电路用电路板必需掌握下列三大原则: 高质感。 不可取巧。 不可仓促抢时间。 以下是设计高频电路板的一些建议: (1)印刷pattern的长度会影响电路特性。尤其是传输速度为GHz高速数位电路的传输线路,通常会使用strip line,同时藉由调整配线长度补正传输延迟时间,其实这也意味着电子组件的设置位置对电路特性具有绝对性的影响。 (2)Ground作大better。铜箔面整体设置ground层,而连接via的better ground则是高频电路板与高速数位电路板共同的特征,此外高频电路板最忌讳使用幅宽细窄的印刷pattern描绘ground。 (2)电子组件的ground端子,以最短的长度与电路板的ground连接。具体方法是在电子组件的ground端子pad附近设置via,使电子组件能以最短的长度与电路板的ground连接。 (3)信号线作短配线设计。不可任意加大配线长度,尽量缩短配线长度。 (4)减少电路之间的结合。尤其是filter与amplifier输出入之间作电路分割非常重要,它相当于audio电路的cross talk对策。 (5)MCU回路Layout考量:震荡电路仅可能接近IC震荡脚位;震荡电路与VDD & VSS保持足够的距离;震荡频率大于1MHz时不需加 osc1 & osc2 电容;电源与地间要最短位置并尽量拉等宽与等距的线,于节点位置加上104/103/102等陶瓷电容。[!--empirenews.page--] 19. Intel系列的96单片机80c196KB开发系统时,都有那些注意事项? 答:一个即时系统的软体由即时操作系统加上应用程序构成。应用程序与作业系统的接口通过系统调用来实现。用80C196KB作业系统的MCU,只能用内部RAM作为TCB和所有系统记忆体(含各种控制表)以及各个任务的工作和资料单元。因此一定要注意以下几点: (1)对各个任务分配各自的堆迭区,该堆迭区既作为任务的工作单元,也作为任务控制块的保护单元。 (2)系统的任务控制块只存放各任务的堆迭指标,而任务的状态均存放于任务椎栈中。在一个任务退出运行时,通过中断把它的状态进栈,然后把它的堆迭指标保存于系统的TCB中;再根据优先取出优先顺序最高的已就绪任务的堆迭指标SP映象值送入SP中;最后执行中断返回指令转去执行新任务。 (3)各任务的资料和工作单元尽量用堆迭实现,这样可以允许各任务使用同一个子程序。使用堆迭实现参数传递并作为工作单元,而不使用绝对地址的RAM,可实现可重入子程序。该子程序既可为各个任务所调用,也可实现递回调用。 20. 在demo板上采样电压时,不稳定,采样结果有波动,如何消除? 答:一般来说,仿真器都是工作在一个稳压的环境(通常为5V)。如果用仿真器的A/D时,要注意其A/D参考电压是由仿真器内部给出,还是需要外部提供。A/D转换需要一个连续的时钟周期,所以在仿真时不能用单步调试的方法,否则会造成A/D采样值不准。至于A/D采样不稳定,可以在A/D输入口加一电容,起到滤波作用;在软件处理时采用中值滤波的方法。 21. 在车载DVD系统中,如何设计电子防震系统? 答:在车载DVD系统,最好选择高档DVD机,因为高档DVD机都采用电子防震系统(ADVANCEDESP),当记忆缓冲区内的读数降低,先进的电子防震设计会以双速读数系统,做出比正常速度快两倍的读数速率,以减低噪声,即使连续震荡仍可避免跳线情况出现,现在就说说什幺叫电子防震。简单地说:电子防震就是一个信号的储存--释放过程,首先CD要先把信号进行提前读取,也就是我们见到机子的加速,再把信号储存在RAM中,而我们在开防震的时候所听到的就是经过RAM的声音,这样就是它的过程。当没有防震时是由于信号是1比1读取的,所以当受到冲击后,就会出现跳音。而当开了防震时,机子受到冲击后,由RAM释放出来的声音使音乐不停地播放,而与此同时,光头迅速进行复位检索,当检索到信号后立即补充,所以不会出现跳音。大概的情况就是这样。但是这样还没有满足用家的要求,由于这种的方法带来的时间短,通常只有3秒,所以跳音的机会还是蛮高,如果增大RAM又带来造价的增高因为RAM这东西价格较贵,尤其是质量好的。 22. 在电子防震技术中,有那些IC或器件可供选择? 答:在电子防震技术中,最重要的技术之一要数是RAM技术,而一直以来都是因为它的成本问题,所以防震时间都一直不能增加,也就是说RAM本身就有限制,RAM的容量越大,造价就越高。而许多厂家就如何在RAM的限制里得到最大限度的记忆时间展开了开发研究。 23. 如何进行编程可以减少程序的bug? 答:在此提供一些建议,因系统中实际运行的参数都是有范围的。系统运行中要考虑的超范围管理参数有: 物理参数。这些参数主要是系统的输入参数,它包括激励参数、采集处理中的运行参数和处理结束的结果参数。合理设定这些边界,将超出边界的参数都视为非正常激励或非正常回应进行出错处理。 资源参数。这些参数主要是系统中的电路、器件、功能单元的资源,如记忆体容量、存储单元长度、堆迭深度。在程序设计中,对资源参数不允许超范围使用。 应用参数。这些应用参数常表现为一些单片机、功能单元的应用条件。如E2PROM的擦写次数与资料存储时间等应用参数界限。 过程参数。指系统运行中的有序变化的参数。 在上述参数群对一程序编写者而言,须养成良好习惯,在程序的开头,有顺序的用自己喜欢文字参数对应列表来替代,然后用自己定义的文字参数来编写程序,这样在做程序的修改及维护时只在程序的开头做变动即可,不用修改到程序段,才比较容易且不会出错。 24. 有人认为单片机将被ARM等系列结构的嵌入式系统所取代。单片机的生命期还有多长? 答:因为8位单片机与嵌入式系统的ARM在功能结构和单价的差异,故应用层次上就有很大的不同。 ARM适用于系统复杂度较大的高级产品,如PDA、手机等应用。 而8位单片机因架构简单,硬件资源相对较少,适用于一般的工业控制,消费性家电……等等。评估单片机近期是否会给ARM取代,要观察两个因素: 芯片成本 因ARM的工作频率较高,电路较庞大,所需的芯片制造工艺要求在0。25U以上,成本较高。8位单片机工作频率相对较低,电路较小,所需的芯片制造工艺在0。5U 即可,成本较低。 功能定位 ARM的功能较单片机强,但两者定位不同。就如现阶段不会有人用ARM去作一个简单的工业定时开关。当然,如果两者单价相同也无不可,但现实是有很大的单价差距。 至于将来,因芯片制造成本会不断下降,上述的成本差异影响愈来愈少!但我估计在往后5年单片机仍有价格优势,仍能存活!但ARM是否会精简架构,降低成本,抢夺低阶市场?我想可能性不大,ARM应该会向上发展。同样,单片机也只能向上发展,如16位,高功能……等。 原因就是因为芯片制造工艺进步太快。压迫芯片设计往高集成发展。 25. 在单片机C编成时,如何才能使生成的代码具有和汇编一样的效率? 答:如果是使用C语言编程时,不太可能生成的代码具有1:1和汇编一样的效率。 C语言命令要被硬件识别并执行,必须通过编译器编译。编译器分为前端、中端、后端。前端与各种计算机语言写的程序打交道,后端与处理器的基本指令集接轨。所以如果使用C编程时,要达到最高的效率,最好能够很了解所使用的C编译器。先试验一下每条C语言编译以后对应的汇编语言的语句行数,这样就可以很明确的知道效率。在今后编程的时候,使用编译效率最高的语句,这样就能确保单片机C编程的时候同样的功能不同的C程序,编译效率最高。但是各家的C编译器都会有一定的差异,优秀的嵌入式系统C编译器代码长度和执行时间仅比以汇编语言编写的同样功能程度长5-20%,所以不同厂家的C编译器的编译效率也会有所不同。[!--empirenews.page--] 26. ARM单片机和哪种内核的单片机比较接近? 答:严格的说,ARM不是单片机,是一个嵌入式的实时操作系统。ARM(Advanced RISC Machines)是微处理器行业的一家知名企业,设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器、相关技术及软件。ARM将其技术授权给世界上许多着名的半导体、软件和OEM厂商,每个厂商得到的都是一套独一无二的ARM相关技术及服务。所以市场上像Intel、IBM、LG半导体、NEC、SONY、菲利浦和国半这样的大公司都有ARM系列,现在不存在什幺ARM单片机和哪种内核的单片机比较接近的问题。而且由于厂家购买内核后会根据自己芯片应用方向的不同,自行添加不同的外挂功能模块,所以,同样内核的芯片其提供的功能是不同的。 27. 从51转到ARM会有困难吗? 答:从51转到ARM,其实编程之类的原理都是一样的,但是要注意的是ARM是一个RISC的架构,在ARM的应用开放源代码的程序很多,要想提高自己,就要多看别人的程序,linux,uc/os-II等等这些都是很好的源码。 28. 我学过MCS51单片机教材,很有兴趣,但缺乏实践经验,手头没有任何道具可供演练,资金又有限,请问该怎么办? 答:在没有任何条件进行实践时,如果真的有兴趣,可以下载一些具有软件仿真功能仿真软件进行一些编程,像一些做得比较好的51仿真软件应该具有这种功能。HOLTEK的仿真软件HT-IDE3000也具有相应的功能,同时它还具有LCD软件仿真,周边电路的软件仿真。 29. 如果已经有了针对某MCU的C实现的某个算法,保持框架不变,对核心的部分用汇编优化,有没有一些比较通用的原则? 答:每个人的编程都有自己的风格与习惯,如果要利用别人的程序,在其中修修改改,如果他的程序并没有很好的模块化的话,建议最好不要这幺做,否则本来预期达到事倍功半,说不定反而事半功倍了。要参考他人的程序当然可以,但是首要是要看懂并理解他人程序的算法精髓,而不是在他的基础上打补丁。而关于算法方面的优化,可以购买一些数据结构的书籍,上面有比较详细的说明。 30. 如果准备估计一个算法的MIPS,有什么好的途径? 答:算法的运行时间是指一个算法在计算机上运算所花费的时间。它大致等于计算机执行简单操作(如赋值操作,比较操作等)所需要的时间与算法中进行简单操作次数的乘积。通常把算法中包含简单操作次数的多少叫做算法的时间复杂性。它是一个算法运行时间的相对量度,一般用数量级的形式给出。度量一个程序的执行时间通常有两种方法: 一种是事后统计的方法。因为很多计算机内部都有计时功能,不同算法的程序可通过一组或若干组相同的统计数据以分辨优劣。但这种方法有两个缺陷:一是必须先运行依据算法编制的程序;二是所得时间的统计量依赖于计算机的硬件、软件等环境因素,有时容易掩盖算法本身的优劣。因此人们常常采用另一种事前分析估算的方法。 一种是事前分析估算的方法。一个程序在计算机上运行时所消耗的时间取决于下列因素: (1)依据的算法选用何种策略; (2)问题的规模。例如求100以内还是1000以内的素数; (3)书写程序的语言。对于同一个算法,实现语言的级别越高,执行效率就越低; (4)编译程序所产生的机器代码的质量。这个跟编译器有关; (5)机器执行指令的速度。 显然,同一个算法用不同的语言实现,或者用不同的编译程序进行编译,或者在不同的计算机上运行时,效率均不相同。这表明使用绝对的时间单位衡量算法的效率是不合适的。撇开这些与计算机硬件、软件有关的因素,可以认为一个特定算法"运行工作量"的大小,只依赖于问题的规模(通常用整数量n表示),或者说,它是问题规模的函数。 一个算法是由控制结构(顺序、分支和循环三种)和原操作(指固有数据类型的操作)构成的,则算法时间取决于两者的综合效果。为了便于比较同一问题的不同算法,通常的做法是,从算法中选取一种对于所研究的问题(或算法类型)来说是基本运算的原操作,以该基本操作重复执行的次数作为算法的时间度量。 算法的MIPS有专门的一门学问,可以去好好参考相关的数据结构书籍。 31. 遥控的编*思路和设计流程是怎样的? 答:一般来说完整的遥控码分为头码、地址码、数据码和校验码四个组成部分。头码根据不同的厂家各不相同,地址码和数据码都由逻辑“1”和逻辑“0”组成。编码的设计目的,就是按照编码规则发送不同的码值。我们最常见的码型有SONY、松下、NEC等厂家型号。遥控编码芯片最常用的是在空调、DVD、车库门等遥控器上。 设计编码程序可以分为三个部分。 第一部分是了*型的特性。遥控码的头码和地址码(也称为客户码)是固定不变的,数据码和校验码根据不同的键值而改变。 第二部分是计算发码时间。遥控码大部分都是由逻辑“1”和逻辑“0”组成,也就是由一串固定占空比、固定周期的方波所组成。通常这些方波的周期是毫秒甚至微秒等级,需要在时间上计算的比较精确。所以选择发码单片机型号的时候,就要考虑到单片机的运行速度是不是够快,以及程序运行时间够不够。 第三部分就是程序的编写。选定单片机型号之后,开始设计程序流程。一般来说我们使用I/O口就可以做发码的输出端口。发码程序一般由几个子程序组成,头码子程序、逻辑1子程序,逻辑0子程序以及校验码的算法子程序。一旦我们得到要发送码的命令后,首先调用头码子程序,然后根据客户码和键值调用逻辑1子程序或者逻辑0子程序,最后调用校验码算法子程序输出校验码。 HOLTEK公司的HT48CA0/HT48RA0、HT48CA3/HT48RA3和HT48CA6是专为遥控器设计的单片机,它们具有专门红外输出口,可以实现绝大部分发码的要求。 设计*程序也可以分为三部分。 第一部分了解编码波形特性。从分析编码的高、低脉冲宽度入手,了解逻辑“1”和逻辑“0”的波形占空比、周期。了解头码的特性。 第二部分确定接收方式。一般我们可以用I/O口查询方法或者INT口中断响应方法来接收编码。这两者的区别是I/O口查询方式比较耗费单片机的运行时间资源,需要不断的去侦测I/O的电平变化,以免漏掉有效的码值;而INT口中断接收方式则比较节省资源,当外部有电平变化时,单片机才需要去处理,不需要时刻进行侦测。但是INT口中断接收方式不能辨别相同周期不同占空比的波形特性,当编码所携带的逻辑“1”和逻辑“0”具有这种特性时,就无法通过INT口中断接收方式来辨别了,因为INT中断只是在上升沿或者下降沿的时候才触发。[!--empirenews.page--] 第三部分将接收的码值存储并分析执行。根据判断高低电平的宽度(定时器或者延时),可以得到码值,也就是我们所说的*。一般我们连续收到3个相同的完整码值,就确认此码的确被发出,并接收成功。当*结束,根据码值我们可以判断出是哪个按键被按下,由此去执行相对的按键功能。 HOLTEK公司的HT48以及HT49(带LCD)系列单片机,都可以符合大多数*的任务。 32. 在学习单片机的过程中,如何理解预分频,12时钟模式(6时钟模型)等概念? 答:预分频器的英文是prescaler。它就是将输入的频率信号分频,然后再输出。HOLTEK公司有一款最基本的8位I/O型单片机HT48R05A-1,我们就以这款单片机为例说明。HT48R05A-1有一个8位向上计数的定时器Counter。系统时钟Fsys(4MHz)进入八阶预分频器(8-stage Prescaler)进行分频,再进入定时计数器Counter计数。根据软件设置,预分频器可以将Fsys进行2的n次方分频(n=1~8)。举例来说,如果软件设置为预分频器2分频,那幺预分频器输出的频率就是Fsys/2=2MHz,这个2MHz信号再进入定时计数器Counter。 12时钟模式(6时钟模型)应该就是在MCS51系列中,12个系统时钟为一个机器周期,2个系统时钟为一个状态,即一个机器周期有6个状态。 33. A/D、D/A的采样速率与其它单片机相比有什么优势? 答:HOLTEK A/D Tyep MCU内嵌逐位逼近的A/D转换电路,精度有8bit/9bit/10bit,A/D转换时间最快为76us。 至于D/A,一般是指PWM输出,HOLTEK A/D Type MCU都带有8bit的PWM输出,但HOLTEK PWM的特点是其输出频率由系统频率决定(既系统频率选定后,PWM频率也就定了),其占空比通过对[PWM]寄存器赋值进行控制,不需要占用定时/计数器资源。 34. 采用AT89S51时,出现了按了复位按钮,RAM中的数据被修改了。这是怎么回事?注:数据放在特殊寄存器之外。 答:如果是RESET脚的复位按钮:一般MCU的RESET复位,其特殊寄存器会被重新初始化,而通用寄存器的值保持不变。 如果复位按钮是电源复位:那就是MCU的上电复位,其特殊寄存器会被初始化,而通用寄存器的值是随机数。 35. 将P2.7用来驱动一个NPN三极管,中间串接了一个1K的电阻。问题是:当我尝试向P2.7写’1’时,发现管脚只能输出大约0.5V的一个电平。这个电路的使用得妥当么?如何正确的使用IO功能? 答:是在仿真时遇到的问题,还是烧录芯片后遇到的问题? 可以先将P2.7的外部电路断开,测量输出电压是否正常。如果断开后输出电压正常,那就说明P2.7的驱动能力不够,不能驱动NPN三极管,应该改用PNP三极管(一般在MCU应用中,都采用PNP方式驱动)。如果断开后输出电压还不正常,那有可能是仿真器(或芯片)已经损坏。 36. 在做充电管理的时候,提高pwm的频率往往以牺牲精度为代价,如果用的AT90S4433(avr)、78P458(elan)频率分别做到16kHz(8bit)和32kHz(8bit),而希望做到的是100kHz(8bit以上),诸如atiny15那样。怎么办? 答:你所说的PWM是通过定时/计数器来控制其频率和占空比的,所以要提高频率,必然会降低精度。如果要提高PWM的频率,只能通过提高系统振荡频率来解决。 37. 汽车电子用的单片机是8位多,还是32位?如何看待单片机在汽车电子市场中的前景? 答:现今汽车制造也是一个进步很快的工业,特别是电子应用于汽车上,令多种新功能得以实现。 总的来说,汽车电子应用分三部份。 汽车发动机控制:限速控制,涡轮增压,燃料喷注控制等。 汽车舒适装置:遥控防盗系统,自动空调系统,影音播放系统,卫星导航系统等。 汽车操控和制动:刹车防抱死系统(ABS),循迹系统(TCS),防滑系统(ASR),电子稳定系统(ESP)等。 汽车上的各系统繁多,且日新月异,故利用何种单片机是依各系统规格,要求不一,但有一样可肯定是该单片机要符工业规格,才能忍受汽车应用的恶劣环境,高温,电源干扰,可靠度要求。不同档次的汽车其功能配置相对亦有差别,故8位单片机在较低阶的系统如机械控制,遥控防盗等应该还有空间,但高阶的系统如影音、导航及将来的无人驾驶,就非一般单片机能实现。 因汽车工业现阶段由欧美日数个大集团所把持,相关的汽车电子配件各集团会挑选单片机大厂合作, 故汽车内置的电子系统亦由单片机大厂把持,市场只剩外置系统如遥控防盗,影音导航供小厂开发。 38. 在使用三星的s3c72n4时,觉得它的time/counter不够用。现在要同时用到3个counter,该怎么办? 答:您是需要三个外部counter还是需要三个定时器?如果是三个定时器标志的话,可以取这三个定时最基本的时基作为timer的基础计数,然后以这个时基来计算这三个需要的计数标志的flag,在程序中只需要查询flag是否到,再采取动作。 如果要3个外部脉冲计数的话,这个有一定的难度,如果外部脉冲不是很频繁,可以考虑通过外部中断进行,但是这个方法必须是外部脉冲的频率与MCU执行速度有一定的数量级差,否则mcu可能无法处理其它程序,一直在处理外部中断。 39. 在芯片集成技术日益进步的今天,单片机的集成技术发展也很迅速,在传统的40引脚的基础上,飞利浦公司推出20引脚的单片机系列,使很多的引脚可以复用,这种复用技术的使用在实际应用中会不会影响其功能的执行? 答:现在有很多品牌的单片机都有引脚复用功能,不止飞利浦一家,应该说这个方式前几年就已经有了。在实际应用中不会影响其功能的执行,但是要注意的是,有的MCU如果采用复用引脚的话,该引脚会有一些应用上的限制,这在相应的datasheet里面都会有描述,所以在系统规划的时候都要予以注意。 40. Delta-Sigma软件测量方式,是什么概念? 答:Delta-Sigma原理一般应用在ADC应用中。具体来说,Delta-Sigma ADC的工作原理是由差动器、积分器和比较器构成调制器,它们一起构成一个反馈环路。调制器以大大高于模拟输入信号带宽的速率运行,以便提供过采样。模拟输入与反馈信号(误差信号)进行差动 (delta)比较。该比较产生的差动输出馈送到积分器(sigma)中。然后将积分器的输出馈送到比较器中。比较器的输出同时将反馈信号(误差信号)传送到差动器,而自身被馈送到数字滤波器中。这种反馈环路的目的是使反馈信号(误差信号)趋于零。比较器输出的结果就是1/0 流。该流如果1密度较高,则意味着模拟输入电压较高;反之,0密度较高,则意味着模拟输入电压较低。接着将1/0流馈送到数字滤波器中,该滤波器通过过采样与抽样,将1/0流从高速率、低精度位流转换成低速率、高精度数字输出。[!--empirenews.page--] 简而言之,Delta就是差动,Sigma就是积分的意思。Delta-Sigma软件测试,我的理解应该是通过软件模拟差动积分的过程。具体来说,就是侦测外部输入的电压(或者电流)信号变化,然后通过软件积分运算,得出外部信号随时间变化的基本状况。 41. 通常采用什么方法来测试单片机系统的可靠性? 答:单片机系统可以分为软件和硬件两个方面,我们要保证单片机系统可靠性就必须从这两方面入手。 首先在设计单片机系统时,就应该充分考虑到外部的各种各样可能干扰,尽量利用单片机提供的一切手段去割断或者解决不良外部干扰造成的影响。我们以HOLTEK最基本的I/O单片机HT48R05A-1为例,它内部提供了看门狗定时器WDT防止单片机内部程序乱跑出错;提供了低电压复位系统LVR,当电压低于某个允许值时,单片机会自动RESET防止芯片被锁死;HOLTEK也提供了最佳的外围电路连接方案,最大可能的避免外部干扰对芯片的影响。 当一个单片机系统设计完成,对于不同的单片机系统产品会有不同的测试项目和方法,但是有一些是必须测试的: 测试单片机软件功能的完善性。 这是针对所有单片机系统功能的测试,测试软件是否写的正确完整。 上电掉电测试。在使用中用户必然会遇到上电和掉电的情况,可以进行多次开关电源,测试单片机系统的可靠性。 老化测试。测试长时间工作情况下,单片机系统的可靠性。必要的话可以放置在高温,高压以及强电磁干扰的环境下测试。 ESD和EFT等测试。可以使用各种干扰模拟器来测试单片机系统的可靠性。例如使用静电模拟器测试单片机系统的抗静电ESD能力;使用突波杂讯模拟器进行快速脉冲抗干扰EFT测试等等。 当然如果没有此类条件,可以模拟人为使用中,可能发生的破坏情况。例如用人体或者衣服织物故意摩擦单片机系统的接触端口,由此测试抗静电的能力。用大功率电钻靠近单片机系统工作,由此测试抗电磁干扰能力等。 42. 在开发单片机的系统时,具体有那些是衡量系统的稳定性的标准? 答:从工业的角度来看,衡量系统稳定性的标准有很多,也针对不同的产品标准不同。下面我们大概介绍单片机系统最常用的标准。 电试验(ESD) 参考标准: IEC 61000-4-2 本试验目的为测试试件承受直接来自操作者及相对对象所产生之静电放电效应的程度。 空间辐射耐受试验(RS) 参考标准:IEC 61000-4-3 本试验为验证试件对射频产生器透过空间散射之噪声耐受程度。 测试频率:80 MHz~1000 MHz 快速脉冲抗扰测试(EFT/B) 参考标准:IEC 61000-4-4 本试验目的为验证试件之电源线,信号线(控制线)遭受重复出现之快速瞬时丛讯时之耐受程度。 雷击试验(Surge) 参考标准 : IEC 61000-4-5 本试验为针对试件在操作状态下,承受对于开关或雷击瞬时之过电压/电流产生突波之耐受程度。 传导抗扰耐受性(CS) 参考标准:IEC 61000-4-6 本试验为验证试件对射频产生器透过电源线传导之噪声耐受程度。 测试频率范围:150 kHz~80 MHz Impulse 脉冲经由耦合注入电源线或控制线所作的杂抗扰性试验。 43. 在设计软体时,大多单片机都设有看门狗,需要在软体适当的位置去喂狗,以防止软体复位和软体进入死循环,如何适当的喂狗,即如何精确判定软体的运行时间? 答:大多数单片机都有看门狗定时器功能(WDT,Watch Dog Timer)以避免程序跑错。HOLTEK有一款基本I/O型单片机--HT48R05A-1,我们就以它为例做个说明吧。 首先了解一下WDT的基本结构,它其实是一个定时器,所谓的喂狗是指将此定时器清零。喂狗分为软件和硬件两种方法。软件喂狗就是用指令来清除WDT,即CLR WDT;硬件喂狗就是硬件复位RESET。当定时器溢出时,会造成WDT复位,也就是我们常说的看门狗起作用了。在程序正常执行时,我们并不希望WDT复位,所以要在看门狗溢出之前使用软件指令喂狗,也就是要计算WDT相隔多久时间会溢出一次。HT48R05A-1的WDT溢出时间计算公式是:256*Div*Tclock。其中Div是指wdt预分频数1~128,Tclock是指时钟来源周期。如果使用内部RC振荡作为WDT的时钟来源(RC时钟周期为65us/5V),最大的WDT溢出时间为2.1秒。 当我们得到了WDT溢出时间Twdt后,一般选择在Twdt/2左右的时间进行喂狗,以保证看门狗不会溢出,同时喂狗次数不会过多。 软件运行时间是根据不同的运行路线来决定的,如果可以预见软件运行的路线,那么可以根据T=n*T1来计算软件的运行时间。n是指运行的机器周期数,T1是指机器周期。HOLTEK单片机是RISC结构,大部分指令由一个机器周期组成,只需要知道软件运行了多少条指令,就可以算出运行时间了。HOLTEK的编译软件HT-IDE3000中,就有计算运行时间的工具。但是对于CISC结构的单片机,一条指令可以由若干个机器周期组成,那么就需要根据具体执行的指令来计算了。 44. 我们是一家开发数控系统的专业厂,利用各种单片机和CPU开发了很多产品,在软件开发上也采用了很多通用的抗干扰技术,如:软件陷阱、指令允余、看门狗和数字滤波等等,但实际运用中还是很不可靠,如:经常莫名其妙地死机、程序跳段、I/O数据错误等,并且故障的重复性很不确定,也不是周期性地重复。往往用户使用中出现故障,但又无法重现,很让人头痛。反复检查硬件也设查出原因,所以对软件的可靠性很是怀疑。怎么办? 答:防止干扰最有效的方法是去除干扰源、隔断干扰路径,但往往很难做到,所以只能看单片机抗干扰能力够不够强了。单片机干扰最常见的现象就是复位;至于程序跑飞,其实也可以用软件陷阱和看门狗将程序拉回到复位状态;所以单片机软件抗干扰最重要的是处理好复位状态。 一般单片机都会有一些标志寄存器,可以用来判断复位原因;另外也可以自己在RAM中埋一些标志。在每次程序复位时,通过判断这些标志,可以判断出不同的复位原因;还可以根据不同的标志直接跳到相应的程序。这样可以使程序运行有连续性,用户在使用时也不会察觉到程序被重新复位过。 可以在定时中断里面设置一些暂存器累加,然后加到预先设定的值(一个比较长的时间),SET标志位,这些动作都在中断程序里面。而主程序只需要查询标志位就好了,但是注意标志位使用后,记得清除,还有中断里面的时基累加器使用以后也要记得清除。[!--empirenews.page--] 扩展阅读:为什么我们学的都是51单片机?

    时间:2013-03-07 关键词: 问答 单片机编程

  • 单片机编程经验总结

    经验之一:用“软件陷阱+程序口令”对付PC指针的弹飞 当CPU受到外界干扰,有时PC指针会飞到另一段程序中,或跳到空白段去。其实,如果PC指针飞到空白段去,倒也好处理。只要在空白段设立软件陷阱(拦截指令),将程序拦截到初始化段或程序错误处理段。但是,如果PC指针飞到另一段程序中去了,系统如何办?小匠在这里推荐一种方法——程序口令,思路如下: 1、首先,程序必须模块化。每个模块(子程序)执行一个功能。每个模块只有一个出口(RET)。 2、设立一个模块(子程序)ID寄存器。 3、为每个子程序配置一个唯一的ID号码。 4、每当子程序执行完毕,要返回(RET)之前, 先将本子程序的ID号送入 ID寄存器。 5、返回到上级程序后,先判断ID寄存器中的ID号。 如果正确,则继续执行;如果不正确,则表示PC指针有可能已经跳错了,子程序没有按预计的出口返回,这时将程序拦截到初始化段或程序错误处理段。 扩展阅读:教你如何成为编程高手 这种方法,如同在程序中设立了若干个岗哨,每次调用子程序返回后,都要对口令(ID号),验明正身后再放行。再配合软件陷阱,基本上可以将大多数PC指针弹飞的现象检测到。到了程序错误处理段,要杀要剐(冷启动还是热启动)就由您了。 仅以一条代码来揭示程序飞跑的本质!750102H ;MOV 01H,#02H ,如当前PC不是指向75H,而是指向01H或02H,那么51内的指令译码器将把她们忠实地翻译成AJMP X01H 或 LJMP XXXXH 而XX01H XXXXH又是什么呢?天知道!这样恶性飞跑下去那还不死定!改革一下: CLR A ;0C4H INC A ;04H MOV R1,A ;0F9H INC A ;04H MOV @R1,A ;86H 每一字节代码都不能在生成跳转和循环,且都是单字节指令!往那跑去?跑出去了都要自己回来!“在家”千日好!“跳出”事事难嘛!这样只要平时习惯了用累加器和寄存器把数倒一倒,把那些危险代码都给倒掉,这样虽说给PC的“足”上多加了两字节的“包”可它不好“跑”啊!“足包”====跑!有朋友会问:要是PC抓做02H--LJMP 又有抓做了老鼻子远的XXH,再抓做隔壁的YYH不就没用了吗?提这样的问题只有ZENYIN这种钻牛角得才会提!PC那一位最活跃啊?PC0啊!要“扯拐”显然发生在她身上,至于那PC15同志啊,睡得更死猪一样,雷爆(强干扰)来了都打不醒?此外如果干扰都强到了PC高位都出错的地步!关电!关电!不干了!“不是我们不行而是敌人太强大”!反过来要是敌人在你的专政下,只是偶尔出来捣捣乱,但一出来就冲到屁西(PC)高层,就要问问是不是你的王国根基(硬件)有问题了?而非出在意识形态(软件)上!硬件为本!软件为标!标本兼治铸就坚强体魄,方能百毒不侵! 经验之二、不要轻信软件狗 关于软件狗的讨论,论坛上多矣。匠人也曾经查阅过许多关于软件狗的文章。有些大师确实提出了一些比较有技巧性的方法。但是,匠人的忠告是:不要轻信软件狗!其实,软件狗相当于软件的一种自律行为。一般的思路都是通过设立一个计数器,在计时中断中对其+1,在主程序的适当地方对其清零。如果程序失控了,清零指令未被执行,但中断造常发生,则计数器溢出(狗狗叫了)。但是这里有个问题:万一干扰导致中断被屏蔽了,那软件狗就永远不会叫了!——针对这种可能,有人提出在主程序中反复刷新中断使能标志,保证不让中断被屏蔽。——但万一程序飞到某个死循环中去了,不再执行“刷新中断使能标志”这一功能了,还是有可能把狗狗活活饿死。 所以,匠人的观点是:看门狗必须拥有独立的计数器。(即硬件看门狗)好在现在好多芯片都提供了内部WDT。这种狗都是自带计数器的。即使干扰导致程序失控,WDT还是会造常计数直到溢出。当然,匠人也没有要将软件狗一棍子全部打死的意思。毕竟不管是软狗还是硬狗,逮到耗子就是好狗嘛(狗拿耗子——多管闲事?)。如果哪位训狗专家确实养过一条能看门的好软件狗,请牵出来让大伙瞧瞧。 经验之三、话说RAM冗余技术 所谓的RAM冗余,就是: 1、将重要的数据信息备份2份(或以上)并存放在RAM中不同的区域(指地址不相连)。 2、当平时对这些数据进行修改时,同时也更新备份。 3、当干扰发生并被拦截到“程序错误处理段”中时, 将数据与备份做比较,采用表决方式(少数服从多数)选出正确(或可能正确?)的那个。 4、备份越多,效果越好。(当然,你得有足够的存储空间)。 5、只备份最最原始的数据。中间变量(指那些可以从原始数据重新推导出来的数据)不必备份, 注: 1、这种思路的理论依据,据说是源于一种“概率论”,即一个人被老婆打肿脸的概率是很大的,但如果他捂着脸去上班却发现全公司每个已婚男人的脸都青了,这种概率是很小的。同理,一个RAM寄存器数据被冲毁的概率是很大的,但地址不相连的多个RAM同时被冲毁的概率是很小的。 2、前两年,小匠学徒时,用过一次这种方法,但效果不太理想。当时感觉可能是概率论在我这失效了?现在回想起来,可能是备份的时机选的不好。结果将已经冲毁的数据又备份进去了。这样以来,恢复出来的数据自然也就不对了。 经验之四、话说指令冗余技术 前面有个朋友问到指令冗余,按匠人的理解,指令冗余,就是动作冗余。举个例子,你要在某个输出口上输出一个高电平去驱动一个外部器件,你如果只送一次“1”,那么,当干扰来临时,这个“1”就有可能变成“0”了。正确的处理方式是,你定期刷新这个“1”。那么,即使偶然受了干扰,它也能恢复回来。除了I/O口动作的冗余,匠人强烈建议大家在下面各方面也采用这种方法: 1、LCD的显示。有时,也许你会用一些LCD的专用驱动芯片(如HT1621),这种芯片有个好处,即你只要将显示数据传送给它,它就会不断的自动扫描LCD。但是,你千万不要以为这样就没你啥事了。正确的处理方式是,要记得定期刷新送显数据(即使显示内容没有改变)。对于CPU中自带LCD DRIVER 的,也要定期刷新LCD RAM。 2、中断使能标志的设置。不要以为你在程序初始化段将中断设置好就OK了。应该在主程序中适当的地方定期刷新一下,以免你的中断被挂起来。 3、其它一些标志字和参数寄存器(包括你自己定义的),也要记得常常刷新。 4、其它一些你认为有必要反复刷新的地方。 经验之五、10种软件滤波方法 下面奉献——匠人呕心沥血搜肠刮肚冥思苦想东拼西凑整理出来的10种软件滤波方法: 1、限幅滤波法(又称程序判断滤波法) A、方法:根据经验判断,确定两次采样允许的最大偏差值(设为A),每次检测到新值时判断:如果本次值与上次值之差<=A,则本次值有效。如果本次值与上次值之差>A,则本次值无效,放弃本次值,用上次值代替本次值 B、优点:能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰。 C、缺点:无法抑制那种周期性的干扰,平滑度差。 2、中位值滤波法 A、方法:连续采样N次(N取奇数),把N次采样值按大小排列,取中间值为本次有效值。 B、优点:能有效克服因偶然因素引起的波动干扰,对温度、液 位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果。 C、缺点:对流量、速度等快速变化的参数不宜。 3、算术平均滤波法 A、方法:连续取N个采样值进行算术平均运算。N值较大时:信号平滑度较高,但灵敏度较低;N值较小时:信号平滑度较低,但灵敏度较高。N值的选取:一般流量,N=12;压力:N=4 B、优点:适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波,这样信号的特点是有一个平均值,信号在某一数值范围附近上下波动。 C、缺点:对于测量速度较慢或要求数据计算速度较快的实时控制不适用,比较浪费RAM。 4、递推平均滤波法(又称滑动平均滤波法) A、方法:把连续取N个采样值看成一个队列,队列的长度固定为N,每次采样到一个新数据放入队尾,并扔掉原来队首的一次数据.(先进先出原则),把队列中的N个数据进行算术平均运算,就可获得新的滤波结果。N值的选取:流量,N=12;压力:N=4;液面,N=4~12;温度,N=1~4 B、优点:对周期性干扰有良好的抑制作用,平滑度高,适用于高频振荡的系统。 C、缺点:灵敏度低,对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差,不易消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差,不适用于脉冲干扰比较严重的场合,比较浪费RAM 5、中位值平均滤波法(又称防脉冲干扰平均滤波法) A、方法:相当于“中位值滤波法”+“算术平均滤波法”。连续采样N个数据,去掉一个最大值和一个最小值,然后计算N-2个数据的算术平均值。N值的选取:3~14 B、优点:融合了两种滤波法的优点,对于偶然出现的脉冲性干扰,可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差。 C、缺点:测量速度较慢,和算术平均滤波法一样,比较浪费RAM。 6、限幅平均滤波法 A、方法:相当于“限幅滤波法”+“递推平均滤波法”,每次采样到的新数据先进行限幅处理,再送入队列进行递推平均滤波处理 。 B、优点:融合了两种滤波法的优点,对于偶然出现的脉冲性干扰,可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差。 C、缺点:比较浪费RAM。 7、一阶滞后滤波法 A、方法:取a=0~1,本次滤波结 果=(1-a)*本次采样值+a*上次滤波结果。 B、优点:对周期性干扰具有良好的抑制作用,适用于波动频率较高的场合。 C、缺点: 相位滞后,灵敏度低,滞后程度取决于a值大小,不能消除滤波频率高于采样频率的1/2的干扰信号。 8、加权递推平均滤波法 A、方法:是对递推平均滤波法的改进,即不同时刻的数据加以不同的权。通常是,越接近现时刻的数据,权取得越大。给予新采样值的权系数越大,则灵敏度越高,但信号平滑度越低。 B、优点:适用于有较大纯滞后时间常数的对象和采样周期较短的系统。 C、缺点:对于纯滞后时间常数较小,采样周期较长,变化缓慢的信号不能迅速反应系统当前所受干扰的严重程度,滤波效果差。 9、消抖滤波法 A、方法:设置一个滤波计数器将每次采样值与当前有效值比较:如果采样值=当前有效值,则计数器清零如果采样值<>当前有效值,则计数器+1,并判断计数器是否>=上限N(溢出),如果计数器溢出,则将本次值替换当前有效值,并清计数器。 B、优点:对于变化缓慢的被测参数有较好的滤波效果,可避免在临界值附近控制器的反复开/关跳动或显示器上数值抖动。 C、缺点:对于快速变化的参数不宜,如果在计数器溢出的那一次采样到的值恰好是干扰值,则会将干扰值当作有效值导入系统。 10、限幅消抖滤波法 A、方法:相当于“限幅滤波法”+“消抖滤波法” 先限幅,后消抖。 B、优点: 继承了“限幅”和“消抖”的优点改进了“消抖滤波法”中的某些缺陷,避免将干扰值导入系统。 C、缺点:对于快速变化的参数不宜。 IIR 数字滤波器 A. 方法:确定信号带宽, 滤之。 Y(n) = a1*Y(n-1) + a2*Y(n-2) + . + ak*Y(n-k) + b0*X(n) + b1*X(n-1) + b2*X(n-2) + . + bk*X(n-k)。 B. 优点:高通,低通,带通,带阻任意。设计简单(用matlab) C. 缺点:运算量大。 【更多资源】

    时间:2013-01-30 关键词: 经验 单片机编程

  • 看高手谈谈对单片机编程的理解

    不知道您有没有误解,反正我想让你们把上面二十这个数字的单位理解成年。如果您没有误解,那么我听到会有一点点失望,如果您误解了,我觉得很抱歉,真的。好像有个人说过大概这样一句话,人生有两件痛苦的事情,一是他的欲望没被满足,另一件是他的欲望被满足了。嘿嘿,您争使我陷入这两个痛苦之一。其实,我参加工作才一年半,也就是二十个月左右,离开学校之前我基本没编写过程序,c语言,仅知道有这么一个名词。所以我还不具备能力对我下面所说的话负责——在编程上我未成年——那我为什么要撒谎呢?因为我想吸引你们过来,我想从你们那里得到下面这份资料: 实用单片机系统(McuSystem)的最新版,MS3,(如果您有,EMAIL给我,谢谢您!我的邮箱fuchilin@163.com)。我在论坛里找到了,可是没有积分,有没有热心的朋友帮我下载个? 哦,还有个问题,农民讲习所当年就留下一个pdf文件(建立通用处理程序)吗?有谁知道的,能否解答下我的疑问。谢谢 我先把正事摆在前面,不过水灌了太多了,我也不能太无良,人太无良,必有灾殃啊。下面且听我撒几句。“少儿”当心,甄吾言,再显式强调前面那句话,“在编程上我未成年”。 既然是说对编程的理解,那么,先胡乱下个定义。编程,我认为,是一个解决某个具体问题的思维过程,只不过解决这个问题的工具跟生活中普遍所提到的工具稍有不同,它是某种编程语言(嘿嘿。这句话貌似有个嵌套,倘若你认同这个观点,或者不是很反感,接着往下看) 。好,既然它是一个思维过程,那么重要的是什么——思维方法,所以你在解决问题的时候,对你来说重要的不应该是什么工具。思维方法有那些,我觉得您应该抽空了解一下。有些东西没有土生土长的,舶来也不错。哈哈。说到这边我决定快点打住,原因有二:中午没休息(我平时有午休的习惯),天冷,加班,人少,更冷,结果头很晕,怕说错太多话。二我想很多人都不喜欢“灌水”的。我如果在继续这段的说话方式,而且不加解释的话,我想我玩玩了。这边我再解释下,这段我绝无继续灌水之意,您回忆一下,你在看编程书籍的时候,有没有这种经历:您第一次看的时候,觉得某些地方作者泛泛而谈,您心里在想,奶奶的尽讲些大道理,这不灌水吗,实在的(代码)不来点。过了段时间,也许你会在编程遇到困难的时候,突然想起了跟当前问题有关联的大道理,你豁然开朗了。其实,人家在讲空话的时候,殊不知脑海里闪过多少“乌云”,说不定就有正盖在你头上的那朵。想想,有些东西确实不是很好表达,要是拿个例子来讲,万一水平不好,或者哪里疏忽了,岂不统统暴露。面子就像女人的贴身衣物,能不丢就别丢,嘿嘿。另外,倘若我灌水了,我不是有意的,那是我的水平问题了,而不是态度问题,我也用心去写了,请理解我一下,拍砖的时候轻一点,下手别太狠。 来点稍微具体的,然后结束。 一 抽象 我对抽象的理解是这样的。第一种意思,按照人脑的思维,抽出问题的几个大方面,或者步骤。然后123。。。我强调人脑,方面,步骤。为何强调人脑。首先,解决问题的是人,当然应该是人脑,我暂时认为当最初解决问题的时候,不应该被工具束缚,不应该让它的任何肢体进入您的脑海。其次,程序员都是人,便于沟通,也就是可读性的问题。第二种意思:把现实世界中的事物,用数据结构把它描述出来。建议您可以去看看unix,linux操作系统里的东东。 二 分层 分层就是把一个大的问题分解成有层次的小的问题。这个方法符合大脑的“国情”,你首先要承认,人脑是有局限的,当问题复杂到一定的程度的时候,你的大脑将疲于奔命,在复杂一点就“死机”了。分层也服务于抽象,你想,高度抽象的层次,不会处理下层琐碎的事情。而这些琐碎的事情就会被抛到别的层。分层的好处多多。我不想再在这个方面吐口水。 三 法 法,应该有效仿的意思。如果我没用错,这边就取这个意思。这一点很玄乎,是我整个人生积累下来的经验,本人认为这个原则放诸四海皆准。不信你试试!法什么呢?法自然,法硬件,法别人的软件等等,关于软件可以效仿硬件,我是这么想的,微处理器的产生有一个方面就是为了简化电路的设计,而被微处理器代替的电路逻辑都要由微处理器借助软件来实现,从这点出发,它们是相通的,法是很自然的东东了。有时候,你法下硬件,问题就解决了,而且借助硬件的分析方法,可靠性也大大提高了。法自然,嘿嘿,软件也是生命体,自己想吧,爱怎么想怎么想,天马行空的想最惬意。我们一起想吧。法别人的软件,你要提高自己的编程技巧,要经常读高手的好代码,端杯茶,像读小说一样去读它。最好还能自己去实现它,只有亲自去尝试之后,你才会发现乌云掩面的天空。很多从事自然语言写作的人,在成为高手之前,都是通过模仿别人的作品来提高自己的写作水平,这种方法我们也可以法。编程还有编程元素,编程模式,这些概念的提出也是法别的领域提出来的。可见,法的威力无穷。 在我现在的认识水平,我暂时认为,大的方面只要抓住前两点就行了。不过记得两手都要抓,两手都要硬。第三点就要看个人的造化了。小的方面技巧太多了,不是三言两语就能说清楚的。当我到了觉得不怕揭开遮羞布时候,我会结合这两个原则去实现系统的东西,然后拿出来和大家一起分享。不过这个时间估计还要很长,因为我真的还很菜很菜。。。 末了,前面两点都是老生常谈的东东了。不过,同样一个东东,你明白了它,切不一定能用好它。就像武侠小说里说的那样,高手即使出的一招普普通通的入门把式,威力跟刚入门的弟子比起来就是不同。我们明白了这些东东,就要身体力行的去实践它。我们的技艺才会有进步。还有,上面说的话未参考或者引用任何资料,完全是一家之言,贻笑大方了!不要对一些名词的定义太较真,不过欢迎拍砖! 原帖地址:工作二十,谈谈我对编程的理解

    时间:2012-12-28 关键词: 高手 单片机编程

  • 单片机编程基础知识问答

    1. C语言和汇编语言在开发单片机时各有哪些优缺点? 答:汇编语言是一种用文字助记符来表示机器指令的符号语言,是最接近机器码的一种语言。其主要优点是占用资源少、程序执行效率高。但是不同的CPU,其汇编语言可能有所差异,所以不易移植。 C语言是一种结构化的高级语言。其优点是可读性好,移植容易,是普遍使用的一种计算机语言。缺点是占用资源较多,执行效率没有汇编高。 对于目前普遍使用的RISC架构的8bit MCU来说,其内部ROM、RAM、STACK等资源都有限,如果使用C语言编写,一条C语言指令编译后,会变成很多条机器码,很容易出现ROM空间不够、堆栈溢出等问题。而且一些单片机厂家也不一定能提供C编译器。而汇编语言,一条指令就对应一个机器码,每一步执行什幺动作都很清楚,并且程序大小和堆栈调用情况都容易控制,调试起来也比较方便。所以在单片机开发中,我们还是建议采用汇编语言比较好。 如果对单片机C语言有兴趣,HOLTEK的单片机就有提供C编译器,可以到HOLTEK的网站免费下载使用。 2. C或汇编语言可以用于单片机,C++能吗? 答:在单片机开发中,主要是汇编和C,没有用C++的。 3. 搞单片机开发,一定要会C吗? 答:汇编语言是一种用文字助记符来表示机器指令的符号语言,是最接近机器码的一种语言。其主要优点是占用资源少、程序执行效率高。但是不同的CPU,其汇编语言可能有所差异,所以不易移植。 对于目前普遍使用的RISC架构的8bit MCU来说,其内部ROM、RAM、STACK等资源都有限,如果使用C语言编写,一条C语言指令编译后,会变成很多条机器码,很容易出现ROM空间不够、堆栈溢出等问题。而且一些单片机厂家也不一定能提供C编译器。而汇编语言,一条指令就对应一个机器码,每一步执行什么动作都很清楚,并且程序大小和堆栈调用情况都容易控制,调试起来也比较方便。所以在资源较少单片机开发中,我们还是建议采用汇编语言比较好。 而C语言是一种编译型程序设计语言,它兼顾了多种高级语言的特点,并具备汇编语言的功能。C语言有功能丰富的库函数、运算速度快、编译效率高、有良好的可移植性,而且可以直接实现对系统硬件的控制。C语言是一种结构化程序设计语言,它支持当前程序设计中广泛采用的由顶向下结构化程序设计技术。此外,C语言程序具有完善的模块程序结构,从而为软件开发中采用模块化程序设计方法提供了有力的保障。因此,使用C语言进行程序设计已成为软件开发的一个主流。用C语言来编写目标系统软件,会大大缩短开发周期,且明显地增加软件的可读性,便于改进和扩充,从而研制出规模更大、性能更完备的系统。 综上所述,用C语言进行单片机程序设计是单片机开发与应用的必然趋势。所以作为一个技术全面并涉足较大规模的软件系统开发的单片机开发人员最好能够掌握基本的C语言编程。 4. 当开发一个较复杂而又开发时间短的项目时,用C还是用汇编开发好? 答:对于复杂而开发时间紧的项目时,可以采用C语言,但前提是要求对该MCU系统的C语言和C编译器非常熟悉,特别要注意该C编译系统所能支持的数据类型和算法。虽然C语言是最普遍的一种高级语言,但不同的MCU厂家其C语言编译系统是有所差别的,特别是在一些特殊功能模块的操作上。如果对这些特性不了解,那调试起来就有的烦了,到头来可能还不如用汇编来的快。 5. 在教学中要用到8088和196芯片单片机教材,请问那里可以找到关于这方面的书或资料? 答:有关这方面的教材,大学里常用的一本是《IBM-PC汇编语言程序设计》清华大学出版社出版的,在网上以及书店都是可以找到的,另外网上还可以搜索到很多其他的教材如:《微机原理及汇编语言教程》(杨延双 张晓冬 等编著 )和《16/32 位微机原理、汇编语言及接口技术》(作者: 钟晓捷 陈涛 ,机械工业出版社 出版)等,可以在较大型的科技书店里查找或者直接从网上订购。 6. 初学者到底是应该先学C还是汇编? 答:对于单片机的初学者来说,应该从汇编学起。因为汇编语言是最接近机器码的一种语言,可以加深初学者对单片机各个功能模块的了解,从而打好扎实的基础。 7. 我是一名武汉大学电子科技大3的学生,学了电子线路、数字逻辑、汇编和接口、C语言,但是总是感觉很迷茫,觉好象什么都不会。怎么办? 答:大学过程是一个理论过程,实践的机会比较少,往往会造成理论与实践相脱节,这是国内大学教育系统的通病,不过对于学生来说切不可好高骛远。一般从大三会开始接触到一些专业课程,电子相关专业会开设相关的单片机应用课程并且会有简单的实验项目,那么要充分把握实验课的机会,多多地实际上机操作练习。平时可以多看看相关的电子技术杂志网站,看看别人的开发经验,硬件设计方案以及他人的软件设计经验。有可能的话,还可以参加一些电子设计大赛,借此机会2--3个人合作做一个完整系统,会更有帮助。到了大四毕业设计阶段,也可以选择相关的课题作些实际案例增长经验。做什么事情都有个经验的积累过程,循序渐进。 8. 请问作为学生,如何学好单片机? 答:学习好单片机,最主要的是实践,在实践中增长经验。在校学生的话,实践机会的确会比较少,但是有机会的话,可以毕业实习选择相关的课题,这样就可以接触到实际的项目。而且如果单片机微机原理是一门主课的话,相信学校会安排比较多的实践上机机会。有能力的话,可以找一些相关兼职工作做做,会更有帮助。而且单片机开发应用需要软硬件结合,所以不能只满足于编程技巧如何完美,平时也要注意硬件知识的积累,多上上电子论坛网站,买一些相关杂志。可能的话,可以到电子市场去买一些小零件,自己搭一个小系统让它工作起来。 HOTLEK的单片机是RISC结构的8位单片机,它可以广泛应用在家用电器、安全系统、掌上游戏等方面。大概来说可以分成I/O型单片机、LCD型单片机、A/D型单片机、A/D with LCD型单片机等等。 9. 如何才能才为单片机的高手啊? 答:要成为单片机高手,应该多实践,时常关注单片机的发展趋势;经常上一些相关网站,从那里可以找到许多有用的资料。 10. 女性是否适合单片机软件编程这个行业?[!--empirenews.page--] 答:要根据自己的兴趣,配合自己对软件编程的耐性,男女皆适合这个行业。 12. 8位机还能延续多久! 答:以现在MCU产品主力还是在8位领域,主要应用于汽车应用、消费性电子、电脑及PC周边、电信与通讯、办公室自动化、工业控制等六大市场,其中车用市场多在欧、美地区,而亚太地区则以消费性电子为主, 并以量大低单价为产品主流,目前16位MCU与8位产品,还有相当幅度的价差,新的应用领域也仍在开发,业界预计,至少在2005年前8位的MCU仍是MCU产品的主流。 13. 学习ARM及嵌入式系统是否比学习其它一般单片机更有使用前景?对于一个初学者应当具备哪些相关知识? 答:一般在8位单片机与ARM方面的嵌入式系统是有层次上的差别,ARM适用于系统复杂度较大的高级产品,如PDA、手机等应用。而8位单片机因架构简单,硬件资源相对较少,适用于一般的工业控制、消费性家电等等。对于一个单片机方面的软件编程初学者,应以HOLTEK系列或8051等8位单片机来做入门练习。而初学者应当具备软件编程相关知识,单片机一般软件编程是以汇编语言为主,各家有各家的语法,但大都以RISC的MCU架构为主,其中 RISC (Reduced Instruction Set Computer) 代表MCU的所有指令。都是利用一些简单的指令组成的,简单的指令代表 MCU 的线路可以尽量做到最佳化,而提高执行速率。另外初学者要具备单片机I/O接口的应用知识,这在于周边应用电路及各种元器件的使用,须配合自己所学的电子学及电路学等。 14. 符合44PIN的80系列8位单片机的MCU有哪些? 答:符合44PIN的80系列8位单片机有Z8674312FSC、Z86E2112FSC、Z86E2116FSC。 15. 请介绍一下MCU的测试方法。 答: MCU从生产出来到封装出货的每个不同的阶段会有不同的测试方法,其中主要会有两种:中测和成测。 所谓中测即是WAFER的测试,它会包含产品的功能验证及AC、DC的测试。项目相当繁多,以HOLTEK产品为例最主要的几项如下: 接续性测试:检测每一根I/OPIN内接的保护用二极管是否功能无误。 功能测试:以产品设计者所提供测试资料(TEST PATTERN)灌入IC,检查其结果是否与当时SIMULATION时状态一样。 STANDBY电流测试:测量IC处于HALT模式时即每一个接点(PAD)在1态0态或Z态保持不变时的漏电流是否符合最低之规格。 耗电测试:整颗IC的静态耗电与动态耗电。 输入电压测试:测量每个输入接脚的输入电压反应特性。 输出电压测试:测量每个输出接脚的输出电压位准。 相关频率特性(AC)测试,也是通过外灌一定频率,从I/O口来看输出是否与之匹配。 为了保证IC生产的长期且稳定品质,还会做产品的可靠性测试,这些测试包括ESD测试,LATCH UP测试,温度循环测试,高温贮存测试,湿度贮存测试等。 成测则是产品封装好后的测试,即PACKAGE测试。即是所有通过中测的产品封装后的测试,方法主要是机台自动测试,但测试项目仍与WAFER TEST相同。PACKAGE TEST的目的是在确定IC在封装过程中是否有任何损坏。 16. 能否利用单片来检测手机电池的充放电时间及充放电时的电压电流变化,并利用一个I/O端口使检测结果在电脑上显示出来? 答:目前市场上的各类智能充电器,大部分都采用MCU进行充电电流和电压的控制。至于要在电脑上显示,好象并不实用,可能只有在一些专门的电池检测仪器中才会用到;对于一般的手机用户来说,谁会在充电时还需要用一台电脑来做显示呢?要实现单片机与电脑的连接,最简单的方式就是采用串口通讯,但需要加一颗RS-232芯片。 17. 在ARM编程中又应当如何? 答:就以嵌入式系统观念为例,一般嵌入式处理器可以分为三类:嵌入式微处理器、嵌入式微控制器、嵌入式DSP(Digital Signal Processor)。 嵌入式微处理器就是和通用计算机的微处理器对应的CPU。在应用中,一般是将微处理器装配在专门设计的电路板上,在母板上只保留和嵌入式相关的功能即可,这样可以满足嵌入式系统体积小和功耗低的要求。目前的嵌入式处理器主要包括:PowerPC、Motorola 68000、ARM系列等等。 嵌入式微控制器又称为单片机,它将CPU、存储器(少量的RAM、ROM或两者都有)和其它接口I/O封装在同一片集成电路里。常见的有HOLTEK MCU系列、Microchip MCU系列及8051等。 嵌入式DSP专门用来处理对离散时间信号进行极快的处理计算,提高编译效率和执行速度。在数字滤波、FFT(Fast Fourier Transform)、频谱分析、图像处理的分析等领域,DSP正在大量进入嵌入式市场。 18. MCU在射频控制时,MCU的时钟(晶振)、数据线会辐射基频或基频的倍频,被低噪放LNA放大后进入混频,出现带内的Spur,无法滤除。除了用layout、选择低辐射MCU的方法可以减少一些以外,还有什么别的方法? 答:在设计高频电路用电路板有许多注意事项,尤其是GHz等级的高频电路,更需要注意各电子组件pad与印刷pattern的长度对电路特性所造成的影响。最近几年高频电路与数位电路共享相同电路板,构成所谓的混载电路系统似乎有增加的趋势,类似如此的设计经常会造成数位电路动作时,高频电路却发生动作不稳定等现象,其中原因之一是数位电路产生的噪讯,影响高频电路正常动作所致。为了避免上述问题除了设法分割两电路block之外,设计电路板之前充分检讨设计构想,才是根本应有的手法,基本上设计高频电路用电路板必需掌握下列三大原则: 高质感。 不可取巧。 不可仓促抢时间。 以下是设计高频电路板的一些建议: (1)印刷pattern的长度会影响电路特性。尤其是传输速度为GHz高速数位电路的传输线路,通常会使用strip line,同时藉由调整配线长度补正传输延迟时间,其实这也意味着电子组件的设置位置对电路特性具有绝对性的影响。 (2)Ground作大better。铜箔面整体设置ground层,而连接via的better ground则是高频电路板与高速数位电路板共同的特征,此外高频电路板最忌讳使用幅宽细窄的印刷pattern描绘ground。 (2)电子组件的ground端子,以最短的长度与电路板的ground连接。具体方法是在电子组件的ground端子pad附近设置via,使电子组件能以最短的长度与电路板的ground连接。[!--empirenews.page--] (3)信号线作短配线设计。不可任意加大配线长度,尽量缩短配线长度。 (4)减少电路之间的结合。尤其是filter与amplifier输出入之间作电路分割非常重要,它相当于audio电路的cross talk对策。 (5)MCU回路Layout考量:震荡电路仅可能接近IC震荡脚位;震荡电路与VDD & VSS保持足够的距离;震荡频率大于1MHz时不需加 osc1 & osc2 电容;电源与地间要最短位置并尽量拉等宽与等距的线,于节点位置加上104/103/102等陶瓷电容。 19. Intel系列的96单片机80c196KB开发系统时,都有那些注意事项? 答:一个即时系统的软体由即时操作系统加上应用程序构成。应用程序与作业系统的接口通过系统调用来实现。用80C196KB作业系统的MCU,只能用内部RAM作为TCB和所有系统记忆体(含各种控制表)以及各个任务的工作和资料单元。因此一定要注意以下几点: (1)对各个任务分配各自的堆迭区,该堆迭区既作为任务的工作单元,也作为任务控制块的保护单元。 (2)系统的任务控制块只存放各任务的堆迭指标,而任务的状态均存放于任务椎栈中。在一个任务退出运行时,通过中断把它的状态进栈,然后把它的堆迭指标保存于系统的TCB中;再根据优先取出优先顺序最高的已就绪任务的堆迭指标SP映象值送入SP中;最后执行中断返回指令转去执行新任务。 (3)各任务的资料和工作单元尽量用堆迭实现,这样可以允许各任务使用同一个子程序。使用堆迭实现参数传递并作为工作单元,而不使用绝对地址的RAM,可实现可重入子程序。该子程序既可为各个任务所调用,也可实现递回调用。 20. 在demo板上采样电压时,不稳定,采样结果有波动,如何消除? 答:一般来说,仿真器都是工作在一个稳压的环境(通常为5V)。如果用仿真器的A/D时,要注意其A/D参考电压是由仿真器内部给出,还是需要外部提供。A/D转换需要一个连续的时钟周期,所以在仿真时不能用单步调试的方法,否则会造成A/D采样值不准。至于A/D采样不稳定,可以在A/D输入口加一电容,起到滤波作用;在软件处理时采用中值滤波的方法。 21. 在车载DVD系统中,如何设计电子防震系统? 答:在车载DVD系统,最好选择高档DVD机,因为高档DVD机都采用电子防震系统(ADVANCEDESP),当记忆缓冲区内的读数降低,先进的电子防震设计会以双速读数系统,做出比正常速度快两倍的读数速率,以减低噪声,即使连续震荡仍可避免跳线情况出现,现在就说说什幺叫电子防震。简单地说:电子防震就是一个信号的储存--释放过程,首先CD要先把信号进行提前读取,也就是我们见到机子的加速,再把信号储存在RAM中,而我们在开防震的时候所听到的就是经过RAM的声音,这样就是它的过程。当没有防震时是由于信号是1比1读取的,所以当受到冲击后,就会出现跳音。而当开了防震时,机子受到冲击后,由RAM释放出来的声音使音乐不停地播放,而与此同时,光头迅速进行复位检索,当检索到信号后立即补充,所以不会出现跳音。大概的情况就是这样。但是这样还没有满足用家的要求,由于这种的方法带来的时间短,通常只有3秒,所以跳音的机会还是蛮高,如果增大RAM又带来造价的增高因为RAM这东西价格较贵,尤其是质量好的。 22. 在电子防震技术中,有那些IC或器件可供选择? 答:在电子防震技术中,最重要的技术之一要数是RAM技术,而一直以来都是因为它的成本问题,所以防震时间都一直不能增加,也就是说RAM本身就有限制,RAM的容量越大,造价就越高。而许多厂家就如何在RAM的限制里得到最大限度的记忆时间展开了开发研究。 23. 如何进行编程可以减少程序的bug? 答:在此提供一些建议,因系统中实际运行的参数都是有范围的。系统运行中要考虑的超范围管理参数有: 物理参数。这些参数主要是系统的输入参数,它包括激励参数、采集处理中的运行参数和处理结束的结果参数。合理设定这些边界,将超出边界的参数都视为非正常激励或非正常回应进行出错处理。 资源参数。这些参数主要是系统中的电路、器件、功能单元的资源,如记忆体容量、存储单元长度、堆迭深度。在程序设计中,对资源参数不允许超范围使用。 应用参数。这些应用参数常表现为一些单片机、功能单元的应用条件。如E2PROM的擦写次数与资料存储时间等应用参数界限。 过程参数。指系统运行中的有序变化的参数。 在上述参数群对一程序编写者而言,须养成良好习惯,在程序的开头,有顺序的用自己喜欢文字参数对应列表来替代,然后用自己定义的文字参数来编写程序,这样在做程序的修改及维护时只在程序的开头做变动即可,不用修改到程序段,才比较容易且不会出错。 24. 有人认为单片机将被ARM等系列结构的嵌入式系统所取代。单片机的生命期还有多长? 答:因为8位单片机与嵌入式系统的ARM在功能结构和单价的差异,故应用层次上就有很大的不同。 ARM适用于系统复杂度较大的高级产品,如PDA、手机等应用。 而8位单片机因架构简单,硬件资源相对较少,适用于一般的工业控制,消费性家电……等等。评估单片机近期是否会给ARM取代,要观察两个因素: 芯片成本 因ARM的工作频率较高,电路较庞大,所需的芯片制造工艺要求在0。25U以上,成本较高。8位单片机工作频率相对较低,电路较小,所需的芯片制造工艺在0。5U 即可,成本较低。 功能定位 ARM的功能较单片机强,但两者定位不同。就如现阶段不会有人用ARM去作一个简单的工业定时开关。当然,如果两者单价相同也无不可,但现实是有很大的单价差距。 至于将来,因芯片制造成本会不断下降,上述的成本差异影响愈来愈少!但我估计在往后5年单片机仍有价格优势,仍能存活!但ARM是否会精简架构,降低成本,抢夺低阶市场?我想可能性不大,ARM应该会向上发展。同样,单片机也只能向上发展,如16位,高功能……等。 原因就是因为芯片制造工艺进步太快。压迫芯片设计往高集成发展。 25. 在单片机C编成时,如何才能使生成的代码具有和汇编一样的效率? 答:如果是使用C语言编程时,不太可能生成的代码具有1:1和汇编一样的效率。 C语言命令要被硬件识别并执行,必须通过编译器编译。编译器分为前端、中端、后端。前端与各种计算机语言写的程序打交道,后端与处理器的基本指令集接轨。所以如果使用C编程时,要达到最高的效率,最好能够很了解所使用的C编译器。先试验一下每条C语言编译以后对应的汇编语言的语句行数,这样就可以很明确的知道效率。在今后编程的时候,使用编译效率最高的语句,这样就能确保单片机C编程的时候同样的功能不同的C程序,编译效率最高。但是各家的C编译器都会有一定的差异,优秀的嵌入式系统C编译器代码长度和执行时间仅比以汇编语言编写的同样功能程度长5-20%,所以不同厂家的C编译器的编译效率也会有所不同。[!--empirenews.page--] 26. ARM单片机和哪种内核的单片机比较接近? 答:严格的说,ARM不是单片机,是一个嵌入式的实时操作系统。ARM(Advanced RISC Machines)是微处理器行业的一家知名企业,设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器、相关技术及软件。ARM将其技术授权给世界上许多著名的半导体、软件和OEM厂商,每个厂商得到的都是一套独一无二的ARM相关技术及服务。所以市场上像Intel、IBM、LG半导体、NEC、SONY、菲利浦和国半这样的大公司都有ARM系列,现在不存在什幺ARM单片机和哪种内核的单片机比较接近的问题。而且由于厂家购买内核后会根据自己芯片应用方向的不同,自行添加不同的外挂功能模块,所以,同样内核的芯片其提供的功能是不同的。 27. 从51转到ARM会有困难吗? 答:从51转到ARM,其实编程之类的原理都是一样的,但是要注意的是ARM是一个RISC的架构,在ARM的应用开放源代码的程序很多,要想提高自己,就要多看别人的程序,linux,uc/os-II等等这些都是很好的源码。 28. 我学过MCS51单片机教材,很有兴趣,但缺乏实践经验,手头没有任何道具可供演练,资金又有限,请问该怎么办? 答:在没有任何条件进行实践时,如果真的有兴趣,可以下载一些具有软件仿真功能仿真软件进行一些编程,像一些做得比较好的51仿真软件应该具有这种功能。HOLTEK的仿真软件HT-IDE3000也具有相应的功能,同时它还具有LCD软件仿真,周边电路的软件仿真。 29. 如果已经有了针对某MCU的C实现的某个算法,保持框架不变,对核心的部分用汇编优化,有没有一些比较通用的原则? 答:每个人的编程都有自己的风格与习惯,如果要利用别人的程序,在其中修修改改,如果他的程序并没有很好的模块化的话,建议最好不要这幺做,否则本来预期达到事倍功半,说不定反而事半功倍了。要参考他人的程序当然可以,但是首要是要看懂并理解他人程序的算法精髓,而不是在他的基础上打补丁。而关于算法方面的优化,可以购买一些数据结构的书籍,上面有比较详细的说明。 30. 如果准备估计一个算法的MIPS,有什么好的途径? 答:算法的运行时间是指一个算法在计算机上运算所花费的时间。它大致等于计算机执行简单操作(如赋值操作,比较操作等)所需要的时间与算法中进行简单操作次数的乘积。通常把算法中包含简单操作次数的多少叫做算法的时间复杂性。它是一个算法运行时间的相对量度,一般用数量级的形式给出。度量一个程序的执行时间通常有两种方法: 一种是事后统计的方法。因为很多计算机内部都有计时功能,不同算法的程序可通过一组或若干组相同的统计数据以分辨优劣。但这种方法有两个缺陷:一是必须先运行依据算法编制的程序;二是所得时间的统计量依赖于计算机的硬件、软件等环境因素,有时容易掩盖算法本身的优劣。因此人们常常采用另一种事前分析估算的方法。 一种是事前分析估算的方法。一个程序在计算机上运行时所消耗的时间取决于下列因素: (1)依据的算法选用何种策略; (2)问题的规模。例如求100以内还是1000以内的素数; (3)书写程序的语言。对于同一个算法,实现语言的级别越高,执行效率就越低; (4)编译程序所产生的机器代码的质量。这个跟编译器有关; (5)机器执行指令的速度。 显然,同一个算法用不同的语言实现,或者用不同的编译程序进行编译,或者在不同的计算机上运行时,效率均不相同。这表明使用绝对的时间单位衡量算法的效率是不合适的。撇开这些与计算机硬件、软件有关的因素,可以认为一个特定算法"运行工作量"的大小,只依赖于问题的规模(通常用整数量n表示),或者说,它是问题规模的函数。 一个算法是由控制结构(顺序、分支和循环三种)和原操作(指固有数据类型的操作)构成的,则算法时间取决于两者的综合效果。为了便于比较同一问题的不同算法,通常的做法是,从算法中选取一种对于所研究的问题(或算法类型)来说是基本运算的原操作,以该基本操作重复执行的次数作为算法的时间度量。 算法的MIPS有专门的一门学问,可以去好好参考相关的数据结构书籍。 31. 遥控的编*思路和设计流程是怎样的? 答:一般来说完整的遥控码分为头码、地址码、数据码和校验码四个组成部分。头码根据不同的厂家各不相同,地址码和数据码都由逻辑“1”和逻辑“0”组成。编码的设计目的,就是按照编码规则发送不同的码值。我们最常见的码型有SONY、松下、NEC等厂家型号。遥控编码芯片最常用的是在空调、DVD、车库门等遥控器上。 设计编码程序可以分为三个部分。 第一部分是了*型的特性。遥控码的头码和地址码(也称为客户码)是固定不变的,数据码和校验码根据不同的键值而改变。 第二部分是计算发码时间。遥控码大部分都是由逻辑“1”和逻辑“0”组成,也就是由一串固定占空比、固定周期的方波所组成。通常这些方波的周期是毫秒甚至微秒等级,需要在时间上计算的比较精确。所以选择发码单片机型号的时候,就要考虑到单片机的运行速度是不是够快,以及程序运行时间够不够。 第三部分就是程序的编写。选定单片机型号之后,开始设计程序流程。一般来说我们使用I/O口就可以做发码的输出端口。发码程序一般由几个子程序组成,头码子程序、逻辑1子程序,逻辑0子程序以及校验码的算法子程序。一旦我们得到要发送码的命令后,首先调用头码子程序,然后根据客户码和键值调用逻辑1子程序或者逻辑0子程序,最后调用校验码算法子程序输出校验码。 HOLTEK公司的HT48CA0/HT48RA0、HT48CA3/HT48RA3和HT48CA6是专为遥控器设计的单片机,它们具有专门红外输出口,可以实现绝大部分发码的要求。 设计*程序也可以分为三部分。 第一部分了解编码波形特性。从分析编码的高、低脉冲宽度入手,了解逻辑“1”和逻辑“0”的波形占空比、周期。了解头码的特性。 第二部分确定接收方式。一般我们可以用I/O口查询方法或者INT口中断响应方法来接收编码。这两者的区别是I/O口查询方式比较耗费单片机的运行时间资源,需要不断的去侦测I/O的电平变化,以免漏掉有效的码值;而INT口中断接收方式则比较节省资源,当外部有电平变化时,单片机才需要去处理,不需要时刻进行侦测。但是INT口中断接收方式不能辨别相同周期不同占空比的波形特性,当编码所携带的逻辑“1”和逻辑“0”具有这种特性时,就无法通过INT口中断接收方式来辨别了,因为INT中断只是在上升沿或者下降沿的时候才触发。[!--empirenews.page--] 第三部分将接收的码值存储并分析执行。根据判断高低电平的宽度(定时器或者延时),可以得到码值,也就是我们所说的*。一般我们连续收到3个相同的完整码值,就确认此码的确被发出,并接收成功。当*结束,根据码值我们可以判断出是哪个按键被按下,由此去执行相对的按键功能。 HOLTEK公司的HT48以及HT49(带LCD)系列单片机,都可以符合大多数*的任务。 32. 在学习单片机的过程中,如何理解预分频,12时钟模式(6时钟模型)等概念? 答:预分频器的英文是prescaler。它就是将输入的频率信号分频,然后再输出。HOLTEK公司有一款最基本的8位I/O型单片机HT48R05A-1,我们就以这款单片机为例说明。HT48R05A-1有一个8位向上计数的定时器Counter。系统时钟Fsys(4MHz)进入八阶预分频器(8-stage Prescaler)进行分频,再进入定时计数器Counter计数。根据软件设置,预分频器可以将Fsys进行2的n次方分频(n=1~8)。举例来说,如果软件设置为预分频器2分频,那幺预分频器输出的频率就是Fsys/2=2MHz,这个2MHz信号再进入定时计数器Counter。 12时钟模式(6时钟模型)应该就是在MCS51系列中,12个系统时钟为一个机器周期,2个系统时钟为一个状态,即一个机器周期有6个状态。 33. A/D、D/A的采样速率与其它单片机相比有什么优势? 答:HOLTEK A/D Tyep MCU内嵌逐位逼近的A/D转换电路,精度有8bit/9bit/10bit,A/D转换时间最快为76us。 至于D/A,一般是指PWM输出,HOLTEK A/D Type MCU都带有8bit的PWM输出,但HOLTEK PWM的特点是其输出频率由系统频率决定(既系统频率选定后,PWM频率也就定了),其占空比通过对[PWM]寄存器赋值进行控制,不需要占用定时/计数器资源。 34. 采用AT89S51时,出现了按了复位按钮,RAM中的数据被修改了。这是怎么回事?注:数据放在特殊寄存器之外。 答:如果是RESET脚的复位按钮:一般MCU的RESET复位,其特殊寄存器会被重新初始化,而通用寄存器的值保持不变。 如果复位按钮是电源复位:那就是MCU的上电复位,其特殊寄存器会被初始化,而通用寄存器的值是随机数。 35. 将P2.7用来驱动一个NPN三极管,中间串接了一个1K的电阻。问题是:当我尝试向P2.7写’1’时,发现管脚只能输出大约0.5V的一个电平。这个电路的使用得妥当么?如何正确的使用IO功能? 答:是在仿真时遇到的问题,还是烧录芯片后遇到的问题? 可以先将P2.7的外部电路断开,测量输出电压是否正常。如果断开后输出电压正常,那就说明P2.7的驱动能力不够,不能驱动NPN三极管,应该改用PNP三极管(一般在MCU应用中,都采用PNP方式驱动)。如果断开后输出电压还不正常,那有可能是仿真器(或芯片)已经损坏。 36. 在做充电管理的时候,提高pwm的频率往往以牺牲精度为代价,如果用的AT90S4433(avr)、78P458(elan)频率分别做到16kHz(8bit)和32kHz(8bit),而希望做到的是100kHz(8bit以上),诸如atiny15那样。怎么办? 答:你所说的PWM是通过定时/计数器来控制其频率和占空比的,所以要提高频率,必然会降低精度。如果要提高PWM的频率,只能通过提高系统振荡频率来解决。 37. 汽车电子用的单片机是8位多,还是32位?如何看待单片机在汽车电子市场中的前景? 答:现今汽车制造也是一个进步很快的工业,特别是电子应用于汽车上,令多种新功能得以实现。 总的来说,汽车电子应用分三部份。 汽车发动机控制:限速控制,涡轮增压,燃料喷注控制等。 汽车舒适装置:遥控防盗系统,自动空调系统,影音播放系统,卫星导航系统等。 汽车操控和制动:刹车防抱死系统(ABS),循迹系统(TCS),防滑系统(ASR),电子稳定系统(ESP)等。 汽车上的各系统繁多,且日新月异,故利用何种单片机是依各系统规格,要求不一,但有一样可肯定是该单片机要符工业规格,才能忍受汽车应用的恶劣环境,高温,电源干扰,可靠度要求。不同档次的汽车其功能配置相对亦有差别,故8位单片机在较低阶的系统如机械控制,遥控防盗等应该还有空间,但高阶的系统如影音、导航及将来的无人驾驶,就非一般单片机能实现。 因汽车工业现阶段由欧美日数个大集团所把持,相关的汽车电子配件各集团会挑选单片机大厂合作, 故汽车内置的电子系统亦由单片机大厂把持,市场只剩外置系统如遥控防盗,影音导航供小厂开发。 38. 在使用三星的s3c72n4时,觉得它的time/counter不够用。现在要同时用到3个counter,该怎么办? 答:您是需要三个外部counter还是需要三个定时器?如果是三个定时器标志的话,可以取这三个定时最基本的时基作为timer的基础计数,然后以这个时基来计算这三个需要的计数标志的flag,在程序中只需要查询flag是否到,再采取动作。 如果要3个外部脉冲计数的话,这个有一定的难度,如果外部脉冲不是很频繁,可以考虑通过外部中断进行,但是这个方法必须是外部脉冲的频率与MCU执行速度有一定的数量级差,否则mcu可能无法处理其它程序,一直在处理外部中断。 39. 在芯片集成技术日益进步的今天,单片机的集成技术发展也很迅速,在传统的40引脚的基础上,飞利浦公司推出20引脚的单片机系列,使很多的引脚可以复用,这种复用技术的使用在实际应用中会不会影响其功能的执行? 答:现在有很多品牌的单片机都有引脚复用功能,不止飞利浦一家,应该说这个方式前几年就已经有了。在实际应用中不会影响其功能的执行,但是要注意的是,有的MCU如果采用复用引脚的话,该引脚会有一些应用上的限制,这在相应的datasheet里面都会有描述,所以在系统规划的时候都要予以注意。 40. Delta-Sigma软件测量方式,是什么概念? 答:Delta-Sigma原理一般应用在ADC应用中。具体来说,Delta-Sigma ADC的工作原理是由差动器、积分器和比较器构成调制器,它们一起构成一个反馈环路。调制器以大大高于模拟输入信号带宽的速率运行,以便提供过采样。模拟输入与反馈信号(误差信号)进行差动 (delta)比较。该比较产生的差动输出馈送到积分器(sigma)中。然后将积分器的输出馈送到比较器中。比较器的输出同时将反馈信号(误差信号)传送到差动器,而自身被馈送到数字滤波器中。这种反馈环路的目的是使反馈信号(误差信号)趋于零。比较器输出的结果就是1/0 流。该流如果1密度较高,则意味着模拟输入电压较高;反之,0密度较高,则意味着模拟输入电压较低。接着将1/0流馈送到数字滤波器中,该滤波器通过过采样与抽样,将1/0流从高速率、低精度位流转换成低速率、高精度数字输出。[!--empirenews.page--] 简而言之,Delta就是差动,Sigma就是积分的意思。Delta-Sigma软件测试,我的理解应该是通过软件模拟差动积分的过程。具体来说,就是侦测外部输入的电压(或者电流)信号变化,然后通过软件积分运算,得出外部信号随时间变化的基本状况。 41. 通常采用什么方法来测试单片机系统的可靠性? 答:单片机系统可以分为软件和硬件两个方面,我们要保证单片机系统可靠性就必须从这两方面入手。 首先在设计单片机系统时,就应该充分考虑到外部的各种各样可能干扰,尽量利用单片机提供的一切手段去割断或者解决不良外部干扰造成的影响。我们以HOLTEK最基本的I/O单片机HT48R05A-1为例,它内部提供了看门狗定时器WDT防止单片机内部程序乱跑出错;提供了低电压复位系统LVR,当电压低于某个允许值时,单片机会自动RESET防止芯片被锁死;HOLTEK也提供了最佳的外围电路连接方案,最大可能的避免外部干扰对芯片的影响。 当一个单片机系统设计完成,对于不同的单片机系统产品会有不同的测试项目和方法,但是有一些是必须测试的: 测试单片机软件功能的完善性。 这是针对所有单片机系统功能的测试,测试软件是否写的正确完整。 上电掉电测试。在使用中用户必然会遇到上电和掉电的情况,可以进行多次开关电源,测试单片机系统的可靠性。 老化测试。测试长时间工作情况下,单片机系统的可靠性。必要的话可以放置在高温,高压以及强电磁干扰的环境下测试。 ESD和EFT等测试。可以使用各种干扰模拟器来测试单片机系统的可靠性。例如使用静电模拟器测试单片机系统的抗静电ESD能力;使用突波杂讯模拟器进行快速脉冲抗干扰EFT测试等等。 当然如果没有此类条件,可以模拟人为使用中,可能发生的破坏情况。例如用人体或者衣服织物故意摩擦单片机系统的接触端口,由此测试抗静电的能力。用大功率电钻靠近单片机系统工作,由此测试抗电磁干扰能力等。 42. 在开发单片机的系统时,具体有那些是衡量系统的稳定性的标准? 答:从工业的角度来看,衡量系统稳定性的标准有很多,也针对不同的产品标准不同。下面我们大概介绍单片机系统最常用的标准。 电试验(ESD) 参考标准: IEC 61000-4-2 本试验目的为测试试件承受直接来自操作者及相对对象所产生之静电放电效应的程度。 空间辐射耐受试验(RS) 参考标准:IEC 61000-4-3 本试验为验证试件对射频产生器透过空间散射之噪声耐受程度。 测试频率:80 MHz~1000 MHz 快速脉冲抗扰测试(EFT/B) 参考标准:IEC 61000-4-4 本试验目的为验证试件之电源线,信号线(控制线)遭受重复出现之快速瞬时丛讯时之耐受程度。 雷击试验(Surge) 参考标准 : IEC 61000-4-5 本试验为针对试件在操作状态下,承受对于开关或雷击瞬时之过电压/电流产生突波之耐受程度。 传导抗扰耐受性(CS) 参考标准:IEC 61000-4-6 本试验为验证试件对射频产生器透过电源线传导之噪声耐受程度。 测试频率范围:150 kHz~80 MHz Impulse 脉冲经由耦合注入电源线或控制线所作的杂抗扰性试验。 43. 在设计软体时,大多单片机都设有看门狗,需要在软体适当的位置去喂狗,以防止软体复位和软体进入死循环,如何适当的喂狗,即如何精确判定软体的运行时间? 答:大多数单片机都有看门狗定时器功能(WDT,Watch Dog Timer)以避免程序跑错。HOLTEK有一款基本I/O型单片机--HT48R05A-1,我们就以它为例做个说明吧。 首先了解一下WDT的基本结构,它其实是一个定时器,所谓的喂狗是指将此定时器清零。喂狗分为软件和硬件两种方法。软件喂狗就是用指令来清除WDT,即CLR WDT;硬件喂狗就是硬件复位RESET。当定时器溢出时,会造成WDT复位,也就是我们常说的看门狗起作用了。在程序正常执行时,我们并不希望WDT复位,所以要在看门狗溢出之前使用软件指令喂狗,也就是要计算WDT相隔多久时间会溢出一次。HT48R05A-1的WDT溢出时间计算公式是:256*Div*Tclock。其中Div是指wdt预分频数1~128,Tclock是指时钟来源周期。如果使用内部RC振荡作为WDT的时钟来源(RC时钟周期为65us/5V),最大的WDT溢出时间为2.1秒。 当我们得到了WDT溢出时间Twdt后,一般选择在Twdt/2左右的时间进行喂狗,以保证看门狗不会溢出,同时喂狗次数不会过多。 软件运行时间是根据不同的运行路线来决定的,如果可以预见软件运行的路线,那么可以根据T=n*T1来计算软件的运行时间。n是指运行的机器周期数,T1是指机器周期。HOLTEK单片机是RISC结构,大部分指令由一个机器周期组成,只需要知道软件运行了多少条指令,就可以算出运行时间了。HOLTEK的编译软件HT-IDE3000中,就有计算运行时间的工具。但是对于CISC结构的单片机,一条指令可以由若干个机器周期组成,那么就需要根据具体执行的指令来计算了。 44. 我们是一家开发数控系统的专业厂,利用各种单片机和CPU开发了很多产品,在软件开发上也采用了很多通用的抗干扰技术,如:软件陷阱、指令允余、看门狗和数字滤波等等,但实际运用中还是很不可靠,如:经常莫名其妙地死机、程序跳段、I/O数据错误等,并且故障的重复性很不确定,也不是周期性地重复。往往用户使用中出现故障,但又无法重现,很让人头痛。反复检查硬件也设查出原因,所以对软件的可靠性很是怀疑。怎么办? 答:防止干扰最有效的方法是去除干扰源、隔断干扰路径,但往往很难做到,所以只能看单片机抗干扰能力够不够强了。单片机干扰最常见的现象就是复位;至于程序跑飞,其实也可以用软件陷阱和看门狗将程序拉回到复位状态;所以单片机软件抗干扰最重要的是处理好复位状态。 一般单片机都会有一些标志寄存器,可以用来判断复位原因;另外也可以自己在RAM中埋一些标志。在每次程序复位时,通过判断这些标志,可以判断出不同的复位原因;还可以根据不同的标志直接跳到相应的程序。这样可以使程序运行有连续性,用户在使用时也不会察觉到程序被重新复位过。 可以在定时中断里面设置一些暂存器累加,然后加到预先设定的值(一个比较长的时间),SET标志位,这些动作都在中断程序里面。而主程序只需要查询标志位就好了,但是注意标志位使用后,记得清除,还有中断里面的时基累加器使用以后也要记得清除。[!--empirenews.page--]

    时间:2012-11-30 关键词: 问答 基础知识 单片机编程

  • 单片机编程基础知识问答

    1. C语言和汇编语言在开发单片机时各有哪些优缺点? 答:汇编语言是一种用文字助记符来表示机器指令的符号语言,是最接近机器码的一种语言。其主要优点是占用资源少、程序执行效率高。但是不同的CPU,其汇编语言可能有所差异,所以不易移植。 C语言是一种结构化的高级语言。其优点是可读性好,移植容易,是普遍使用的一种计算机语言。缺点是占用资源较多,执行效率没有汇编高。 对于目前普遍使用的RISC架构的8bit MCU来说,其内部ROM、RAM、STACK等资源都有限,如果使用C语言编写,一条C语言指令编译后,会变成很多条机器码,很容易出现ROM空间不够、堆栈溢出等问题。而且一些单片机厂家也不一定能提供C编译器。而汇编语言,一条指令就对应一个机器码,每一步执行什幺动作都很清楚,并且程序大小和堆栈调用情况都容易控制,调试起来也比较方便。所以在单片机开发中,我们还是建议采用汇编语言比较好。 如果对单片机C语言有兴趣,HOLTEK的单片机就有提供C编译器,可以到HOLTEK的网站免费下载使用。 2. C或汇编语言可以用于单片机,C++能吗? 答:在单片机开发中,主要是汇编和C,没有用C++的。 3. 搞单片机开发,一定要会C吗? 答:汇编语言是一种用文字助记符来表示机器指令的符号语言,是最接近机器码的一种语言。其主要优点是占用资源少、程序执行效率高。但是不同的CPU,其汇编语言可能有所差异,所以不易移植。 对于目前普遍使用的RISC架构的8bit MCU来说,其内部ROM、RAM、STACK等资源都有限,如果使用C语言编写,一条C语言指令编译后,会变成很多条机器码,很容易出现ROM空间不够、堆栈溢出等问题。而且一些单片机厂家也不一定能提供C编译器。而汇编语言,一条指令就对应一个机器码,每一步执行什么动作都很清楚,并且程序大小和堆栈调用情况都容易控制,调试起来也比较方便。所以在资源较少单片机开发中,我们还是建议采用汇编语言比较好。 而C语言是一种编译型程序设计语言,它兼顾了多种高级语言的特点,并具备汇编语言的功能。C语言有功能丰富的库函数、运算速度快、编译效率高、有良好的可移植性,而且可以直接实现对系统硬件的控制。C语言是一种结构化程序设计语言,它支持当前程序设计中广泛采用的由顶向下结构化程序设计技术。此外,C语言程序具有完善的模块程序结构,从而为软件开发中采用模块化程序设计方法提供了有力的保障。因此,使用C语言进行程序设计已成为软件开发的一个主流。用C语言来编写目标系统软件,会大大缩短开发周期,且明显地增加软件的可读性,便于改进和扩充,从而研制出规模更大、性能更完备的系统。 综上所述,用C语言进行单片机程序设计是单片机开发与应用的必然趋势。所以作为一个技术全面并涉足较大规模的软件系统开发的单片机开发人员最好能够掌握基本的C语言编程。 4. 当开发一个较复杂而又开发时间短的项目时,用C还是用汇编开发好? 答:对于复杂而开发时间紧的项目时,可以采用C语言,但前提是要求对该MCU系统的C语言和C编译器非常熟悉,特别要注意该C编译系统所能支持的数据类型和算法。虽然C语言是最普遍的一种高级语言,但不同的MCU厂家其C语言编译系统是有所差别的,特别是在一些特殊功能模块的操作上。如果对这些特性不了解,那调试起来就有的烦了,到头来可能还不如用汇编来的快。 5. 在教学中要用到8088和196芯片单片机教材,请问那里可以找到关于这方面的书或资料? 答:有关这方面的教材,大学里常用的一本是《IBM-PC汇编语言程序设计》清华大学出版社出版的,在网上以及书店都是可以找到的,另外网上还可以搜索到很多其他的教材如:《微机原理及汇编语言教程》(杨延双 张晓冬 等编著 )和《16/32 位微机原理、汇编语言及接口技术》(作者: 钟晓捷 陈涛 ,机械工业出版社 出版)等,可以在较大型的科技书店里查找或者直接从网上订购。 6. 初学者到底是应该先学C还是汇编? 答:对于单片机的初学者来说,应该从汇编学起。因为汇编语言是最接近机器码的一种语言,可以加深初学者对单片机各个功能模块的了解,从而打好扎实的基础。 7. 我是一名武汉大学电子科技大3的学生,学了电子线路、数字逻辑、汇编和接口、C语言,但是总是感觉很迷茫,觉好象什么都不会。怎么办? 答:大学过程是一个理论过程,实践的机会比较少,往往会造成理论与实践相脱节,这是国内大学教育系统的通病,不过对于学生来说切不可好高骛远。一般从大三会开始接触到一些专业课程,电子相关专业会开设相关的单片机应用课程并且会有简单的实验项目,那么要充分把握实验课的机会,多多地实际上机操作练习。平时可以多看看相关的电子技术杂志网站,看看别人的开发经验,硬件设计方案以及他人的软件设计经验。有可能的话,还可以参加一些电子设计大赛,借此机会2--3个人合作做一个完整系统,会更有帮助。到了大四毕业设计阶段,也可以选择相关的课题作些实际案例增长经验。做什么事情都有个经验的积累过程,循序渐进。 8. 请问作为学生,如何学好单片机? 答:学习好单片机,最主要的是实践,在实践中增长经验。在校学生的话,实践机会的确会比较少,但是有机会的话,可以毕业实习选择相关的课题,这样就可以接触到实际的项目。而且如果单片机微机原理是一门主课的话,相信学校会安排比较多的实践上机机会。有能力的话,可以找一些相关兼职工作做做,会更有帮助。而且单片机开发应用需要软硬件结合,所以不能只满足于编程技巧如何完美,平时也要注意硬件知识的积累,多上上电子论坛网站,买一些相关杂志。可能的话,可以到电子市场去买一些小零件,自己搭一个小系统让它工作起来。 HOTLEK的单片机是RISC结构的8位单片机,它可以广泛应用在家用电器、安全系统、掌上游戏等方面。大概来说可以分成I/O型单片机、LCD型单片机、A/D型单片机、A/D with LCD型单片机等等。 9. 如何才能才为单片机的高手啊? 答:要成为单片机高手,应该多实践,时常关注单片机的发展趋势;经常上一些相关网站,从那里可以找到许多有用的资料。 10. 女性是否适合单片机软件编程这个行业? 答:要根据自己的兴趣,配合自己对软件编程的耐性,男女皆适合这个行业。 12. 8位机还能延续多久! 答:以现在MCU产品主力还是在8位领域,主要应用于汽车应用、消费性电子、电脑及PC周边、电信与通讯、办公室自动化、工业控制等六大市场,其中车用市场多在欧、美地区,而亚太地区则以消费性电子为主, 并以量大低单价为产品主流,目前16位MCU与8位产品,还有相当幅度的价差,新的应用领域也仍在开发,业界预计,至少在2005年前8位的MCU仍是MCU产品的主流。 13. 学习ARM及嵌入式系统是否比学习其它一般单片机更有使用前景?对于一个初学者应当具备哪些相关知识? 答:一般在8位单片机与ARM方面的嵌入式系统是有层次上的差别,ARM适用于系统复杂度较大的高级产品,如PDA、手机等应用。而8位单片机因架构简单,硬件资源相对较少,适用于一般的工业控制、消费性家电等等。对于一个单片机方面的软件编程初学者,应以HOLTEK系列或8051等8位单片机来做入门练习。而初学者应当具备软件编程相关知识,单片机一般软件编程是以汇编语言为主,各家有各家的语法,但大都以RISC的MCU架构为主,其中 RISC (Reduced Instruction Set Computer) 代表MCU的所有指令。都是利用一些简单的指令组成的,简单的指令代表 MCU 的线路可以尽量做到最佳化,而提高执行速率。另外初学者要具备单片机I/O接口的应用知识,这在于周边应用电路及各种元器件的使用,须配合自己所学的电子学及电路学等。 14. 符合44PIN的80系列8位单片机的MCU有哪些? 答:符合44PIN的80系列8位单片机有Z8674312FSC、Z86E2112FSC、Z86E2116FSC。 15. 请介绍一下MCU的测试方法。 答: MCU从生产出来到封装出货的每个不同的阶段会有不同的测试方法,其中主要会有两种:中测和成测。 所谓中测即是WAFER的测试,它会包含产品的功能验证及AC、DC的测试。项目相当繁多,以HOLTEK产品为例最主要的几项如下: 接续性测试:检测每一根I/OPIN内接的保护用二极管是否功能无误。 功能测试:以产品设计者所提供测试资料(TEST PATTERN)灌入IC,检查其结果是否与当时SIMULATION时状态一样。 STANDBY电流测试:测量IC处于HALT模式时即每一个接点(PAD)在1态0态或Z态保持不变时的漏电流是否符合最低之规格。 耗电测试:整颗IC的静态耗电与动态耗电。 输入电压测试:测量每个输入接脚的输入电压反应特性。 输出电压测试:测量每个输出接脚的输出电压位准。 相关频率特性(AC)测试,也是通过外灌一定频率,从I/O口来看输出是否与之匹配。 为了保证IC生产的长期且稳定品质,还会做产品的可靠性测试,这些测试包括ESD测试,LATCH UP测试,温度循环测试,高温贮存测试,湿度贮存测试等。 成测则是产品封装好后的测试,即PACKAGE测试。即是所有通过中测的产品封装后的测试,方法主要是机台自动测试,但测试项目仍与WAFER TEST相同。PACKAGE TEST的目的是在确定IC在封装过程中是否有任何损坏。 16. 能否利用单片来检测手机电池的充放电时间及充放电时的电压电流变化,并利用一个I/O端口使检测结果在电脑上显示出来? 答:目前市场上的各类智能充电器,大部分都采用MCU进行充电电流和电压的控制。至于要在电脑上显示,好象并不实用,可能只有在一些专门的电池检测仪器中才会用到;对于一般的手机用户来说,谁会在充电时还需要用一台电脑来做显示呢?要实现单片机与电脑的连接,最简单的方式就是采用串口通讯,但需要加一颗RS-232芯片。 17. 在ARM编程中又应当如何? 答:就以嵌入式系统观念为例,一般嵌入式处理器可以分为三类:嵌入式微处理器、嵌入式微控制器、嵌入式DSP(Digital Signal Processor)。 嵌入式微处理器就是和通用计算机的微处理器对应的CPU。在应用中,一般是将微处理器装配在专门设计的电路板上,在母板上只保留和嵌入式相关的功能即可,这样可以满足嵌入式系统体积小和功耗低的要求。目前的嵌入式处理器主要包括:PowerPC、Motorola 68000、ARM系列等等。 嵌入式微控制器又称为单片机,它将CPU、存储器(少量的RAM、ROM或两者都有)和其它接口I/O封装在同一片集成电路里。常见的有HOLTEK MCU系列、Microchip MCU系列及8051等。 嵌入式DSP专门用来处理对离散时间信号进行极快的处理计算,提高编译效率和执行速度。在数字滤波、FFT(Fast Fourier Transform)、频谱分析、图像处理的分析等领域,DSP正在大量进入嵌入式市场。 18. MCU在射频控制时,MCU的时钟(晶振)、数据线会辐射基频或基频的倍频,被低噪放LNA放大后进入混频,出现带内的Spur,无法滤除。除了用layout、选择低辐射MCU的方法可以减少一些以外,还有什么别的方法? 答:在设计高频电路用电路板有许多注意事项,尤其是GHz等级的高频电路,更需要注意各电子组件pad与印刷pattern的长度对电路特性所造成的影响。最近几年高频电路与数位电路共享相同电路板,构成所谓的混载电路系统似乎有增加的趋势,类似如此的设计经常会造成数位电路动作时,高频电路却发生动作不稳定等现象,其中原因之一是数位电路产生的噪讯,影响高频电路正常动作所致。为了避免上述问题除了设法分割两电路block之外,设计电路板之前充分检讨设计构想,才是根本应有的手法,基本上设计高频电路用电路板必需掌握下列三大原则: 高质感。 不可取巧。 不可仓促抢时间。 以下是设计高频电路板的一些建议: (1)印刷pattern的长度会影响电路特性。尤其是传输速度为GHz高速数位电路的传输线路,通常会使用strip line,同时藉由调整配线长度补正传输延迟时间,其实这也意味着电子组件的设置位置对电路特性具有绝对性的影响。 (2)Ground作大better。铜箔面整体设置ground层,而连接via的better ground则是高频电路板与高速数位电路板共同的特征,此外高频电路板最忌讳使用幅宽细窄的印刷pattern描绘ground。 (2)电子组件的ground端子,以最短的长度与电路板的ground连接。具体方法是在电子组件的ground端子pad附近设置via,使电子组件能以最短的长度与电路板的ground连接。 (3)信号线作短配线设计。不可任意加大配线长度,尽量缩短配线长度。 (4)减少电路之间的结合。尤其是filter与amplifier输出入之间作电路分割非常重要,它相当于audio电路的cross talk对策。 (5)MCU回路Layout考量:震荡电路仅可能接近IC震荡脚位;震荡电路与VDD & VSS保持足够的距离;震荡频率大于1MHz时不需加 osc1 & osc2 电容;电源与地间要最短位置并尽量拉等宽与等距的线,于节点位置加上104/103/102等陶瓷电容。 19. Intel系列的96单片机80c196KB开发系统时,都有那些注意事项? 答:一个即时系统的软体由即时操作系统加上应用程序构成。应用程序与作业系统的接口通过系统调用来实现。用80C196KB作业系统的MCU,只能用内部RAM作为TCB和所有系统记忆体(含各种控制表)以及各个任务的工作和资料单元。因此一定要注意以下几点: (1)对各个任务分配各自的堆迭区,该堆迭区既作为任务的工作单元,也作为任务控制块的保护单元。 (2)系统的任务控制块只存放各任务的堆迭指标,而任务的状态均存放于任务椎栈中。在一个任务退出运行时,通过中断把它的状态进栈,然后把它的堆迭指标保存于系统的TCB中;再根据优先取出优先顺序最高的已就绪任务的堆迭指标SP映象值送入SP中;最后执行中断返回指令转去执行新任务。 (3)各任务的资料和工作单元尽量用堆迭实现,这样可以允许各任务使用同一个子程序。使用堆迭实现参数传递并作为工作单元,而不使用绝对地址的RAM,可实现可重入子程序。该子程序既可为各个任务所调用,也可实现递回调用。 20. 在demo板上采样电压时,不稳定,采样结果有波动,如何消除? 答:一般来说,仿真器都是工作在一个稳压的环境(通常为5V)。如果用仿真器的A/D时,要注意其A/D参考电压是由仿真器内部给出,还是需要外部提供。A/D转换需要一个连续的时钟周期,所以在仿真时不能用单步调试的方法,否则会造成A/D采样值不准。至于A/D采样不稳定,可以在A/D输入口加一电容,起到滤波作用;在软件处理时采用中值滤波的方法。   21. 在车载DVD系统中,如何设计电子防震系统? 答:在车载DVD系统,最好选择高档DVD机,因为高档DVD机都采用电子防震系统(ADVANCEDESP),当记忆缓冲区内的读数降低,先进的电子防震设计会以双速读数系统,做出比正常速度快两倍的读数速率,以减低噪声,即使连续震荡仍可避免跳线情况出现,现在就说说什幺叫电子防震。简单地说:电子防震就是一个信号的储存--释放过程,首先CD要先把信号进行提前读取,也就是我们见到机子的加速,再把信号储存在RAM中,而我们在开防震的时候所听到的就是经过RAM的声音,这样就是它的过程。当没有防震时是由于信号是1比1读取的,所以当受到冲击后,就会出现跳音。而当开了防震时,机子受到冲击后,由RAM释放出来的声音使音乐不停地播放,而与此同时,光头迅速进行复位检索,当检索到信号后立即补充,所以不会出现跳音。大概的情况就是这样。但是这样还没有满足用家的要求,由于这种的方法带来的时间短,通常只有3秒,所以跳音的机会还是蛮高,如果增大RAM又带来造价的增高因为RAM这东西价格较贵,尤其是质量好的。 22. 在电子防震技术中,有那些IC或器件可供选择? 答:在电子防震技术中,最重要的技术之一要数是RAM技术,而一直以来都是因为它的成本问题,所以防震时间都一直不能增加,也就是说RAM本身就有限制,RAM的容量越大,造价就越高。而许多厂家就如何在RAM的限制里得到最大限度的记忆时间展开了开发研究。 23. 如何进行编程可以减少程序的bug? 答:在此提供一些建议,因系统中实际运行的参数都是有范围的。系统运行中要考虑的超范围管理参数有: 物理参数。这些参数主要是系统的输入参数,它包括激励参数、采集处理中的运行参数和处理结束的结果参数。合理设定这些边界,将超出边界的参数都视为非正常激励或非正常回应进行出错处理。 资源参数。这些参数主要是系统中的电路、器件、功能单元的资源,如记忆体容量、存储单元长度、堆迭深度。在程序设计中,对资源参数不允许超范围使用。 应用参数。这些应用参数常表现为一些单片机、功能单元的应用条件。如E2PROM的擦写次数与资料存储时间等应用参数界限。 过程参数。指系统运行中的有序变化的参数。 在上述参数群对一程序编写者而言,须养成良好习惯,在程序的开头,有顺序的用自己喜欢文字参数对应列表来替代,然后用自己定义的文字参数来编写程序,这样在做程序的修改及维护时只在程序的开头做变动即可,不用修改到程序段,才比较容易且不会出错。 24. 有人认为单片机将被ARM等系列结构的嵌入式系统所取代。单片机的生命期还有多长? 答:因为8位单片机与嵌入式系统的ARM在功能结构和单价的差异,故应用层次上就有很大的不同。 ARM适用于系统复杂度较大的高级产品,如PDA、手机等应用。 而8位单片机因架构简单,硬件资源相对较少,适用于一般的工业控制,消费性家电……等等。评估单片机近期是否会给ARM取代,要观察两个因素: 芯片成本 因ARM的工作频率较高,电路较庞大,所需的芯片制造工艺要求在0。25U以上,成本较高。8位单片机工作频率相对较低,电路较小,所需的芯片制造工艺在0。5U 即可,成本较低。 功能定位 ARM的功能较单片机强,但两者定位不同。就如现阶段不会有人用ARM去作一个简单的工业定时开关。当然,如果两者单价相同也无不可,但现实是有很大的单价差距。 至于将来,因芯片制造成本会不断下降,上述的成本差异影响愈来愈少!但我估计在往后5年单片机仍有价格优势,仍能存活!但ARM是否会精简架构,降低成本,抢夺低阶市场?我想可能性不大,ARM应该会向上发展。同样,单片机也只能向上发展,如16位,高功能……等。 原因就是因为芯片制造工艺进步太快。压迫芯片设计往高集成发展。 25. 在单片机C编成时,如何才能使生成的代码具有和汇编一样的效率? 答:如果是使用C语言编程时,不太可能生成的代码具有1:1和汇编一样的效率。 C语言命令要被硬件识别并执行,必须通过编译器编译。编译器分为前端、中端、后端。前端与各种计算机语言写的程序打交道,后端与处理器的基本指令集接轨。所以如果使用C编程时,要达到最高的效率,最好能够很了解所使用的C编译器。先试验一下每条C语言编译以后对应的汇编语言的语句行数,这样就可以很明确的知道效率。在今后编程的时候,使用编译效率最高的语句,这样就能确保单片机C编程的时候同样的功能不同的C程序,编译效率最高。但是各家的C编译器都会有一定的差异,优秀的嵌入式系统C编译器代码长度和执行时间仅比以汇编语言编写的同样功能程度长5-20%,所以不同厂家的C编译器的编译效率也会有所不同。 26. ARM单片机和哪种内核的单片机比较接近? 答:严格的说,ARM不是单片机,是一个嵌入式的实时操作系统。ARM(Advanced RISC Machines)是微处理器行业的一家知名企业,设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器、相关技术及软件。ARM将其技术授权给世界上许多著名的半导体、软件和OEM厂商,每个厂商得到的都是一套独一无二的ARM相关技术及服务。所以市场上像Intel、IBM、LG半导体、NEC、SONY、菲利浦和国半这样的大公司都有ARM系列,现在不存在什幺ARM单片机和哪种内核的单片机比较接近的问题。而且由于厂家购买内核后会根据自己芯片应用方向的不同,自行添加不同的外挂功能模块,所以,同样内核的芯片其提供的功能是不同的。 27. 从51转到ARM会有困难吗? 答:从51转到ARM,其实编程之类的原理都是一样的,但是要注意的是ARM是一个RISC的架构,在ARM的应用开放源代码的程序很多,要想提高自己,就要多看别人的程序,linux,uc/os-II等等这些都是很好的源码。 28. 我学过MCS51单片机教材,很有兴趣,但缺乏实践经验,手头没有任何道具可供演练,资金又有限,请问该怎么办? 答:在没有任何条件进行实践时,如果真的有兴趣,可以下载一些具有软件仿真功能仿真软件进行一些编程,像一些做得比较好的51仿真软件应该具有这种功能。HOLTEK的仿真软件HT-IDE3000也具有相应的功能,同时它还具有LCD软件仿真,周边电路的软件仿真。 29. 如果已经有了针对某MCU的C实现的某个算法,保持框架不变,对核心的部分用汇编优化,有没有一些比较通用的原则? 答:每个人的编程都有自己的风格与习惯,如果要利用别人的程序,在其中修修改改,如果他的程序并没有很好的模块化的话,建议最好不要这幺做,否则本来预期达到事倍功半,说不定反而事半功倍了。要参考他人的程序当然可以,但是首要是要看懂并理解他人程序的算法精髓,而不是在他的基础上打补丁。而关于算法方面的优化,可以购买一些数据结构的书籍,上面有比较详细的说明。 30. 如果准备估计一个算法的MIPS,有什么好的途径? 答:算法的运行时间是指一个算法在计算机上运算所花费的时间。它大致等于计算机执行简单操作(如赋值操作,比较操作等)所需要的时间与算法中进行简单操作次数的乘积。通常把算法中包含简单操作次数的多少叫做算法的时间复杂性。它是一个算法运行时间的相对量度,一般用数量级的形式给出。度量一个程序的执行时间通常有两种方法: 一种是事后统计的方法。因为很多计算机内部都有计时功能,不同算法的程序可通过一组或若干组相同的统计数据以分辨优劣。但这种方法有两个缺陷:一是必须先运行依据算法编制的程序;二是所得时间的统计量依赖于计算机的硬件、软件等环境因素,有时容易掩盖算法本身的优劣。因此人们常常采用另一种事前分析估算的方法。 一种是事前分析估算的方法。一个程序在计算机上运行时所消耗的时间取决于下列因素: (1)依据的算法选用何种策略; (2)问题的规模。例如求100以内还是1000以内的素数; (3)书写程序的语言。对于同一个算法,实现语言的级别越高,执行效率就越低; (4)编译程序所产生的机器代码的质量。这个跟编译器有关; (5)机器执行指令的速度。 显然,同一个算法用不同的语言实现,或者用不同的编译程序进行编译,或者在不同的计算机上运行时,效率均不相同。这表明使用绝对的时间单位衡量算法的效率是不合适的。撇开这些与计算机硬件、软件有关的因素,可以认为一个特定算法"运行工作量"的大小,只依赖于问题的规模(通常用整数量n表示),或者说,它是问题规模的函数。 一个算法是由控制结构(顺序、分支和循环三种)和原操作(指固有数据类型的操作)构成的,则算法时间取决于两者的综合效果。为了便于比较同一问题的不同算法,通常的做法是,从算法中选取一种对于所研究的问题(或算法类型)来说是基本运算的原操作,以该基本操作重复执行的次数作为算法的时间度量。 算法的MIPS有专门的一门学问,可以去好好参考相关的数据结构书籍。 31. 遥控的编*思路和设计流程是怎样的? 答:一般来说完整的遥控码分为头码、地址码、数据码和校验码四个组成部分。头码根据不同的厂家各不相同,地址码和数据码都由逻辑“1”和逻辑“0”组成。编码的设计目的,就是按照编码规则发送不同的码值。我们最常见的码型有SONY、松下、NEC等厂家型号。遥控编码芯片最常用的是在空调、DVD、车库门等遥控器上。 设计编码程序可以分为三个部分。 第一部分是了*型的特性。遥控码的头码和地址码(也称为客户码)是固定不变的,数据码和校验码根据不同的键值而改变。 第二部分是计算发码时间。遥控码大部分都是由逻辑“1”和逻辑“0”组成,也就是由一串固定占空比、固定周期的方波所组成。通常这些方波的周期是毫秒甚至微秒等级,需要在时间上计算的比较精确。所以选择发码单片机型号的时候,就要考虑到单片机的运行速度是不是够快,以及程序运行时间够不够。 第三部分就是程序的编写。选定单片机型号之后,开始设计程序流程。一般来说我们使用I/O口就可以做发码的输出端口。发码程序一般由几个子程序组成,头码子程序、逻辑1子程序,逻辑0子程序以及校验码的算法子程序。一旦我们得到要发送码的命令后,首先调用头码子程序,然后根据客户码和键值调用逻辑1子程序或者逻辑0子程序,最后调用校验码算法子程序输出校验码。 HOLTEK公司的HT48CA0/HT48RA0、HT48CA3/HT48RA3和HT48CA6是专为遥控器设计的单片机,它们具有专门红外输出口,可以实现绝大部分发码的要求。 设计*程序也可以分为三部分。 第一部分了解编码波形特性。从分析编码的高、低脉冲宽度入手,了解逻辑“1”和逻辑“0”的波形占空比、周期。了解头码的特性。 第二部分确定接收方式。一般我们可以用I/O口查询方法或者INT口中断响应方法来接收编码。这两者的区别是I/O口查询方式比较耗费单片机的运行时间资源,需要不断的去侦测I/O的电平变化,以免漏掉有效的码值;而INT口中断接收方式则比较节省资源,当外部有电平变化时,单片机才需要去处理,不需要时刻进行侦测。但是INT口中断接收方式不能辨别相同周期不同占空比的波形特性,当编码所携带的逻辑“1”和逻辑“0”具有这种特性时,就无法通过INT口中断接收方式来辨别了,因为INT中断只是在上升沿或者下降沿的时候才触发。 第三部分将接收的码值存储并分析执行。根据判断高低电平的宽度(定时器或者延时),可以得到码值,也就是我们所说的*。一般我们连续收到3个相同的完整码值,就确认此码的确被发出,并接收成功。当*结束,根据码值我们可以判断出是哪个按键被按下,由此去执行相对的按键功能。 HOLTEK公司的HT48以及HT49(带LCD)系列单片机,都可以符合大多数*的任务。 32. 在学习单片机的过程中,如何理解预分频,12时钟模式(6时钟模型)等概念? 答:预分频器的英文是prescaler。它就是将输入的频率信号分频,然后再输出。HOLTEK公司有一款最基本的8位I/O型单片机HT48R05A-1,我们就以这款单片机为例说明。HT48R05A-1有一个8位向上计数的定时器Counter。系统时钟Fsys(4MHz)进入八阶预分频器(8-stage Prescaler)进行分频,再进入定时计数器Counter计数。根据软件设置,预分频器可以将Fsys进行2的n次方分频(n=1~8)。举例来说,如果软件设置为预分频器2分频,那幺预分频器输出的频率就是Fsys/2=2MHz,这个2MHz信号再进入定时计数器Counter。 12时钟模式(6时钟模型)应该就是在MCS51系列中,12个系统时钟为一个机器周期,2个系统时钟为一个状态,即一个机器周期有6个状态。 33. A/D、D/A的采样速率与其它单片机相比有什么优势? 答:HOLTEK A/D Tyep MCU内嵌逐位逼近的A/D转换电路,精度有8bit/9bit/10bit,A/D转换时间最快为76us。 至于D/A,一般是指PWM输出,HOLTEK A/D Type MCU都带有8bit的PWM输出,但HOLTEK PWM的特点是其输出频率由系统频率决定(既系统频率选定后,PWM频率也就定了),其占空比通过对[PWM]寄存器赋值进行控制,不需要占用定时/计数器资源。 34. 采用AT89S51时,出现了按了复位按钮,RAM中的数据被修改了。这是怎么回事?注:数据放在特殊寄存器之外。 答:如果是RESET脚的复位按钮:一般MCU的RESET复位,其特殊寄存器会被重新初始化,而通用寄存器的值保持不变。 如果复位按钮是电源复位:那就是MCU的上电复位,其特殊寄存器会被初始化,而通用寄存器的值是随机数。 35. 将P2.7用来驱动一个NPN三极管,中间串接了一个1K的电阻。问题是:当我尝试向P2.7写’1’时,发现管脚只能输出大约0.5V的一个电平。这个电路的使用得妥当么?如何正确的使用IO功能? 答:是在仿真时遇到的问题,还是烧录芯片后遇到的问题? 可以先将P2.7的外部电路断开,测量输出电压是否正常。如果断开后输出电压正常,那就说明P2.7的驱动能力不够,不能驱动NPN三极管,应该改用PNP三极管(一般在MCU应用中,都采用PNP方式驱动)。如果断开后输出电压还不正常,那有可能是仿真器(或芯片)已经损坏。 36. 在做充电管理的时候,提高pwm的频率往往以牺牲精度为代价,如果用的AT90S4433(avr)、78P458(elan)频率分别做到16kHz(8bit)和32kHz(8bit),而希望做到的是100kHz(8bit以上),诸如atiny15那样。怎么办? 答:你所说的PWM是通过定时/计数器来控制其频率和占空比的,所以要提高频率,必然会降低精度。如果要提高PWM的频率,只能通过提高系统振荡频率来解决。   37. 汽车电子用的单片机是8位多,还是32位?如何看待单片机在汽车电子市场中的前景? 答:现今汽车制造也是一个进步很快的工业,特别是电子应用于汽车上,令多种新功能得以实现。 总的来说,汽车电子应用分三部份。 汽车发动机控制:限速控制,涡轮增压,燃料喷注控制等。 汽车舒适装置:遥控防盗系统,自动空调系统,影音播放系统,卫星导航系统等。 汽车操控和制动:刹车防抱死系统(ABS),循迹系统(TCS),防滑系统(ASR),电子稳定系统(ESP)等。 汽车上的各系统繁多,且日新月异,故利用何种单片机是依各系统规格,要求不一,但有一样可肯定是该单片机要符工业规格,才能忍受汽车应用的恶劣环境,高温,电源干扰,可靠度要求。不同档次的汽车其功能配置相对亦有差别,故8位单片机在较低阶的系统如机械控制,遥控防盗等应该还有空间,但高阶的系统如影音、导航及将来的无人驾驶,就非一般单片机能实现。 因汽车工业现阶段由欧美日数个大集团所把持,相关的汽车电子配件各集团会挑选单片机大厂合作, 故汽车内置的电子系统亦由单片机大厂把持,市场只剩外置系统如遥控防盗,影音导航供小厂开发。 38. 在使用三星的s3c72n4时,觉得它的time/counter不够用。现在要同时用到3个counter,该怎么办? 答:您是需要三个外部counter还是需要三个定时器?如果是三个定时器标志的话,可以取这三个定时最基本的时基作为timer的基础计数,然后以这个时基来计算这三个需要的计数标志的flag,在程序中只需要查询flag是否到,再采取动作。 如果要3个外部脉冲计数的话,这个有一定的难度,如果外部脉冲不是很频繁,可以考虑通过外部中断进行,但是这个方法必须是外部脉冲的频率与MCU执行速度有一定的数量级差,否则mcu可能无法处理其它程序,一直在处理外部中断。 39. 在芯片集成技术日益进步的今天,单片机的集成技术发展也很迅速,在传统的40引脚的基础上,飞利浦公司推出20引脚的单片机系列,使很多的引脚可以复用,这种复用技术的使用在实际应用中会不会影响其功能的执行? 答:现在有很多品牌的单片机都有引脚复用功能,不止飞利浦一家,应该说这个方式前几年就已经有了。在实际应用中不会影响其功能的执行,但是要注意的是,有的MCU如果采用复用引脚的话,该引脚会有一些应用上的限制,这在相应的datasheet里面都会有描述,所以在系统规划的时候都要予以注意。 40. Delta-Sigma软件测量方式,是什么概念? 答:Delta-Sigma原理一般应用在ADC应用中。具体来说,Delta-Sigma ADC的工作原理是由差动器、积分器和比较器构成调制器,它们一起构成一个反馈环路。调制器以大大高于模拟输入信号带宽的速率运行,以便提供过采样。模拟输入与反馈信号(误差信号)进行差动 (delta)比较。该比较产生的差动输出馈送到积分器(sigma)中。然后将积分器的输出馈送到比较器中。比较器的输出同时将反馈信号(误差信号)传送到差动器,而自身被馈送到数字滤波器中。这种反馈环路的目的是使反馈信号(误差信号)趋于零。比较器输出的结果就是1/0 流。该流如果1密度较高,则意味着模拟输入电压较高;反之,0密度较高,则意味着模拟输入电压较低。接着将1/0流馈送到数字滤波器中,该滤波器通过过采样与抽样,将1/0流从高速率、低精度位流转换成低速率、高精度数字输出。 简而言之,Delta就是差动,Sigma就是积分的意思。Delta-Sigma软件测试,我的理解应该是通过软件模拟差动积分的过程。具体来说,就是侦测外部输入的电压(或者电流)信号变化,然后通过软件积分运算,得出外部信号随时间变化的基本状况。 41. 通常采用什么方法来测试单片机系统的可靠性? 答:单片机系统可以分为软件和硬件两个方面,我们要保证单片机系统可靠性就必须从这两方面入手。 首先在设计单片机系统时,就应该充分考虑到外部的各种各样可能干扰,尽量利用单片机提供的一切手段去割断或者解决不良外部干扰造成的影响。我们以HOLTEK最基本的I/O单片机HT48R05A-1为例,它内部提供了看门狗定时器WDT防止单片机内部程序乱跑出错;提供了低电压复位系统LVR,当电压低于某个允许值时,单片机会自动RESET防止芯片被锁死;HOLTEK也提供了最佳的外围电路连接方案,最大可能的避免外部干扰对芯片的影响。 当一个单片机系统设计完成,对于不同的单片机系统产品会有不同的测试项目和方法,但是有一些是必须测试的: 测试单片机软件功能的完善性。 这是针对所有单片机系统功能的测试,测试软件是否写的正确完整。 上电掉电测试。在使用中用户必然会遇到上电和掉电的情况,可以进行多次开关电源,测试单片机系统的可靠性。 老化测试。测试长时间工作情况下,单片机系统的可靠性。必要的话可以放置在高温,高压以及强电磁干扰的环境下测试。 ESD和EFT等测试。可以使用各种干扰模拟器来测试单片机系统的可靠性。例如使用静电模拟器测试单片机系统的抗静电ESD能力;使用突波杂讯模拟器进行快速脉冲抗干扰EFT测试等等。 当然如果没有此类条件,可以模拟人为使用中,可能发生的破坏情况。例如用人体或者衣服织物故意摩擦单片机系统的接触端口,由此测试抗静电的能力。用大功率电钻靠近单片机系统工作,由此测试抗电磁干扰能力等。 42. 在开发单片机的系统时,具体有那些是衡量系统的稳定性的标准? 答:从工业的角度来看,衡量系统稳定性的标准有很多,也针对不同的产品标准不同。下面我们大概介绍单片机系统最常用的标准。 电试验(ESD) 参考标准: IEC 61000-4-2 本试验目的为测试试件承受直接来自操作者及相对对象所产生之静电放电效应的程度。 空间辐射耐受试验(RS) 参考标准:IEC 61000-4-3 本试验为验证试件对射频产生器透过空间散射之噪声耐受程度。 测试频率:80 MHz~1000 MHz 快速脉冲抗扰测试(EFT/B) 参考标准:IEC 61000-4-4 本试验目的为验证试件之电源线,信号线(控制线)遭受重复出现之快速瞬时丛讯时之耐受程度。 雷击试验(Surge) 参考标准 : IEC 61000-4-5 本试验为针对试件在操作状态下,承受对于开关或雷击瞬时之过电压/电流产生突波之耐受程度。 传导抗扰耐受性(CS) 参考标准:IEC 61000-4-6 本试验为验证试件对射频产生器透过电源线传导之噪声耐受程度。 测试频率范围:150 kHz~80 MHz Impulse 脉冲经由耦合注入电源线或控制线所作的杂抗扰性试验。 43. 在设计软体时,大多单片机都设有看门狗,需要在软体适当的位置去喂狗,以防止软体复位和软体进入死循环,如何适当的喂狗,即如何精确判定软体的运行时间? 答:大多数单片机都有看门狗定时器功能(WDT,Watch Dog Timer)以避免程序跑错。HOLTEK有一款基本I/O型单片机--HT48R05A-1,我们就以它为例做个说明吧。 首先了解一下WDT的基本结构,它其实是一个定时器,所谓的喂狗是指将此定时器清零。喂狗分为软件和硬件两种方法。软件喂狗就是用指令来清除WDT,即CLR WDT;硬件喂狗就是硬件复位RESET。当定时器溢出时,会造成WDT复位,也就是我们常说的看门狗起作用了。在程序正常执行时,我们并不希望WDT复位,所以要在看门狗溢出之前使用软件指令喂狗,也就是要计算WDT相隔多久时间会溢出一次。HT48R05A-1的WDT溢出时间计算公式是:256*Div*Tclock。其中Div是指wdt预分频数1~128,Tclock是指时钟来源周期。如果使用内部RC振荡作为WDT的时钟来源(RC时钟周期为65us/5V),最大的WDT溢出时间为2.1秒。 当我们得到了WDT溢出时间Twdt后,一般选择在Twdt/2左右的时间进行喂狗,以保证看门狗不会溢出,同时喂狗次数不会过多。 软件运行时间是根据不同的运行路线来决定的,如果可以预见软件运行的路线,那么可以根据T=n*T1来计算软件的运行时间。n是指运行的机器周期数,T1是指机器周期。HOLTEK单片机是RISC结构,大部分指令由一个机器周期组成,只需要知道软件运行了多少条指令,就可以算出运行时间了。HOLTEK的编译软件HT-IDE3000中,就有计算运行时间的工具。但是对于CISC结构的单片机,一条指令可以由若干个机器周期组成,那么就需要根据具体执行的指令来计算了。 44. 我们是一家开发数控系统的专业厂,利用各种单片机和CPU开发了很多产品,在软件开发上也采用了很多通用的抗干扰技术,如:软件陷阱、指令允余、看门狗和数字滤波等等,但实际运用中还是很不可靠,如:经常莫名其妙地死机、程序跳段、I/O数据错误等,并且故障的重复性很不确定,也不是周期性地重复。往往用户使用中出现故障,但又无法重现,很让人头痛。反复检查硬件也设查出原因,所以对软件的可靠性很是怀疑。怎么办? 答:防止干扰最有效的方法是去除干扰源、隔断干扰路径,但往往很难做到,所以只能看单片机抗干扰能力够不够强了。单片机干扰最常见的现象就是复位;至于程序跑飞,其实也可以用软件陷阱和看门狗将程序拉回到复位状态;所以单片机软件抗干扰最重要的是处理好复位状态。 一般单片机都会有一些标志寄存器,可以用来判断复位原因;另外也可以自己在RAM中埋一些标志。在每次程序复位时,通过判断这些标志,可以判断出不同的复位原因;还可以根据不同的标志直接跳到相应的程序。这样可以使程序运行有连续性,用户在使用时也不会察觉到程序被重新复位过。 可以在定时中断里面设置一些暂存器累加,然后加到预先设定的值(一个比较长的时间),SET标志位,这些动作都在中断程序里面。而主程序只需要查询标志位就好了,但是注意标志位使用后,记得清除,还有中断里面的时基累加器使用以后也要记得清除。

    时间:2012-11-09 关键词: 问答 基础知识 单片机编程

  • 单片机编程中的时钟中断应用

    本文以6MHz时钟的单片机AT89C51系统为例,说明时钟中断的应用:   定时器初值与中断周期 时钟中断无需过于频繁,一般取20mS(50Hz)即可。如需要百分之一秒的时基信号,可取10mS(100Hz)。这里取20mS,用定时器T0工作于16位定时器方式(方式1)。T0的工作方式为:每过一个机器周期自动加1,当计满0FFFFh,要溢出时,便会产生中断,并由硬件设置相应的标志位供软件查询。即中断时比启动时经过了N+1个机器周期。所以,我们只要在T0中预先存入一个比满值0FFFFh小N的数,然后启动定时器,便会在N个机器周期后产生中断。这个值便是所谓的“初值”。下面计算我们需要的初值:时钟为6MHz,12个时钟周期为一个机器周期,20mS中有10000个机器周期。(10000)10=(2710)16,则0FFFFh-2710h+1=0D8F0h。由于响应中断、保护现场及重装初值还需要7~8个机器周期,把这个值再加上7,即T0应装入的初值是0D8F7h。每次中断进入后,先把A及 W的值压入堆栈,然后即把0D8F7h装入T0。   设置一个单元,每次中断加1 我们可以取内部RAM中一个单元,取名为INCPI(Increase Per Interrupt),在中断中,装完T0初值后,用INC INCPI指令将其加一。从这个单元中,无论中断程序还是主程序,都可以从中获得20mS的1~256之间任意整数倍的信号。例如:有一段向数码管送显的程序,需要每0.5秒执行一次以便刷新显示器,便可以设一单元(称为等待单元)W_DI ,用/MOV A,INCPI/ADD A,#25/MOV W_DI ,A/语句让其比当前的INCPI值大25,然后在每次中断中检查是否于INCPI值相等。若相等,说明已过了25个中断周期,便执行送显程序,并且让W_DI 再加上25,等待下个0.5秒。我们可以设置多个等待单元,以便取出多个不同的时基信号。让中断程序在每次中断时依次查询各个等待单元是否与INCPI相等,若相等,则执行相应的处理,并重新设置该等待单元的值,否则跳过。例如:用0.5秒信号刷新或闪烁显示器,用1秒信号产生实时时钟,或输出一定频率的方波,以一定间隔查询输入设备等。   在中断中读键 通常,我们在主程序中读键盘,步骤为:扫描键盘,若有键按下,则延时几十毫秒去抖动,再次确认此键确实按下,然后处理该键对应的工作,完成后再次重上述步骤。但这有两点不足:1.处理相应工作时无法锁存按键的输入,即可能漏键。2.延时去抖时CPU无法做其它事情,效率不高。如果把读键放入时钟中断中,则可避免上述不足。方法为:如果两次相邻的中断中都读到同一个键按下,则这个键是有效的(达到了去抖目的),并将其锁存到先入先出(队列)的键盘缓冲区,等主程序来处理。这样,主程序处理按键的同时,仍可响应键盘的输入。缓冲区深度通常可设为8级,若锁存的键数多于8个,则忽略新的按键,并报警提示用户新的按键将无效。若键盘缓冲队列停滞的时间大大长于主程序处理按键所需要的最大时间,说明主程序已出错或跑飞,可以在中断用指令将系统复位,起到了看门狗的目的。   主程序中的延时 由于有常开的时钟中断,所以当主程序中有需要时间较短、精度较高的延时时,应暂时把时钟中断关闭。而程序中需要时间较长、精度不高的延时时,便可仿照下需的写法,避免多层嵌套的循环延时。   例:在P1.1输出1秒的高电平脉冲   MOV  A,INCPI   INC  A   CJNE  A,INCPI$  ;等待一次中断处理完成   SET  P1.1  ;设P1.1为H,脉冲开始   ADD  A,#50  ;50个20mS为1秒   CJNE  A,INCPI,$  ;等中断将INCPI加一50次   CLR  P1.1  ;设P1.1为L,脉冲结束   结束语:从上看出,要灵活地应用时钟中断,将任务合理分配给中断和主程序,并且二者要分工明确,接口简单。         注意:应尽量缩短中断处理程序的执行时间,更不要长于20mS。  

    时间:2012-09-23 关键词: 时钟 中断应用 单片机编程

  • 基于单片机编程的遥控LED广告牌设计

     摘要:提出了通过手持发射机遥控LED广告牌的新方案,讨论了高稳定性无线数字通信的系统方案,分析了图像点阵抽取和移动算法、信源编码译码、高频发射接收、单片机控制及馈电系统等关键技术,给出了硬件结构框图和软件流程图。实验结果表明,整机性能可靠,使用方便,性价比高。 关键词:LED广告牌;无线遥控;编码译码;抽取和移动算法;码分多址     0    引言     LED广告牌是一种面向公众的信息显示终端,有着非常广泛的民用和商用价值。而现在大多数LED广告牌显示的信息都是事先固化在系统中的,这失去了信息的实时性,特别不方便用户更换显示内容;少数LED广告牌采用与微机直接相连,用微机来传送信息,这种系统解决了信息刷新问题,但由于有线连接,制约了系统放置的随意性,特别是对于面向多地区多客户的广告公司来说,给系统的实时更新和维护带来了许多不便。     本文提出了通过手持发射机遥控LED广告牌的新方案,实现了对广告牌内容及显示方式的灵活改变,使用非常方便。该方案以PC机为上位机,发射机和接收机均以单片机为核心,具有较高的性能价格比。 1    系统方案 1.1    无线遥控方式     要想达到遥控的目的,就必须通过无线传输将需要显示的信息和控制命令传送到显示终端LED屏上。     常用的无线传输方式有:声波(超声波),光波(红外线)和电波。考虑到电波传输具有以下优点:     1)传输距离比另两者远得多;     2)可用的元器件种类丰富,性能也很好,价格便宜;     3)技术更为成熟。     因此,本系统采用电波传输。即信息在手持发射机和接收机之间,靠无线电波传送。     高频无线发射及接收模块的性能直接影响到遥控距离与通信质量,经过多方调查论证,本系统采用一体化发射、接收模块。它的主要优点是频率一致性好,免调试。 1.2    数据编码方式     信源的编码和译码在无线通信中是至关重要的,它可以提高信号传输的可靠性和有效性。     本系统中要传输的信号是图像的点阵数据,其特点是数据量大。传输和接收数据的好坏,直接关系到显示终端上显示信息的正确与否。广告牌是置于户外的,其干扰源很多。所以,在本系统的设计中,编码、解码的可靠性和抗干扰性是设计成败的关键。     本系统从无线通信理论入手,对编码解码技术及其对系统的影响做了深入的研究,经反复比较,最后选用适合本系统的编码解码专用芯片。该模块还利用码分多址技术进行数据编码解码,最多可提供531441(312)个地址码,可以彻底消除任何码址冲突和非授权编码数据的干扰。 1.3    图像点阵抽取和移动算法     图像点阵的抽取是利用算法计算出在图像源数据库中的偏移地址,从而取出相应的点阵数据,生成新的显示数据。抽取算法的正确与否直接关系到显示图像的正确性。     而图像移动则是利用算法计算出下一帧数据在显示点阵数据库中应叠加的偏移地址。移动算法的正确与否直接关系到动态图像或者文字与背景的同步性和现场效果,特别是对于彩色显示屏尤为重要。 1.4    系统框图     整个系统由三个相对独立的子系统组成,即上位机、手持发射机、接收机和显示屏系统。其结构框图如图1所示。 图1    系统总体结构框图     上位机的任务是完成显示信息的录入和编辑,再经过点阵抽取和移动算法将显示信息转换为LED显示屏对应的点阵数据,并通过PC机的串行口将点阵数据转存到手持发射机中。     手持发射机的作用是将上位机传来的点阵数据和面板键盘上接收到的命令经编码、调制后,以码分多址通信方式转发给户外的用户群,并可现场设置和调试显示屏的显示格式。     接收机将接收到的高频信号经放大整形、解调译码后,再并行输出给单片机,由单片机对接收数据进行识别、转存,实时改变显示方式和显示内容,并驱动LED显示屏。 2    硬件配置     系统硬件主要有三大部分,即上位机、手持发射机、接收机和显示模块。 2.1    上位机     上位机直接选用通用PC机,这主要是考虑到PC机处理指令能力很强,标准应用软件丰富,接口有很强的通用性,基于PC机的程序有很强的兼容性和可移植性,性价比高。     由于上位机系统要完成显示信息(图像和文字)的录入、编辑及动画效果设计,因此,除了中心PC机外还必须配备相应的输入外设,例如扫描仪、摄像头、键盘等。网络(INTERNET)接口也是必不可少的,这样可以实现信息的远程下载和广告系统的网络化管理。     上位机系统的组成如图2所示。 图2    上位机系统配置框图 2.2    手持发射机     发射机由单片机、键盘、编码器、发射器、串行通信接口和UPS供电系统组成,其结构框图如图3所示。 图3    发射机结构框图 单片机的作用是将PC机传来的图像点阵或自身EPROM中的图像点阵暂存在发射缓冲区RAM中,再根据键盘的命令串行发送至编码器。     单片机选用的是ATMEL公司的89S52,该芯片运算速度较快,性能稳定,且价格便宜。     键盘用于设定图像移动速度、显示模式和发射的通信协议。     编码器是本系统的关键部件之一,决定了通信的可靠性。它的功能是接收单片机的数据,按设定的格式进行编码,再串行输出到发射器。经过比较,我们选用了码分多址串行编码专用芯片。该芯片的主要特点有CMOS技术,低功耗,非常高的噪声免疫性(多帧同步),最多12位3态地址引脚(最多可提供312个地址码),最多6位数据引脚,大范围的工作电压,单电阻振荡器,输出形式可设为锁存或瞬态。     发射器的作用是将编码后的数字信号调制到高频载波上,再经功率放大后发射出去,它决定了手持发射机的无线遥控距离。本系统选用了调制、驱动和发射一体化模块。该模块采用声表谐振器稳频,SMT树脂封装,频率一致性较好,免调试,特别适合多发多收无线遥控及数据传输系统。而一般的LC振荡器频率稳定度及一致性较差,即使采用高品质微调电容,温差变化及振动也很难保证已调好的频点不会发生偏移。     采用UPS供电是为了保证手持发射机在户外工作时,发射缓冲区RAM中的数据不丢失。因为,发射缓冲区需要暂存的图像点阵数据量很大,若采用超大容量的非易失性存储器,如E2PROM,FLASH及FRAM等,不仅成本高,而且采购困难,所以系统选用了普通RAM作为缓冲寄存器。 2.3    接收机和显示模块     接收机和显示模块由接收器、译码器、单片机、显示驱动、LED屏及供电系统组成,其结构框图如图4所示。 图4    接收机结构框图     接收器将接收到的高频信号经放大整形后解调出数字编码信号。我们选用了与发射模块相对应的接收解调一体化模块。该系列模块采用超外差、二次变频技术,并将所有的射频接收、混频、滤波、数据解调、放大整形电路全部集成在模块内,功能高度集成化,免去射频频率调试及超再生接收电路的不稳定性,具有可靠性高、频率稳定、接收频率免调试等特点。     译码器将数字编码信号译码,再并行输出给单片机。我们选用的是与编码相对应的码分多址串行解码专用芯片。     单片机负责接收数据的识别、保存、显示方式转换。单片机选用了ATMEL公司的89S52,通用性好,性价比高。     显示模块用于显示广告信息。该模块包括LED显示屏和显示驱动板,自带显示缓冲区,并以动态扫描方式驱动LED显示屏,具有功耗低、亮度大等特点。     接收显示系统的供电电源没有特殊要求,但要留有相当裕量并注意通风散热,因为,很多LED广告牌引起的火灾都是由于供电系统造成的。 3    软件结构     本系统的软件主要由三大模块组成,即上位机主控程序、发射机主控程序和接收机主控程序。 3.1    上位机主控程序     上位机主控程序实际上包括显示信息生成程序、显示点阵转换程序和串口通信程序,是三大主控程序中结构最复杂的一部分。     显示信息生成程序完成显示图像和文字的录入、编辑及动画效果设计。该程序首先采用DOS平台下的主控程序与底层通信软件结合,通过串行及并行通信口完成用户对源文件、INTERNET接口及其他输入设备的多参数录入。在此基础上用VisualC++语言设计了主控软件,生成动画,并通过界面和对话框的形式实现了对整个上位机系统的可视化控制。     显示点阵转换程序就是将生成的显示信息通过点阵抽取和移动算法将显示信息转换为LED显示屏对应的点阵数据。对于彩色显示屏,需要将图像信息的RGB三基色数据分别抽样,并分块存储、顺序转发;对于连续的动画图像,要按帧分别计算偏移量,关键是背景图像与动画文字要同步。该部分的软件是在TURBOC3.0的环境下编写的。     串口通信程序则较为简单,附属于点阵转换程序中。     限于篇幅和技术原因,这里仅以PC机汉字抽取发送程序为例,叙述其原理和结构。     设终端显示屏所显示的是16×16的汉字点阵。所以,要想在终端上显示广告信息,必须将该信息所包含的汉字的点阵数据传到终端上。在TURBOC3.0中,将汉字赋值给一个变量时,实际上是将该汉字的区位码赋值给这个变量。通过用UltraEdit-32以二进制的形式,观察DOS的汉字库文件chs16.fon,发现汉字是以点阵的形式存储的。每个汉字都是16×16的点阵,笔划经过的地方为“1”,其余为“0”。这样,按从上到下,从左到右的顺序,一个汉字由256个点组成,也就是32个字节。汉字按区位码的顺序排列在汉字字库中,区码为行,位码为列,一区有94位。这样,某汉字在汉字库中的偏移地址为(区码×94+位码)×32。取出后的32字节汉字点阵,经由PC机的串行口送入到发射机中。其流程如图5所示。 图5    PC机软件流程图 3.2    发射机主控程序     发射机主控软件的功能是通过串行口接收上位PC机发送来的图像点阵,读取键盘命令,并向编码器串行发送操作命令或显示数据。     该部分的软件是在KeilC51环境下编写的,它可以将C语言直接翻译成汇编语言,生成二进制码写入单片机,这样编写效率高一些。     程序是依靠中断方式来工作的,开机后等待串行口和INT0的触发。当串行口触发,则表明PC机有图像点阵数据传来,单片机立即接收点阵数据存于RAM中;当INT0触发,表明键盘有动作,立即接收键值判断命令的类别,并向接收机发送图像点阵数据或者操作命令。其功能流程如图6所示。 图6    发射机主控程序流程 3.3    接收机主控程序     该部分软件的功能是完成对接收数据的识别、存储、变换和显示驱动,并可实现本地本机的自检,显示固化图像。当接收装置的译码芯片有输出时,单片机就中断当前的显示,接收标志字,然后判断此标志字的内容,确定将接收的是图像点阵,还是操作控制命令。若是点阵数据,就将其连续接收存放到一个显示缓冲数据库中,按当前的方式显示。若是命令,则立刻改变显示方式。     其中,关键的是图像上、下、左、右移动的实时实现。具体实现方法如下:     1)图像的上下移动    将一图像点阵中的上一行数据赋给BUF[16][4]中对应的下一行,直到一个图像的移完为止;再移下一个图像的点阵。上移的过程类似。     2)图像的左右移动    将一图像的每一行数据向左移位(使用C语言的移位指令),将移位后的点阵存放于BUF之中,即可显示。右移的过程类似。     接收机主控程序的功能流程如图7所示。   图7    接收机主控程序流程 4    性能测试     系统功能及参数测试结果如下:     1)图像录入功能    扫描仪、摄像头、数码相机、图像源文件;     2)文字录入功能    键盘、WORD/TEXT源文件;     3)动画设计功能    文字或图形相对于背景移动、缩放;     4)发射机设置功能    接收机序列号、图像移动命令、自检命令、发射命令;     5)接收机自检功能    显示蓝草坪背景和“欢迎光临”移动字符;     6)发射机待机时间    ≥120h;     7)发射机遥控距离    ≥250m;     8)发射机缓存空间    8MByte;     9)LED显示屏        320×640DIP;     10)接收显示系统功耗    ≤4kW。 5    结语     整机性能测试及鉴定结论如下:     1)通过手持发射机遥控LED广告牌,方案新颖,实用性强,具有较高的市场推广价值;     2)硬件配置科学,性能稳定,性价比高;     3)软件结构合理,功能强大,使用方便。    

    时间:2012-09-05 关键词: LED 遥控 广告牌 单片机编程

  • 通过单片机编程在蓝牙技术中的应用方案

    下面的文字只是关于蓝芽技术的调制算法方面,我认为只需要将蓝芽模块加在单片机上就可以了,而不必通过单片机编程来实现具体的算法,只需要编写使两个模块的接口就可以,也就是单片机发送信号时的激励程序,接受外来信号后的处理程序。置于其余就由作为硬件设备的蓝芽来自行处理。不过我并不确定,我会查查看的. 蓝牙技术是用于替代电缆或连线的短距离无线通信技术。它需要把数字信号转换成模拟信号以便在空间中传输,它采用的调制方式是高斯频移键控,以下简称GFSK, 要了解GFSK,就要先说说频移键控的原理,以下简称 FSK FSK: 简单的讲,就是用不同的频率来调制不同的码元,比如说二进制,有0和1 两种码元,那么我就需要两个频率f1和f2来调制数字0和1,在接受端根据频率f1代表数字0,频率f2代表数字1的道理把模拟信号还原为数字信号。 GFSK:就是在进行FSK 调制之前,将原始信号通过一个高斯低通滤波器来限制信号的频谱宽度,这样一来可以获得更加紧凑的频谱,也就是过滤掉高频的信号,但是保留了足够的频带能量以便在收端成功恢复信号。高斯低通滤波器限制了带宽,对基带信号进行了整形,形成高斯脉冲信号。下面说下加入高斯低通滤波器的好处。 假设我用-1来代表该信号频谱覆盖范围里最低的频率成分;用1来代表该信号频谱覆盖范围里最高的频率成分。一旦信号从-1跳变到1,或者从1跳变到 -1的时候,那么被调制的信号的波形变换太快了,很有可能会导致在原始信号的频率范围里出现新的频率成分,那么我们的信号就已经失真了,这是我们最不想看到的结果。而这正是FSK的一个隐忧。高斯低通滤波器使得信号变得平滑,同样的从-1到1,因为滤波器限制了带宽,于是实际效果是 -1,-98,-93,--- 96,99,1那么用这些变化平滑的数字脉冲信号去调制载波,就会减少上述出现的多余频率成分的现象。 那么为什么在蓝牙技术中采用了GFSK而不是FSK?因FSK技术对于信号的频谱宽度没有什么限制,频率间的范围可能很大,导致跳变实在太快,这样就造成了失真的可能和频谱的利用率不高(这句话是我从一英文网上看到的,不过现在还不明白),而蓝牙传输的频谱并不大,所以采用GFSK技术。还有,有限的带宽可以节省电流,那么对于手机和单片机的寿命是有好处的。 我认为不必深究高斯低通滤波的原理,因为该滤波器是一个硬件设备,作为组件是直接加在蓝芽模块之中的。如果真的要对算法进行编程,那么我们就只需要对滤波器里出来的信号进行处理,也就是如何用程序来表示FSK算法。 下面我结合具体的蓝芽模块来说下GFSK调制在其中的应用 蓝芽的载波选用全球公用的2.4Ghz 实际射频通道为f=2402 k×1mhz,k=0,1,2,…,78 共79个频带,并采用跳频方式来扩展频带,跳频速率为1600跳/s。可得到79个1mhz带宽的信道。蓝牙设备采用gfsk调制技术,通信速率为1mbit/s,实际有效速率最高可达721kbit/s,通信距离为10m,发射功率为1mw;当发射功率为 100mw时,通信距离可达100m 对于短距离的数据传输,当前最普遍的传输方法是有线传输、红外传输和蓝牙传输。有线传输是较为传统的数据传输方法,需要传输电缆。当设备为移动设备或设备数目较多时这将带来很大的不便;红外传输经常受到温度、辐射等干扰,且无法穿过实体进行传输;使用蓝牙技术可以很好地摒弃这两个缺点,但目前蓝牙技术一般被用于高端的电子设备中。对于低端的电子设备,如何使用蓝牙技术还是一个有待解决的问题。针对这个问题,单片机学习网设计了一个基于蓝牙技术和单片机的数据传输系统,为嵌入式电子厂商提供一种技术参考. 1 系统的整体架构 该系统由键盘、单片机、LED显示器、固化了电缆通信协议(RFCOMM)的蓝牙模块和PC机组成。 2 系统的工作原理 系统的核心是单片机和蓝牙模块。系统上电后,单片机初始化自身和所有外围接口,蓝牙模块主动寻找其它设备并自动建立连接,然后系统进入就绪等待状态。按照数据传输方向,可以把系统分为发送和接收两个子系统。 对于发送子系统,单片机接收由键盘传来的键值,按照一定的协议规则对其进行转换,再显示到显示器上。同时,单片机调用自身的键值分析程序,分析用户要输入数据还是要发送数据。在输入状态下,单片机记下用户所输入的每一个数据并将其打包、存储,直到用户按下“发送”键。此时单片机转变为发送状态,控制蓝牙模块将刚才存储的数据发送出去。 对于接收子系统,单片机按照事先约定的协议接收从蓝牙模块传来的数据,直到遇到数据结束符。而后单片机对数据进行分析、解包,并将其显示在显示器上为了增强可操作性,本数据传输系统考虑了单片机和PC机两种情况。每一个子系统既可以使用单片机和蓝牙模块接口,也可以使用PC机和蓝牙模块接口。采用这样的技术后,不仅单片机之间可以互传数据,而且单片机还可以和PC机互传数据。 3 系统的程序设计 单片机上电后,首先要初始化自身。在本系统中,使用了键盘扫描和LED显示接口芯片8279。因此在主程序中还要对8279进行初始化: COM8279 = 0xd1; //总清除 COM8279 = 0x00; //8*8字符显示,左边输入,编码扫描键盘, 双键封锁 COM8279 = 0x50; //读FIFO RAM命令 COM8279 = 0x90; //写显示RAM(数码管选择) 之后,可以把程序分为接收、发送和显示三个主要部分。 3.1 接收部分 系统采用查询的方法采集蓝牙模块传送过来的串行数据。对键盘的按键值进行设定由个人的习惯来进行设定。以C语言的形式的伪代码来表示,接收函数的伪代码如下: void RcvData(void){ while(DataReceivingNotDone){ ReceiveNextBit; } } 3.2 发送部分 键盘数据经过处理后,转化为串行数据发送到蓝牙模块,再由蓝牙模块发送出去。发送函数的C语言形式的伪代码为: void SendData(void){ if( KeyValue < 10 ){ //如果数据是一位数 SendOneByte(); //发送这一位 } else{ //如果数据是两位数 SendTwoBytes(); //分成两位发送,先发送高位再发送低位 } } 3.3 显示部分 系统中使用的是八位LED显示,通过控制显示的接口芯片8279,可以控制LED显示的内容。显示函数如下: void DispLong(unsigned int dat,unsigned char addr){ COM8279 = 0x90 + addr; DAT8279 = disp_tab[0]; COM8279 = 0x90 + addr; while(dat){ DAT8279 = disp_tab[dat % 10]; dat /= 10; } } 4 结束语 短距离通信的发展趋势是无线通信。蓝牙技术在当前已经应用得比较普遍,但是这种应用往往局限于高端的电子产品中。本文的设计采用低成本的单片机来和蓝牙模块进行技术集成,使得蓝牙技术也可以应用在低端电子产品中。

    时间:2012-07-02 关键词: 方案 蓝牙技术 中的应用 单片机编程

  • PIC单片机编程风格和格式简介

    首先我们来看一段程序:   Tittle ‘Input.asm’ ;标题   ;这是一个简单的输入实验   include   COUNT EQU 20H ;定义20H寄存器名为COUNT   ORG 0 ;程序区将从0000H开始装载   GOTO START   ORG 4 ;中断入口   GOTO INTEN ;中断发生时跳转到INTEN   ORG 10 ;START将从第10行开始   START   ……   MAIN   ……   GOTO MAIN   INTSEVER   ……   RETFIE ;中断返回   END ;程序结束伪指令,不能少!   事实上汇编程序并没有固定的格式,但是它的各部分是有一定的位置安排的,习惯上依次为:   ①程序标题:用Tittle伪指令定义,可缺省;   ②程序注释:请注意必须在程序说明及注释部分的内容前面用“;”号,否则将会出现编译错误。程序说明及注释部分均可缺省;   ③调用到的.inc文件:用include伪指令来调用。通常.inc文件是与单片机型号相对应的,包括了一些特殊寄存器的定义等内容。PIC单片机各种型号的.inc文件在MPLAB目录中就能找到,不需要自己编写。如果被调用的.inc文件遗失,编译时将会出现编译错误;   ④通用寄存器定义:用EQU伪指令定义,格式为“寄存器名称 EQU 寄存器标号”,寄存器名称要顶格写。这是程序编写人员为所用到的通用寄存器起的名字,对应了一个实际的通用积存器地址;   ⑤宏定义:在上面的程序中没有用到宏,缺省;   ⑥程序初始化:START部分;   ⑦主程序:MAIN部分;   ⑧子程序:如本程序的INTSEVER部分。有时候会将子程序放在初始化程序的前面,例如一些查表程序等;   ⑨程序结束:END语句,不可缺省。   以上的部分构成了一个完整的PIC汇编程序。在程序编写过程中需要注意的问题我认为有以下几点:   1、编程中首先要避免使用直接地址对寄存器操作。使用直接地址来操作寄存器会使程序的可读性大大的降低,一来容易和数据发生混淆,二来也不容易更改。以上面的程序来说吧,寄存器“COUNT”的直接地址是20H。假如调试过程中我突然发现调用到COUNT的子程序中其它的寄存器都是在BANK1的,我为了调用它需要常常切换BANK极不方便,因此要将它的地址改为90H。那么现在我只要将定义的语句改为“COUNT EQU 90H ”就可以了,假如我没有这样定义,那么我只能去程序中查找20H然后一一改为90H……   2、注意子程序标号的可读性。虽然这些标号在被编译之后是没有区别的(当然了,地址还是不一样的),只是编程人员用以识别的标记(比如:main通常被使用作为程序的主循环标号,而start则常被用做程序初始化的标号,可以说,标号的命名情况与程序的编译、运行是没有太大的影响的。假如你的main标号被改成loop,编译结果也是一样),但是它们的合理与否将会影响到程序的调试。通常来讲,标号最好是能一目了然,甚至要能概括这段程序处理的内容。比如延时程序用dealy,中断服务用intsever等等。这样一来程序的可读性高了,以后要修改调试起来也很方便。   3、程序结构要合理。

    时间:2012-06-10 关键词: pic 单片机编程

  • 单片机编程常见问答

    1. C语言和汇编语言在开发单片机时各有哪些优缺点? 答:汇编语言是一种用文字助记符来表示机器指令的符号语言,是最接近机器码的一种语言。其主要优点是占用资源少、程序执行效率高。但是不同的CPU,其汇编语言可能有所差异,所以不易移植。 C语言是一种结构化的高级语言。其优点是可读性好,移植容易,是普遍使用的一种计算机语言。缺点是占用资源较多,执行效率没有汇编高。 对于目前普遍使用的RISC架构的8bit MCU来说,其内部ROM、RAM、STACK等资源都有限,如果使用C语言编写,一条C语言指令编译后,会变成很多条机器码,很容易出现ROM空间不够、堆栈溢出等问题。而且一些单片机厂家也不一定能提供C编译器。而汇编语言,一条指令就对应一个机器码,每一步执行什幺动作都很清楚,并且程序大小和堆栈调用情况都容易控制,调试起来也比较方便。所以在单片机开发中,我们还是建议采用汇编语言比较好。 如果对单片机C语言有兴趣,HOLTEK的单片机就有提供C编译器,可以到HOLTEK的网站免费下载使用。 2. C或汇编语言可以用于单片机,C++能吗? 答:在单片机开发中,主要是汇编和C,没有用C++的。 3. 搞单片机开发,一定要会C吗? 答:汇编语言是一种用文字助记符来表示机器指令的符号语言,是最接近机器码的一种语言。其主要优点是占用资源少、程序执行效率高。但是不同的CPU,其汇编语言可能有所差异,所以不易移植。 对于目前普遍使用的RISC架构的8bit MCU来说,其内部ROM、RAM、STACK等资源都有限,如果使用C语言编写,一条C语言指令编译后,会变成很多条机器码,很容易出现ROM空间不够、堆栈溢出等问题。而且一些单片机厂家也不一定能提供C编译器。而汇编语言,一条指令就对应一个机器码,每一步执行什么动作都很清楚,并且程序大小和堆栈调用情况都容易控制,调试起来也比较方便。所以在资源较少单片机开发中,我们还是建议采用汇编语言比较好。 而C语言是一种编译型程序设计语言,它兼顾了多种高级语言的特点,并具备汇编语言的功能。C语言有功能丰富的库函数、运算速度快、编译效率高、有良好的可移植性,而且可以直接实现对系统硬件的控制。C语言是一种结构化程序设计语言,它支持当前程序设计中广泛采用的由顶向下结构化程序设计技术。此外,C语言程序具有完善的模块程序结构,从而为软件开发中采用模块化程序设计方法提供了有力的保障。因此,使用C语言进行程序设计已成为软件开发的一个主流。用C语言来编写目标系统软件,会大大缩短开发周期,且明显地增加软件的可读性,便于改进和扩充,从而研制出规模更大、性能更完备的系统。 综上所述,用C语言进行单片机程序设计是单片机开发与应用的必然趋势。所以作为一个技术全面并涉足较大规模的软件系统开发的单片机开发人员最好能够掌握基本的C语言编程。 4. 当开发一个较复杂而又开发时间短的项目时,用C还是用汇编开发好? 答:对于复杂而开发时间紧的项目时,可以采用C语言,但前提是要求对该MCU系统的C语言和C编译器非常熟悉,特别要注意该C编译系统所能支持的数据类型和算法。虽然C语言是最普遍的一种高级语言,但不同的MCU厂家其C语言编译系统是有所差别的,特别是在一些特殊功能模块的操作上。如果对这些特性不了解,那调试起来就有的烦了,到头来可能还不如用汇编来的快。 5. 在教学中要用到8088和196芯片单片机教材,请问那里可以找到关于这方面的书或资料? 答:有关这方面的教材,大学里常用的一本是《IBM-PC汇编语言程序设计》清华大学出版社出版的,在网上以及书店都是可以找到的,另外网上还可以搜索到很多其他的教材如:《微机原理及汇编语言教程》(杨延双 张晓冬 等编著 )和《16/32 位微机原理、汇编语言及接口技术》(作者: 钟晓捷 陈涛 ,机械工业出版社 出版)等,可以在较大型的科技书店里查找或者直接从网上订购。 6. 初学者到底是应该先学C还是汇编? 答:对于单片机的初学者来说,应该从汇编学起。因为汇编语言是最接近机器码的一种语言,可以加深初学者对单片机各个功能模块的了解,从而打好扎实的基础。 7. 我是一名武汉大学电子科技大3的学生,学了电子线路、数字逻辑、汇编和接口、C语言,但是总是感觉很迷茫,觉好象什么都不会。怎么办? 答:大学过程是一个理论过程,实践的机会比较少,往往会造成理论与实践相脱节,这是国内大学教育系统的通病,不过对于学生来说切不可好高骛远。一般从大三会开始接触到一些专业课程,电子相关专业会开设相关的单片机应用课程并且会有简单的实验项目,那么要充分把握实验课的机会,多多地实际上机操作练习。平时可以多看看相关的电子技术杂志网站,看看别人的开发经验,硬件设计方案以及他人的软件设计经验。有可能的话,还可以参加一些电子设计大赛,借此机会2--3个人合作做一个完整系统,会更有帮助。到了大四毕业设计阶段,也可以选择相关的课题作些实际案例增长经验。做什么事情都有个经验的积累过程,循序渐进。 8. 请问作为学生,如何学好单片机? 答:学习好单片机,最主要的是实践,在实践中增长经验。在校学生的话,实践机会的确会比较少,但是有机会的话,可以毕业实习选择相关的课题,这样就可以接触到实际的项目。而且如果单片机微机原理是一门主课的话,相信学校会安排比较多的实践上机机会。有能力的话,可以找一些相关兼职工作做做,会更有帮助。而且单片机开发应用需要软硬件结合,所以不能只满足于编程技巧如何完美,平时也要注意硬件知识的积累,多上上电子论坛网站,买一些相关杂志。可能的话,可以到电子市场去买一些小零件,自己搭一个小系统让它工作起来。 HOTLEK的单片机是RISC结构的8位单片机,它可以广泛应用在家用电器、安全系统、掌上游戏等方面。大概来说可以分成I/O型单片机、LCD型单片机、A/D型单片机、A/D with LCD型单片机等等。 9. 如何才能才为单片机的高手啊? 答:要成为单片机高手,应该多实践,时常关注单片机的发展趋势;经常上一些相关网站,从那里可以找到许多有用的资料。 10. 女性是否适合单片机软件编程这个行业? 答:要根据自己的兴趣,配合自己对软件编程的耐性,男女皆适合这个行业。 12. 8位机还能延续多久! 答:以现在MCU产品主力还是在8位领域,主要应用于汽车应用、消费性电子、电脑及PC周边、电信与通讯、办公室自动化、工业控制等六大市场,其中车用市场多在欧、美地区,而亚太地区则以消费性电子为主, 并以量大低单价为产品主流,目前16位MCU与8位产品,还有相当幅度的价差,新的应用领域也仍在开发,业界预计,至少在2005年前8位的MCU仍是MCU产品的主流。 13. 学习ARM及嵌入式系统是否比学习其它一般单片机更有使用前景?对于一个初学者应当具备哪些相关知识? 答:一般在8位单片机与ARM方面的嵌入式系统是有层次上的差别,ARM适用于系统复杂度较大的高级产品,如PDA、手机等应用。而8位单片机因架构简单,硬件资源相对较少,适用于一般的工业控制、消费性家电等等。对于一个单片机方面的软件编程初学者,应以HOLTEK系列或8051等8位单片机来做入门练习。而初学者应当具备软件编程相关知识,单片机一般软件编程是以汇编语言为主,各家有各家的语法,但大都以RISC的MCU架构为主,其中 RISC (Reduced Instruction Set Computer) 代表MCU的所有指令。都是利用一些简单的指令组成的,简单的指令代表 MCU 的线路可以尽量做到最佳化,而提高执行速率。另外初学者要具备单片机I/O接口的应用知识,这在于周边应用电路及各种元器件的使用,须配合自己所学的电子学及电路学等。 14. 符合44PIN的80系列8位单片机的MCU有哪些? 答:符合44PIN的80系列8位单片机有Z8674312FSC、Z86E2112FSC、Z86E2116FSC。 15. 请介绍一下MCU的测试方法。 答: MCU从生产出来到封装出货的每个不同的阶段会有不同的测试方法,其中主要会有两种:中测和成测。 所谓中测即是WAFER的测试,它会包含产品的功能验证及AC、DC的测试。项目相当繁多,以HOLTEK产品为例最主要的几项如下: 接续性测试:检测每一根I/OPIN内接的保护用二极管是否功能无误。 功能测试:以产品设计者所提供测试资料(TEST PATTERN)灌入IC,检查其结果是否与当时SIMULATION时状态一样。 STANDBY电流测试:测量IC处于HALT模式时即每一个接点(PAD)在1态0态或Z态保持不变时的漏电流是否符合最低之规格。 耗电测试:整颗IC的静态耗电与动态耗电。 输入电压测试:测量每个输入接脚的输入电压反应特性。 输出电压测试:测量每个输出接脚的输出电压位准。 相关频率特性(AC)测试,也是通过外灌一定频率,从I/O口来看输出是否与之匹配。 为了保证IC生产的长期且稳定品质,还会做产品的可靠性测试,这些测试包括ESD测试,LATCH UP测试,温度循环测试,高温贮存测试,湿度贮存测试等。 成测则是产品封装好后的测试,即PACKAGE测试。即是所有通过中测的产品封装后的测试,方法主要是机台自动测试,但测试项目仍与WAFER TEST相同。PACKAGE TEST的目的是在确定IC在封装过程中是否有任何损坏。 16. 能否利用单片来检测手机电池的充放电时间及充放电时的电压电流变化,并利用一个I/O端口使检测结果在电脑上显示出来? 答:目前市场上的各类智能充电器,大部分都采用MCU进行充电电流和电压的控制。至于要在电脑上显示,好象并不实用,可能只有在一些专门的电池检测仪器中才会用到;对于一般的手机用户来说,谁会在充电时还需要用一台电脑来做显示呢?要实现单片机与电脑的连接,最简单的方式就是采用串口通讯,但需要加一颗RS-232芯片。 17. 在ARM编程中又应当如何? 答:就以嵌入式系统观念为例,一般嵌入式处理器可以分为三类:嵌入式微处理器、嵌入式微控制器、嵌入式DSP(Digital Signal Processor)。 嵌入式微处理器就是和通用计算机的微处理器对应的CPU。在应用中,一般是将微处理器装配在专门设计的电路板上,在母板上只保留和嵌入式相关的功能即可,这样可以满足嵌入式系统体积小和功耗低的要求。目前的嵌入式处理器主要包括:PowerPC、Motorola 68000、ARM系列等等。 嵌入式微控制器又称为单片机,它将CPU、存储器(少量的RAM、ROM或两者都有)和其它接口I/O封装在同一片集成电路里。常见的有HOLTEK MCU系列、Microchip MCU系列及8051等。 嵌入式DSP专门用来处理对离散时间信号进行极快的处理计算,提高编译效率和执行速度。在数字滤波、FFT(Fast Fourier Transform)、频谱分析、图像处理的分析等领域,DSP正在大量进入嵌入式市场。 18. MCU在射频控制时,MCU的时钟(晶振)、数据线会辐射基频或基频的倍频,被低噪放LNA放大后进入混频,出现带内的Spur,无法滤除。除了用layout、选择低辐射MCU的方法可以减少一些以外,还有什么别的方法? 答:在设计高频电路用电路板有许多注意事项,尤其是GHz等级的高频电路,更需要注意各电子组件pad与印刷pattern的长度对电路特性所造成的影响。最近几年高频电路与数位电路共享相同电路板,构成所谓的混载电路系统似乎有增加的趋势,类似如此的设计经常会造成数位电路动作时,高频电路却发生动作不稳定等现象,其中原因之一是数位电路产生的噪讯,影响高频电路正常动作所致。为了避免上述问题除了设法分割两电路block之外,设计电路板之前充分检讨设计构想,才是根本应有的手法,基本上设计高频电路用电路板必需掌握下列三大原则: 高质感。 不可取巧。 不可仓促抢时间。 以下是设计高频电路板的一些建议: (1)印刷pattern的长度会影响电路特性。尤其是传输速度为GHz高速数位电路的传输线路,通常会使用strip line,同时藉由调整配线长度补正传输延迟时间,其实这也意味着电子组件的设置位置对电路特性具有绝对性的影响。 (2)Ground作大better。铜箔面整体设置ground层,而连接via的better ground则是高频电路板与高速数位电路板共同的特征,此外高频电路板最忌讳使用幅宽细窄的印刷pattern描绘ground。 (2)电子组件的ground端子,以最短的长度与电路板的ground连接。具体方法是在电子组件的ground端子pad附近设置via,使电子组件能以最短的长度与电路板的ground连接。 (3)信号线作短配线设计。不可任意加大配线长度,尽量缩短配线长度。 (4)减少电路之间的结合。尤其是filter与amplifier输出入之间作电路分割非常重要,它相当于audio电路的cross talk对策。 (5)MCU回路Layout考量:震荡电路仅可能接近IC震荡脚位;震荡电路与VDD & VSS保持足够的距离;震荡频率大于1MHz时不需加 osc1 & osc2 电容;电源与地间要最短位置并尽量拉等宽与等距的线,于节点位置加上104/103/102等陶瓷电容。 19. Intel系列的96单片机80c196KB开发系统时,都有那些注意事项? 答:一个即时系统的软体由即时操作系统加上应用程序构成。应用程序与作业系统的接口通过系统调用来实现。用80C196KB作业系统的MCU,只能用内部RAM作为TCB和所有系统记忆体(含各种控制表)以及各个任务的工作和资料单元。因此一定要注意以下几点: (1)对各个任务分配各自的堆迭区,该堆迭区既作为任务的工作单元,也作为任务控制块的保护单元。 (2)系统的任务控制块只存放各任务的堆迭指标,而任务的状态均存放于任务椎栈中。在一个任务退出运行时,通过中断把它的状态进栈,然后把它的堆迭指标保存于系统的TCB中;再根据优先取出优先顺序最高的已就绪任务的堆迭指标SP映象值送入SP中;最后执行中断返回指令转去执行新任务。 (3)各任务的资料和工作单元尽量用堆迭实现,这样可以允许各任务使用同一个子程序。使用堆迭实现参数传递并作为工作单元,而不使用绝对地址的RAM,可实现可重入子程序。该子程序既可为各个任务所调用,也可实现递回调用。 20. 在demo板上采样电压时,不稳定,采样结果有波动,如何消除? 答:一般来说,仿真器都是工作在一个稳压的环境(通常为5V)。如果用仿真器的A/D时,要注意其A/D参考电压是由仿真器内部给出,还是需要外部提供。A/D转换需要一个连续的时钟周期,所以在仿真时不能用单步调试的方法,否则会造成A/D采样值不准。至于A/D采样不稳定,可以在A/D输入口加一电容,起到滤波作用;在软件处理时采用中值滤波的方法。 21. 在车载DVD系统中,如何设计电子防震系统? 答:在车载DVD系统,最好选择高档DVD机,因为高档DVD机都采用电子防震系统(ADVANCEDESP),当记忆缓冲区内的读数降低,先进的电子防震设计会以双速读数系统,做出比正常速度快两倍的读数速率,以减低噪声,即使连续震荡仍可避免跳线情况出现,现在就说说什幺叫电子防震。简单地说:电子防震就是一个信号的储存--释放过程,首先CD要先把信号进行提前读取,也就是我们见到机子的加速,再把信号储存在RAM中,而我们在开防震的时候所听到的就是经过RAM的声音,这样就是它的过程。当没有防震时是由于信号是1比1读取的,所以当受到冲击后,就会出现跳音。而当开了防震时,机子受到冲击后,由RAM释放出来的声音使音乐不停地播放,而与此同时,光头迅速进行复位检索,当检索到信号后立即补充,所以不会出现跳音。大概的情况就是这样。但是这样还没有满足用家的要求,由于这种的方法带来的时间短,通常只有3秒,所以跳音的机会还是蛮高,如果增大RAM又带来造价的增高因为RAM这东西价格较贵,尤其是质量好的。   22. 在电子防震技术中,有那些IC或器件可供选择? 答:在电子防震技术中,最重要的技术之一要数是RAM技术,而一直以来都是因为它的成本问题,所以防震时间都一直不能增加,也就是说RAM本身就有限制,RAM的容量越大,造价就越高。而许多厂家就如何在RAM的限制里得到最大限度的记忆时间展开了开发研究。 23. 如何进行编程可以减少程序的bug? 答:在此提供一些建议,因系统中实际运行的参数都是有范围的。系统运行中要考虑的超范围管理参数有:   物理参数。这些参数主要是系统的输入参数,它包括激励参数、采集处理中的运行参数和处理结束的结果参数。合理设定这些边界,将超出边界的参数都视为非正常激励或非正常回应进行出错处理。 资源参数。这些参数主要是系统中的电路、器件、功能单元的资源,如记忆体容量、存储单元长度、堆迭深度。在程序设计中,对资源参数不允许超范围使用。 应用参数。这些应用参数常表现为一些单片机、功能单元的应用条件。如E2PROM的擦写次数与资料存储时间等应用参数界限。 过程参数。指系统运行中的有序变化的参数。 在上述参数群对一程序编写者而言,须养成良好习惯,在程序的开头,有顺序的用自己喜欢文字参数对应列表来替代,然后用自己定义的文字参数来编写程序,这样在做程序的修改及维护时只在程序的开头做变动即可,不用修改到程序段,才比较容易且不会出错。 24. 有人认为单片机将被ARM等系列结构的嵌入式系统所取代。单片机的生命期还有多长? 答:因为8位单片机与嵌入式系统的ARM在功能结构和单价的差异,故应用层次上就有很大的不同。 ARM适用于系统复杂度较大的高级产品,如PDA、手机等应用。 而8位单片机因架构简单,硬件资源相对较少,适用于一般的工业控制,消费性家电……等等。评估单片机近期是否会给ARM取代,要观察两个因素: 芯片成本 因ARM的工作频率较高,电路较庞大,所需的芯片制造工艺要求在0。25U以上,成本较高。8位单片机工作频率相对较低,电路较小,所需的芯片制造工艺在0。5U 即可,成本较低。 功能定位 ARM的功能较单片机强,但两者定位不同。就如现阶段不会有人用ARM去作一个简单的工业定时开关。当然,如果两者单价相同也无不可,但现实是有很大的单价差距。 至于将来,因芯片制造成本会不断下降,上述的成本差异影响愈来愈少!但我估计在往后5年单片机仍有价格优势,仍能存活!但ARM是否会精简架构,降低成本,抢夺低阶市场?我想可能性不大,ARM应该会向上发展。同样,单片机也只能向上发展,如16位,高功能……等。 原因就是因为芯片制造工艺进步太快。压迫芯片设计往高集成发展。 25. 在单片机C编成时,如何才能使生成的代码具有和汇编一样的效率? 答:如果是使用C语言编程时,不太可能生成的代码具有1:1和汇编一样的效率。 C语言命令要被硬件识别并执行,必须通过编译器编译。编译器分为前端、中端、后端。前端与各种计算机语言写的程序打交道,后端与处理器的基本指令集接轨。所以如果使用C编程时,要达到最高的效率,最好能够很了解所使用的C编译器。先试验一下每条C语言编译以后对应的汇编语言的语句行数,这样就可以很明确的知道效率。在今后编程的时候,使用编译效率最高的语句,这样就能确保单片机C编程的时候同样的功能不同的C程序,编译效率最高。但是各家的C编译器都会有一定的差异,优秀的嵌入式系统C编译器代码长度和执行时间仅比以汇编语言编写的同样功能程度长5-20%,所以不同厂家的C编译器的编译效率也会有所不同。 26. ARM单片机和哪种内核的单片机比较接近? 答:严格的说,ARM不是单片机,是一个嵌入式的实时操作系统。ARM(Advanced RISC Machines)是微处理器行业的一家知名企业,设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器、相关技术及软件。ARM将其技术授权给世界上许多著名的半导体、软件和OEM厂商,每个厂商得到的都是一套独一无二的ARM相关技术及服务。所以市场上像Intel、IBM、LG半导体、NEC、SONY、菲利浦和国半这样的大公司都有ARM系列,现在不存在什幺ARM单片机和哪种内核的单片机比较接近的问题。而且由于厂家购买内核后会根据自己芯片应用方向的不同,自行添加不同的外挂功能模块,所以,同样内核的芯片其提供的功能是不同的。 27. 从51转到ARM会有困难吗? 答:从51转到ARM,其实编程之类的原理都是一样的,但是要注意的是ARM是一个RISC的架构,在ARM的应用开放源代码的程序很多,要想提高自己,就要多看别人的程序,linux,uc/os-II等等这些都是很好的源码。 28. 我学过MCS51单片机教材,很有兴趣,但缺乏实践经验,手头没有任何道具可供演练,资金又有限,请问该怎么办? 答:在没有任何条件进行实践时,如果真的有兴趣,可以下载一些具有软件仿真功能仿真软件进行一些编程,像一些做得比较好的51仿真软件应该具有这种功能。HOLTEK的仿真软件HT-IDE3000也具有相应的功能,同时它还具有LCD软件仿真,周边电路的软件仿真。 29. 如果已经有了针对某MCU的C实现的某个算法,保持框架不变,对核心的部分用汇编优化,有没有一些比较通用的原则? 答:每个人的编程都有自己的风格与习惯,如果要利用别人的程序,在其中修修改改,如果他的程序并没有很好的模块化的话,建议最好不要这幺做,否则本来预期达到事倍功半,说不定反而事半功倍了。要参考他人的程序当然可以,但是首要是要看懂并理解他人程序的算法精髓,而不是在他的基础上打补丁。而关于算法方面的优化,可以购买一些数据结构的书籍,上面有比较详细的说明。 30. 如果准备估计一个算法的MIPS,有什么好的途径? 答:算法的运行时间是指一个算法在计算机上运算所花费的时间。它大致等于计算机执行简单操作(如赋值操作,比较操作等)所需要的时间与算法中进行简单操作次数的乘积。通常把算法中包含简单操作次数的多少叫做算法的时间复杂性。它是一个算法运行时间的相对量度,一般用数量级的形式给出。度量一个程序的执行时间通常有两种方法: 一种是事后统计的方法。因为很多计算机内部都有计时功能,不同算法的程序可通过一组或若干组相同的统计数据以分辨优劣。但这种方法有两个缺陷:一是必须先运行依据算法编制的程序;二是所得时间的统计量依赖于计算机的硬件、软件等环境因素,有时容易掩盖算法本身的优劣。因此人们常常采用另一种事前分析估算的方法。 一种是事前分析估算的方法。一个程序在计算机上运行时所消耗的时间取决于下列因素: (1)依据的算法选用何种策略; (2)问题的规模。例如求100以内还是1000以内的素数; (3)书写程序的语言。对于同一个算法,实现语言的级别越高,执行效率就越低; (4)编译程序所产生的机器代码的质量。这个跟编译器有关; (5)机器执行指令的速度。 显然,同一个算法用不同的语言实现,或者用不同的编译程序进行编译,或者在不同的计算机上运行时,效率均不相同。这表明使用绝对的时间单位衡量算法的效率是不合适的。撇开这些与计算机硬件、软件有关的因素,可以认为一个特定算法"运行工作量"的大小,只依赖于问题的规模(通常用整数量n表示),或者说,它是问题规模的函数。 一个算法是由控制结构(顺序、分支和循环三种)和原操作(指固有数据类型的操作)构成的,则算法时间取决于两者的综合效果。为了便于比较同一问题的不同算法,通常的做法是,从算法中选取一种对于所研究的问题(或算法类型)来说是基本运算的原操作,以该基本操作重复执行的次数作为算法的时间度量。 算法的MIPS有专门的一门学问,可以去好好参考相关的数据结构书籍。 31. 遥控的编*思路和设计流程是怎样的? 答:一般来说完整的遥控码分为头码、地址码、数据码和校验码四个组成部分。头码根据不同的厂家各不相同,地址码和数据码都由逻辑“1”和逻辑“0”组成。编码的设计目的,就是按照编码规则发送不同的码值。我们最常见的码型有SONY、松下、NEC等厂家型号。遥控编码芯片最常用的是在空调、DVD、车库门等遥控器上。 设计编码程序可以分为三个部分。 第一部分是了*型的特性。遥控码的头码和地址码(也称为客户码)是固定不变的,数据码和校验码根据不同的键值而改变。 第二部分是计算发码时间。遥控码大部分都是由逻辑“1”和逻辑“0”组成,也就是由一串固定占空比、固定周期的方波所组成。通常这些方波的周期是毫秒甚至微秒等级,需要在时间上计算的比较精确。所以选择发码单片机型号的时候,就要考虑到单片机的运行速度是不是够快,以及程序运行时间够不够。 第三部分就是程序的编写。选定单片机型号之后,开始设计程序流程。一般来说我们使用I/O口就可以做发码的输出端口。发码程序一般由几个子程序组成,头码子程序、逻辑1子程序,逻辑0子程序以及校验码的算法子程序。一旦我们得到要发送码的命令后,首先调用头码子程序,然后根据客户码和键值调用逻辑1子程序或者逻辑0子程序,最后调用校验码算法子程序输出校验码。 HOLTEK公司的HT48CA0/HT48RA0、HT48CA3/HT48RA3和HT48CA6是专为遥控器设计的单片机,它们具有专门红外输出口,可以实现绝大部分发码的要求。 设计*程序也可以分为三部分。 第一部分了解编码波形特性。从分析编码的高、低脉冲宽度入手,了解逻辑“1”和逻辑“0”的波形占空比、周期。了解头码的特性。 第二部分确定接收方式。一般我们可以用I/O口查询方法或者INT口中断响应方法来接收编码。这两者的区别是I/O口查询方式比较耗费单片机的运行时间资源,需要不断的去侦测I/O的电平变化,以免漏掉有效的码值;而INT口中断接收方式则比较节省资源,当外部有电平变化时,单片机才需要去处理,不需要时刻进行侦测。但是INT口中断接收方式不能辨别相同周期不同占空比的波形特性,当编码所携带的逻辑“1”和逻辑“0”具有这种特性时,就无法通过INT口中断接收方式来辨别了,因为INT中断只是在上升沿或者下降沿的时候才触发。 第三部分将接收的码值存储并分析执行。根据判断高低电平的宽度(定时器或者延时),可以得到码值,也就是我们所说的*。一般我们连续收到3个相同的完整码值,就确认此码的确被发出,并接收成功。当*结束,根据码值我们可以判断出是哪个按键被按下,由此去执行相对的按键功能。 HOLTEK公司的HT48以及HT49(带LCD)系列单片机,都可以符合大多数*的任务。 32. 在学习单片机的过程中,如何理解预分频,12时钟模式(6时钟模型)等概念? 答:预分频器的英文是prescaler。它就是将输入的频率信号分频,然后再输出。HOLTEK公司有一款最基本的8位I/O型单片机HT48R05A-1,我们就以这款单片机为例说明。HT48R05A-1有一个8位向上计数的定时器Counter。系统时钟Fsys(4MHz)进入八阶预分频器(8-stage Prescaler)进行分频,再进入定时计数器Counter计数。根据软件设置,预分频器可以将Fsys进行2的n次方分频(n=1~8)。举例来说,如果软件设置为预分频器2分频,那幺预分频器输出的频率就是Fsys/2=2MHz,这个2MHz信号再进入定时计数器Counter。 12时钟模式(6时钟模型)应该就是在MCS51系列中,12个系统时钟为一个机器周期,2个系统时钟为一个状态,即一个机器周期有6个状态。 33. A/D、D/A的采样速率与其它单片机相比有什么优势? 答:HOLTEK A/D Tyep MCU内嵌逐位逼近的A/D转换电路,精度有8bit/9bit/10bit,A/D转换时间最快为76us。 至于D/A,一般是指PWM输出,HOLTEK A/D Type MCU都带有8bit的PWM输出,但HOLTEK PWM的特点是其输出频率由系统频率决定(既系统频率选定后,PWM频率也就定了),其占空比通过对[PWM]寄存器赋值进行控制,不需要占用定时/计数器资源。 34. 采用AT89S51时,出现了按了复位按钮,RAM中的数据被修改了。这是怎么回事?注:数据放在特殊寄存器之外。 答:如果是RESET脚的复位按钮:一般MCU的RESET复位,其特殊寄存器会被重新初始化,而通用寄存器的值保持不变。 如果复位按钮是电源复位:那就是MCU的上电复位,其特殊寄存器会被初始化,而通用寄存器的值是随机数。 35. 将P2.7用来驱动一个NPN三极管,中间串接了一个1K的电阻。问题是:当我尝试向P2.7写’1’时,发现管脚只能输出大约0.5V的一个电平。这个电路的使用得妥当么?如何正确的使用IO功能? 答:是在仿真时遇到的问题,还是烧录芯片后遇到的问题? 可以先将P2.7的外部电路断开,测量输出电压是否正常。如果断开后输出电压正常,那就说明P2.7的驱动能力不够,不能驱动NPN三极管,应该改用PNP三极管(一般在MCU应用中,都采用PNP方式驱动)。如果断开后输出电压还不正常,那有可能是仿真器(或芯片)已经损坏。 36. 在做充电管理的时候,提高pwm的频率往往以牺牲精度为代价,如果用的AT90S4433(avr)、78P458(elan)频率分别做到16kHz(8bit)和32kHz(8bit),而希望做到的是100kHz(8bit以上),诸如atiny15那样。怎么办? 答:你所说的PWM是通过定时/计数器来控制其频率和占空比的,所以要提高频率,必然会降低精度。如果要提高PWM的频率,只能通过提高系统振荡频率来解决。37. 汽车电子用的单片机是8位多,还是32位?如何看待单片机在汽车电子市场中的前景? 答:现今汽车制造也是一个进步很快的工业,特别是电子应用于汽车上,令多种新功能得以实现。   总的来说,汽车电子应用分三部份。 汽车发动机控制:限速控制,涡轮增压,燃料喷注控制等。 汽车舒适装置:遥控防盗系统,自动空调系统,影音播放系统,卫星导航系统等。 汽车操控和制动:刹车防抱死系统(ABS),循迹系统(TCS),防滑系统(ASR),电子稳定系统(ESP)等。 汽车上的各系统繁多,且日新月异,故利用何种单片机是依各系统规格,要求不一,但有一样可肯定是该单片机要符工业规格,才能忍受汽车应用的恶劣环境,高温,电源干扰,可靠度要求。不同档次的汽车其功能配置相对亦有差别,故8位单片机在较低阶的系统如机械控制,遥控防盗等应该还有空间,但高阶的系统如影音、导航及将来的无人驾驶,就非一般单片机能实现。 因汽车工业现阶段由欧美日数个大集团所把持,相关的汽车电子配件各集团会挑选单片机大厂合作, 故汽车内置的电子系统亦由单片机大厂把持,市场只剩外置系统如遥控防盗,影音导航供小厂开发。 38. 在使用三星的s3c72n4时,觉得它的time/counter不够用。现在要同时用到3个counter,该怎么办? 答:您是需要三个外部counter还是需要三个定时器?如果是三个定时器标志的话,可以取这三个定时最基本的时基作为timer的基础计数,然后以这个时基来计算这三个需要的计数标志的flag,在程序中只需要查询flag是否到,再采取动作。 如果要3个外部脉冲计数的话,这个有一定的难度,如果外部脉冲不是很频繁,可以考虑通过外部中断进行,但是这个方法必须是外部脉冲的频率与MCU执行速度有一定的数量级差,否则mcu可能无法处理其它程序,一直在处理外部中断。 39. 在芯片集成技术日益进步的今天,单片机的集成技术发展也很迅速,在传统的40引脚的基础上,飞利浦公司推出20引脚的单片机系列,使很多的引脚可以复用,这种复用技术的使用在实际应用中会不会影响其功能的执行? 答:现在有很多品牌的单片机都有引脚复用功能,不止飞利浦一家,应该说这个方式前几年就已经有了。在实际应用中不会影响其功能的执行,但是要注意的是,有的MCU如果采用复用引脚的话,该引脚会有一些应用上的限制,这在相应的datasheet里面都会有描述,所以在系统规划的时候都要予以注意。 40. Delta-Sigma软件测量方式,是什么概念? 答:Delta-Sigma原理一般应用在ADC应用中。具体来说,Delta-Sigma ADC的工作原理是由差动器、积分器和比较器构成调制器,它们一起构成一个反馈环路。调制器以大大高于模拟输入信号带宽的速率运行,以便提供过采样。模拟输入与反馈信号(误差信号)进行差动 (delta)比较。该比较产生的差动输出馈送到积分器(sigma)中。然后将积分器的输出馈送到比较器中。比较器的输出同时将反馈信号(误差信号)传送到差动器,而自身被馈送到数字滤波器中。这种反馈环路的目的是使反馈信号(误差信号)趋于零。比较器输出的结果就是1/0 流。该流如果1密度较高,则意味着模拟输入电压较高;反之,0密度较高,则意味着模拟输入电压较低。接着将1/0流馈送到数字滤波器中,该滤波器通过过采样与抽样,将1/0流从高速率、低精度位流转换成低速率、高精度数字输出。     简而言之,Delta就是差动,Sigma就是积分的意思。Delta-Sigma软件测试,我的理解应该是通过软件模拟差动积分的过程。具体来说,就是侦测外部输入的电压(或者电流)信号变化,然后通过软件积分运算,得出外部信号随时间变化的基本状况。 41. 通常采用什么方法来测试单片机系统的可靠性? 答:单片机系统可以分为软件和硬件两个方面,我们要保证单片机系统可靠性就必须从这两方面入手。 首先在设计单片机系统时,就应该充分考虑到外部的各种各样可能干扰,尽量利用单片机提供的一切手段去割断或者解决不良外部干扰造成的影响。我们以HOLTEK最基本的I/O单片机HT48R05A-1为例,它内部提供了看门狗定时器WDT防止单片机内部程序乱跑出错;提供了低电压复位系统LVR,当电压低于某个允许值时,单片机会自动RESET防止芯片被锁死;HOLTEK也提供了最佳的外围电路连接方案,最大可能的避免外部干扰对芯片的影响。 当一个单片机系统设计完成,对于不同的单片机系统产品会有不同的测试项目和方法,但是有一些是必须测试的: 测试单片机软件功能的完善性。 这是针对所有单片机系统功能的测试,测试软件是否写的正确完整。 上电掉电测试。在使用中用户必然会遇到上电和掉电的情况,可以进行多次开关电源,测试单片机系统的可靠性。 老化测试。测试长时间工作情况下,单片机系统的可靠性。必要的话可以放置在高温,高压以及强电磁干扰的环境下测试。 ESD和EFT等测试。可以使用各种干扰模拟器来测试单片机系统的可靠性。例如使用静电模拟器测试单片机系统的抗静电ESD能力;使用突波杂讯模拟器进行快速脉冲抗干扰EFT测试等等。 当然如果没有此类条件,可以模拟人为使用中,可能发生的破坏情况。例如用人体或者衣服织物故意摩擦单片机系统的接触端口,由此测试抗静电的能力。用大功率电钻靠近单片机系统工作,由此测试抗电磁干扰能力等。 42. 在开发单片机的系统时,具体有那些是衡量系统的稳定性的标准? 答:从工业的角度来看,衡量系统稳定性的标准有很多,也针对不同的产品标准不同。下面我们大概介绍单片机系统最常用的标准。 电试验(ESD) 参考标准: IEC 61000-4-2 本试验目的为测试试件承受直接来自操作者及相对对象所产生之静电放电效应的程度。 空间辐射耐受试验(RS) 参考标准:IEC 61000-4-3 本试验为验证试件对射频产生器透过空间散射之噪声耐受程度。 测试频率:80 MHz~1000 MHz 快速脉冲抗扰测试(EFT/B) 参考标准:IEC 61000-4-4 本试验目的为验证试件之电源线,信号线(控制线)遭受重复出现之快速瞬时丛讯时之耐受程度。 雷击试验(Surge) 参考标准 : IEC 61000-4-5 本试验为针对试件在操作状态下,承受对于开关或雷击瞬时之过电压/电流产生突波之耐受程度。 传导抗扰耐受性(CS) 参考标准:IEC 61000-4-6 本试验为验证试件对射频产生器透过电源线传导之噪声耐受程度。 测试频率范围:150 kHz~80 MHz Impulse 脉冲经由耦合注入电源线或控制线所作的杂抗扰性试验。 43. 在设计软体时,大多单片机都设有看门狗,需要在软体适当的位置去喂狗,以防止软体复位和软体进入死循环,如何适当的喂狗,即如何精确判定软体的运行时间? 答:大多数单片机都有看门狗定时器功能(WDT,Watch Dog Timer)以避免程序跑错。HOLTEK有一款基本I/O型单片机--HT48R05A-1,我们就以它为例做个说明吧。 首先了解一下WDT的基本结构,它其实是一个定时器,所谓的喂狗是指将此定时器清零。喂狗分为软件和硬件两种方法。软件喂狗就是用指令来清除WDT,即CLR WDT;硬件喂狗就是硬件复位RESET。当定时器溢出时,会造成WDT复位,也就是我们常说的看门狗起作用了。在程序正常执行时,我们并不希望WDT复位,所以要在看门狗溢出之前使用软件指令喂狗,也就是要计算WDT相隔多久时间会溢出一次。HT48R05A-1的WDT溢出时间计算公式是:256*Div*Tclock。其中Div是指wdt预分频数1~128,Tclock是指时钟来源周期。如果使用内部RC振荡作为WDT的时钟来源(RC时钟周期为65us/5V),最大的WDT溢出时间为2.1秒。 当我们得到了WDT溢出时间Twdt后,一般选择在Twdt/2左右的时间进行喂狗,以保证看门狗不会溢出,同时喂狗次数不会过多。 软件运行时间是根据不同的运行路线来决定的,如果可以预见软件运行的路线,那么可以根据T=n*T1来计算软件的运行时间。n是指运行的机器周期数,T1是指机器周期。HOLTEK单片机是RISC结构,大部分指令由一个机器周期组成,只需要知道软件运行了多少条指令,就可以算出运行时间了。HOLTEK的编译软件HT-IDE3000中,就有计算运行时间的工具。但是对于CISC结构的单片机,一条指令可以由若干个机器周期组成,那么就需要根据具体执行的指令来计算了。 44. 我们是一家开发数控系统的专业厂,利用各种单片机和CPU开发了很多产品,在软件开发上也采用了很多通用的抗干扰技术,如:软件陷阱、指令允余、看门狗和数字滤波等等,但实际运用中还是很不可靠,如:经常莫名其妙地死机、程序跳段、I/O数据错误等,并且故障的重复性很不确定,也不是周期性地重复。往往用户使用中出现故障,但又无法重现,很让人头痛。反复检查硬件也设查出原因,所以对软件的可靠性很是怀疑。怎么办? 答:防止干扰最有效的方法是去除干扰源、隔断干扰路径,但往往很难做到,所以只能看单片机抗干扰能力够不够强了。单片机干扰最常见的现象就是复位;至于程序跑飞,其实也可以用软件陷阱和看门狗将程序拉回到复位状态;所以单片机软件抗干扰最重要的是处理好复位状态。 一般单片机都会有一些标志寄存器,可以用来判断复位原因;另外也可以自己在RAM中埋一些标志。在每次程序复位时,通过判断这些标志,可以判断出不同的复位原因;还可以根据不同的标志直接跳到相应的程序。这样可以使程序运行有连续性,用户在使用时也不会察觉到程序被重新复位过。 可以在定时中断里面设置一些暂存器累加,然后加到预先设定的值(一个比较长的时间),SET标志位,这些动作都在中断程序里面。而主程序只需要查询标志位就好了,但是注意标志位使用后,记得清除,还有中断里面的时基累加器使用以后也要记得清除。  

    时间:2011-07-27 关键词: 问答 单片机编程

  • 单片机编程中的时钟中断

    本文以6MHz时钟的单片机AT89C51系统为例,说明时钟中断的应用:   定时器初值与中断周期 时钟中断无需过于频繁,一般取20mS(50Hz)即可。如需要百分之一秒的时基信号,可取10mS(100Hz)。这里取20mS,用定时器T0工作于16位定时器方式(方式1)。T0的工作方式为:每过一个机器周期自动加1,当计满0FFFFh,要溢出时,便会产生中断,并由硬件设置相应的标志位供软件查询。即中断时比启动时经过了N+1个机器周期。所以,我们只要在T0中预先存入一个比满值0FFFFh小N的数,然后启动定时器,便会在N个机器周期后产生中断。这个值便是所谓的“初值”。下面计算我们需要的初值:时钟为6MHz,12个时钟周期为一个机器周期,20mS中有10000个机器周期。(10000)10=(2710)16,则0FFFFh-2710h+1=0D8F0h。由于响应中断、保护现场及重装初值还需要7~8个机器周期,把这个值再加上7,即T0应装入的初值是0D8F7h。每次中断进入后,先把A及 W的值压入堆栈,然后即把0D8F7h装入T0。   设置一个单元,每次中断加1 我们可以取内部RAM中一个单元,取名为INCPI(Increase Per Interrupt),在中断中,装完T0初值后,用INC INCPI指令将其加一。从这个单元中,无论中断程序还是主程序,都可以从中获得20mS的1~256之间任意整数倍的信号。例如:有一段向数码管送显的程序,需要每0.5秒执行一次以便刷新显示器,便可以设一单元(称为等待单元)W_DI ,用/MOV A,INCPI/ADD A,#25/MOV W_DI ,A/语句让其比当前的INCPI值大25,然后在每次中断中检查是否于INCPI值相等。若相等,说明已过了25个中断周期,便执行送显程序,并且让W_DI 再加上25,等待下个0.5秒。我们可以设置多个等待单元,以便取出多个不同的时基信号。让中断程序在每次中断时依次查询各个等待单元是否与INCPI相等,若相等,则执行相应的处理,并重新设置该等待单元的值,否则跳过。例如:用0.5秒信号刷新或闪烁显示器,用1秒信号产生实时时钟,或输出一定频率的方波,以一定间隔查询输入设备等。   在中断中读键 通常,我们在主程序中读键盘,步骤为:扫描键盘,若有键按下,则延时几十毫秒去抖动,再次确认此键确实按下,然后处理该键对应的工作,完成后再次重上述步骤。但这有两点不足:1.处理相应工作时无法锁存按键的输入,即可能漏键。2.延时去抖时CPU无法做其它事情,效率不高。如果把读键放入时钟中断中,则可避免上述不足。方法为:如果两次相邻的中断中都读到同一个键按下,则这个键是有效的(达到了去抖目的),并将其锁存到先入先出(队列)的键盘缓冲区,等主程序来处理。这样,主程序处理按键的同时,仍可响应键盘的输入。缓冲区深度通常可设为8级,若锁存的键数多于8个,则忽略新的按键,并报警提示用户新的按键将无效。若键盘缓冲队列停滞的时间大大长于主程序处理按键所需要的最大时间,说明主程序已出错或跑飞,可以在中断用指令将系统复位,起到了看门狗的目的。   主程序中的延时 由于有常开的时钟中断,所以当主程序中有需要时间较短、精度较高的延时时,应暂时把时钟中断关闭。而程序中需要时间较长、精度不高的延时时,便可仿照下需的写法,避免多层嵌套的循环延时。   例:在P1.1输出1秒的高电平脉冲   MOV  A,INCPI   INC  A   CJNE  A,INCPI$  ;等待一次中断处理完成   SET  P1.1  ;设P1.1为H,脉冲开始   ADD  A,#50  ;50个20mS为1秒   CJNE  A,INCPI,$  ;等中断将INCPI加一50次   CLR  P1.1  ;设P1.1为L,脉冲结束   结束语:从上看出,要灵活地应用时钟中断,将任务合理分配给中断和主程序,并且二者要分工明确,接口简单。         注意:应尽量缩短中断处理程序的执行时间,更不要长于20mS。  

    时间:2011-06-28 关键词: 时钟中断 单片机编程

  • 单片机编程经验总汇

    经验之一:用“软件陷阱+程序口令”对付PC指针的弹飞        当CPU受到外界干扰,有时PC指针会飞到另一段程序中,或跳到空白段去。其实,如果PC指针飞到空白段去,倒也好处理。只要在空白段设立软件陷阱(拦截指令),将程序拦截到初始化段或程序错误处理段。但是,如果PC指针飞到另一段程序中去了,系统如何办?小匠在这里推荐一种方法——程序口令,思路如下:        1、首先,程序必须模块化。每个模块(子程序)执行一个功能。每个模块只有一个出口(RET)。        2、设立一个模块(子程序)ID寄存器。        3、为每个子程序配置一个唯一的ID号码。        4、每当子程序执行完毕,要返回(RET)之前,   先将本子程序的ID号送入 ID寄存器。        5、返回到上级程序后,先判断ID寄存器中的ID号。        如果正确,则继续执行;如果不正确,则表示PC指针有可能已经跳错了,子程序没有按预计的出口返回,这时将程序拦截到初始化段或程序错误处理段。        这种方法,如同在程序中设立了若干个岗哨,每次调用子程序返回后,都要对口令(ID号),验明正身后再放行。再配合软件陷阱,基本上可以将大多数PC指针弹飞的现象检测到。到了程序错误处理段,要杀要剐(冷启动还是热启动)就由您了。        仅以一条代码来揭示程序飞跑的本质!750102H  ;MOV 01H,#02H  ,如当前PC不是指向75H,而是指向01H或02H,那么51内的指令译码器将把她们忠实地翻译成AJMP X01H 或 LJMP XXXXH  而XX01H XXXXH又是什么呢?天知道!这样恶性飞跑下去那还不死定!改革一下: CLR A ;0C4H INC A ;04H MOV R1,A ;0F9H INC A ;04H   MOV @R1,A  ;86H        每一字节代码都不能在生成跳转和循环,且都是单字节指令!往那跑去?跑出去了都要自己回来!“在家”千日好!“跳出”事事难嘛!这样只要平时习惯了用累加器和寄存器把数倒一倒,把那些危险代码都给倒掉,这样虽说给PC的“足”上多加了两字节的“包”可它不好“跑”啊!“足包”====跑!有朋友会问:要是PC抓做02H--LJMP 又有抓做了老鼻子远的XXH,再抓做隔壁的YYH不就没用了吗?提这样的问题只有ZENYIN这种钻牛角得才会提!PC那一位最活跃啊?PC0啊!要“扯拐”显然发生在她身上,至于那PC15同志啊,睡得更死猪一样,雷爆(强干扰)来了都打不醒?此外如果干扰都强到了PC高位都出错的地步!关电!关电!不干了!“不是我们不行而是敌人太强大”!反过来要是敌人在你的专政下,只是偶尔出来捣捣乱,但一出来就冲到屁西(PC)高层,就要问问是不是你的王国根基(硬件)有问题了?而非出在意识形态(软件)上!硬件为本!软件为标!标本兼治铸就坚强体魄,方能百毒不侵! 经验之二、不要轻信软件狗        关于软件狗的讨论,论坛上多矣。匠人也曾经查阅过许多关于软件狗的文章。有些大师确实提出了一些比较有技巧性的方法。但是,匠人的忠告是:不要轻信软件狗!其实,软件狗相当于软件的一种自律行为。一般的思路都是通过设立一个计数器,在计时中断中对其+1,在主程序的适当地方对其清零。如果程序失控了,清零指令未被执行,但中断造常发生,则计数器溢出(狗狗叫了)。但是这里有个问题:万一干扰导致中断被屏蔽了,那软件狗就永远不会叫了!——针对这种可能,有人提出在主程序中反复刷新中断使能标志,保证不让中断被屏蔽。——但万一程序飞到某个死循环中去了,不再执行“刷新中断使能标志”这一功能了,还是有可能把狗狗活活饿死。 所以,匠人的观点是:看门狗必须拥有独立的计数器。(即硬件看门狗)好在现在好多芯片都提供了内部WDT。这种狗都是自带计数器的。即使干扰导致程序失控,WDT还是会造常计数直到溢出。当然,匠人也没有要将软件狗一棍子全部打死的意思。毕竟不管是软狗还是硬狗,逮到耗子就是好狗嘛(狗拿耗子——多管闲事?)。如果哪位训狗专家确实养过一条能看门的好软件狗,请牵出来让大伙瞧瞧。        经验之三、话说RAM冗余技术        所谓的RAM冗余,就是:        1、将重要的数据信息备份2份(或以上)并存放在RAM中不同的区域(指地址不相连)。        2、当平时对这些数据进行修改时,同时也更新备份。        3、当干扰发生并被拦截到“程序错误处理段”中时,   将数据与备份做比较,采用表决方式(少数服从多数)选出正确(或可能正确?)的那个。        4、备份越多,效果越好。(当然,你得有足够的存储空间)。        5、只备份最最原始的数据。中间变量(指那些可以从原始数据重新推导出来的数据)不必备份,        注:        1、这种思路的理论依据,据说是源于一种“概率论”,即一个人被老婆打肿脸的概率是很大的,但如果他捂着脸去上班却发现全公司每个已婚男人的脸都青了,这种概率是很小的。同理,一个RAM寄存器数据被冲毁的概率是很大的,但地址不相连的多个RAM同时被冲毁的概率是很小的。        2、前两年,小匠学徒时,用过一次这种方法,但效果不太理想。当时感觉可能是概率论在我这失效了?现在回想起来,可能是备份的时机选的不好。结果将已经冲毁的数据又备份进去了。这样以来,恢复出来的数据自然也就不对了。        经验之四、话说指令冗余技术        前面有个朋友问到指令冗余,按匠人的理解,指令冗余,就是动作冗余。举个例子,你要在某个输出口上输出一个高电平去驱动一个外部器件,你如果只送一次“1”,那么,当干扰来临时,这个“1”就有可能变成“0”了。正确的处理方式是,你定期刷新这个“1”。那么,即使偶然受了干扰,它也能恢复回来。除了I/O口动作的冗余,匠人强烈建议大家在下面各方面也采用这种方法:        1、LCD的显示。有时,也许你会用一些LCD的专用驱动芯片(如HT1621),这种芯片有个好处,即你只要将显示数据传送给它,它就会不断的自动扫描LCD。但是,你千万不要以为这样就没你啥事了。正确的处理方式是,要记得定期刷新送显数据(即使显示内容没有改变)。对于CPU中自带LCD DRIVER 的,也要定期刷新LCD RAM。        2、中断使能标志的设置。不要以为你在程序初始化段将中断设置好就OK了。应该在主程序中适当的地方定期刷新一下,以免你的中断被挂起来。        3、其它一些标志字和参数寄存器(包括你自己定义的),也要记得常常刷新。        4、其它一些你认为有必要反复刷新的地方。        经验之五、10种软件滤波方法        下面奉献——匠人呕心沥血搜肠刮肚冥思苦想东拼西凑整理出来的10种软件滤波方法: 1、限幅滤波法(又称程序判断滤波法)            A、方法:根据经验判断,确定两次采样允许的最大偏差值(设为A),每次检测到新值时判断:如果本次值与上次值之差<=A,则本次值有效。如果本次值与上次值之差>A,则本次值无效,放弃本次值,用上次值代替本次值            B、优点:能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰。            C、缺点:无法抑制那种周期性的干扰,平滑度差。            2、中位值滤波法            A、方法:连续采样N次(N取奇数),把N次采样值按大小排列,取中间值为本次有效值。            B、优点:能有效克服因偶然因素引起的波动干扰,对温度、液   位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果。            C、缺点:对流量、速度等快速变化的参数不宜。        3、算术平均滤波法            A、方法:连续取N个采样值进行算术平均运算。N值较大时:信号平滑度较高,但灵敏度较低;N值较小时:信号平滑度较低,但灵敏度较高。N值的选取:一般流量,N=12;压力:N=4            B、优点:适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波,这样信号的特点是有一个平均值,信号在某一数值范围附近上下波动。            C、缺点:对于测量速度较慢或要求数据计算速度较快的实时控制不适用,比较浪费RAM。                4、递推平均滤波法(又称滑动平均滤波法)            A、方法:把连续取N个采样值看成一个队列,队列的长度固定为N,每次采样到一个新数据放入队尾,并扔掉原来队首的一次数据.(先进先出原则),把队列中的N个数据进行算术平均运算,就可获得新的滤波结果。N值的选取:流量,N=12;压力:N=4;液面,N=4~12;温度,N=1~4            B、优点:对周期性干扰有良好的抑制作用,平滑度高,适用于高频振荡的系统。                C、缺点:灵敏度低 ,对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差,不易消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差,不适用于脉冲干扰比较严重的场合,比较浪费RAM                5、中位值平均滤波法(又称防脉冲干扰平均滤波法)            A、方法:相当于“中位值滤波法”+“算术平均滤波法”。连续采样N个数据,去掉一个最大值和一个最小值,然后计算N-2个数据的算术平均值。N值的选取:3~14            B、优点:融合了两种滤波法的优点,对于偶然出现的脉冲性干扰,可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差。            C、缺点:测量速度较慢,和算术平均滤波法一样,比较浪费RAM。 6、限幅平均滤波法            A、方法:相当于“限幅滤波法”+“递推平均滤波法”,每次采样到的新数据先进行限幅处理,再送入队列进行递推平均滤波处理 。           B、优点:融合了两种滤波法的优点,对于偶然出现的脉冲性干扰,可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差。            C、缺点:比较浪费RAM。        7、一阶滞后滤波法            A、方法:取a=0~1,本次滤波结   果=(1-a)*本次采样值+a*上次滤波结果。            B、优点:对周期性干扰具有良好的抑制作用,适用于波动频率较高的场合。            C、缺点: 相位滞后,灵敏度低,滞后程度取决于a值大小,不能消除滤波频率高于采样频率的1/2的干扰信号。                8、加权递推平均滤波法            A、方法:是对递推平均滤波法的改进,即不同时刻的数据加以不同的权。通常是,越接近现时刻的数据,权取得越大。给予新采样值的权系数越大,则灵敏度越高,但信号平滑度越低。            B、优点:适用于有较大纯滞后时间常数的对象和采样周期较短的系统。            C、缺点:对于纯滞后时间常数较小,采样周期较长,变化缓慢的信号不能迅速反应系统当前所受干扰的严重程度,滤波效果差。        9、消抖滤波法            A、方法:设置一个滤波计数器将每次采样值与当前有效值比较:如果采样值=当前有效值,则计数器清零如果采样值<>当前有效值,则计数器+1,并判断计数器是否>=上限N(溢出),如果计数器溢出,则将本次值替换当前有效值,并清计数器 。           B、优点:对于变化缓慢的被测参数有较好的滤波效果,可避免在临界值附近控制器的反复开/关跳动或显示器上数值抖动。            C、缺点:对于快速变化的参数不宜,如果在计数器溢出的那一次采样到的值恰好是干扰值,则会将干扰值当作有效值导入系统。        10、限幅消抖滤波法            A、方法:相当于“限幅滤波法”+“消抖滤波法” 先限幅,后消抖。            B、优点: 继承了“限幅”和“消抖”的优点改进了“消抖滤波法”中的某些缺陷,避免将干扰值导入系统。            C、缺点:对于快速变化的参数不宜。 IIR 数字滤波器        A. 方法:确定信号带宽, 滤之。   Y(n) = a1*Y(n-1) + a2*Y(n-2) + . + ak*Y(n-k) + b0*X(n) + b1*X(n-1) + b2*X(n-2) + . + bk*X(n-k)。        B. 优点:高通,低通,带通,带阻任意。设计简单(用matlab)        C. 缺点:运算量大。

    时间:2011-05-21 关键词: 经验 单片机编程

  • PIC单片机编程风格和格式

    首先我们来看一段程序:   Tittle ‘Input.asm’ ;标题   ;这是一个简单的输入实验   include   COUNT EQU 20H ;定义20H寄存器名为COUNT   ORG 0 ;程序区将从0000H开始装载   GOTO START   ORG 4 ;中断入口   GOTO INTEN ;中断发生时跳转到INTEN   ORG 10 ;START将从第10行开始   START   ……   MAIN   ……   GOTO MAIN   INTSEVER   ……   RETFIE ;中断返回   END ;程序结束伪指令,不能少!   事实上汇编程序并没有固定的格式,但是它的各部分是有一定的位置安排的,习惯上依次为:   ①程序标题:用Tittle伪指令定义,可缺省;   ②程序注释:请注意必须在程序说明及注释部分的内容前面用“;”号,否则将会出现编译错误。程序说明及注释部分均可缺省;   ③调用到的.inc文件:用include伪指令来调用。通常.inc文件是与单片机型号相对应的,包括了一些特殊寄存器的定义等内容。PIC单片机各种型号的.inc文件在MPLAB目录中就能找到,不需要自己编写。如果被调用的.inc文件遗失,编译时将会出现编译错误;   ④通用寄存器定义:用EQU伪指令定义,格式为“寄存器名称 EQU 寄存器标号”,寄存器名称要顶格写。这是程序编写人员为所用到的通用寄存器起的名字,对应了一个实际的通用积存器地址;   ⑤宏定义:在上面的程序中没有用到宏,缺省;   ⑥程序初始化:START部分;   ⑦主程序:MAIN部分;   ⑧子程序:如本程序的INTSEVER部分。有时候会将子程序放在初始化程序的前面,例如一些查表程序等;   ⑨程序结束:END语句,不可缺省。   以上的部分构成了一个完整的PIC汇编程序。在程序编写过程中需要注意的问题我认为有以下几点:   1、编程中首先要避免使用直接地址对寄存器操作。使用直接地址来操作寄存器会使程序的可读性大大的降低,一来容易和数据发生混淆,二来也不容易更改。以上面的程序来说吧,寄存器“COUNT”的直接地址是20H。假如调试过程中我突然发现调用到COUNT的子程序中其它的寄存器都是在BANK1的,我为了调用它需要常常切换BANK极不方便,因此要将它的地址改为90H。那么现在我只要将定义的语句改为“COUNT EQU 90H ”就可以了,假如我没有这样定义,那么我只能去程序中查找20H然后一一改为90H……   2、注意子程序标号的可读性。虽然这些标号在被编译之后是没有区别的(当然了,地址还是不一样的),只是编程人员用以识别的标记(比如:main通常被使用作为程序的主循环标号,而start则常被用做程序初始化的标号,可以说,标号的命名情况与程序的编译、运行是没有太大的影响的。假如你的main标号被改成loop,编译结果也是一样),但是它们的合理与否将会影响到程序的调试。通常来讲,标号最好是能一目了然,甚至要能概括这段程序处理的内容。比如延时程序用dealy,中断服务用intsever等等。这样一来程序的可读性高了,以后要修改调试起来也很方便。   3、程序结构要合理。

    时间:2011-04-30 关键词: pic 单片机编程

  • 单片机编程经验

     经验之一:用“软件陷阱+程序口令”对付PC指针的弹飞       当CPU受到外界干扰,有时PC指针会飞到另一段程序中,或跳到空白段去。其实,如果PC指针飞到空白段去,倒也好处理。只要在空白段设立软件陷阱(拦截指令),将程序拦截到初始化段或程序错误处理段。但是,如果PC指针飞到另一段程序中去了,系统如何办?小匠在这里推荐一种方法——程序口令,思路如下:       1、首先,程序必须模块化。每个模块(子程序)执行一个功能。每个模块只有一个出口(RET)。       2、设立一个模块(子程序)ID寄存器。       3、为每个子程序配置一个唯一的ID号码。       4、每当子程序执行完毕,要返回(RET)之前,  先将本子程序的ID号送入 ID寄存器。       5、返回到上级程序后,先判断ID寄存器中的ID号。       如果正确,则继续执行;如果不正确,则表示PC指针有可能已经跳错了,子程序没有按预计的出口返回,这时将程序拦截到初始化段或程序错误处理段。       这种方法,如同在程序中设立了若干个岗哨,每次调用子程序返回后,都要对口令(ID号),验明正身后再放行。再配合软件陷阱,基本上可以将大多数PC指针弹飞的现象检测到。到了程序错误处理段,要杀要剐(冷启动还是热启动)就由您了。       仅以一条代码来揭示程序飞跑的本质!750102H  ;MOV 01H,#02H  ,如当前PC不是指向75H,而是指向01H或02H,那么51内的指令译码器将把她们忠实地翻译成AJMP X01H 或 LJMP XXXXH  而XX01H XXXXH又是什么呢?天知道!这样恶性飞跑下去那还不死定!改革一下:CLR A ;0C4HINC A ;04HMOV R1,A ;0F9HINC A ;04H  MOV @R1,A  ;86H       每一字节代码都不能在生成跳转和循环,且都是单字节指令!往那跑去?跑出去了都要自己回来!“在家”千日好!“跳出”事事难嘛!这样只要平时习惯了用累加器和寄存器把数倒一倒,把那些危险代码都给倒掉,这样虽说给PC的“足”上多加了两字节的“包”可它不好“跑”啊!“足包”====跑!有朋友会问:要是PC抓做02H--LJMP 又有抓做了老鼻子远的XXH,再抓做隔壁的YYH不就没用了吗?提这样的问题只有ZENYIN这种钻牛角得才会提!PC那一位最活跃啊?PC0啊!要“扯拐”显然发生在她身上,至于那PC15同志啊,睡得更死猪一样,雷爆(强干扰)来了都打不醒?此外如果干扰都强到了PC高位都出错的地步!关电!关电!不干了!“不是我们不行而是敌人太强大”!反过来要是敌人在你的专政下,只是偶尔出来捣捣乱,但一出来就冲到屁西(PC)高层,就要问问是不是你的王国根基(硬件)有问题了?而非出在意识形态(软件)上!硬件为本!软件为标!标本兼治铸就坚强体魄,方能百毒不侵!        经验之二、不要轻信软件狗       关于软件狗的讨论,论坛上多矣。匠人也曾经查阅过许多关于软件狗的文章。有些大师确实提出了一些比较有技巧性的方法。但是,匠人的忠告是:不要轻信软件狗!其实,软件狗相当于软件的一种自律行为。一般的思路都是通过设立一个计数器,在计时中断中对其+1,在主程序的适当地方对其清零。如果程序失控了,清零指令未被执行,但中断造常发生,则计数器溢出(狗狗叫了)。但是这里有个问题:万一干扰导致中断被屏蔽了,那软件狗就永远不会叫了!——针对这种可能,有人提出在主程序中反复刷新中断使能标志,保证不让中断被屏蔽。——但万一程序飞到某个死循环中去了,不再执行“刷新中断使能标志”这一功能了,还是有可能把狗狗活活饿死。

    时间:2010-04-02 关键词: 经验 新鲜事 单片机编程

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