* MCU的特點：要了解一款MCU，首先需要知道就是其ROM空間、RAM空間
、IO口數量
、定時器數量和定時方式、所提供的外圍功能模塊(Peripheral Circuit)、中斷源、工作電壓及功耗等等。

 

* 了解這些MCU Features後
，接下來第一步就是將所選MCUdegongnengyushijixiangmukaifadeyaoqiudegongnengjinxingduibi，mingquenaxieziyuanshimuqiansuoxuyaode
，naxieshibenxiangmusuoyongbudaode。duiyuxiangmuzhongxuyaoyongdaodeersuoxuanMCU不提供的功能，則需要認真理解MCU的相關資料，以求用間接的方法來實現，例如，所開發的項目需要與PC機COM口進行通訊，而所選的MCU不提供UART口，則可以考慮用外部中斷的方式來實現;

 

* 對於項目開發需要用到的資源

，則需要對其Manua*進行認真的理解和閱讀
，而對於不需要的功能模塊則可以忽略或瀏覽即可。對於MCU學習來講，應用才是關鍵，也是最主要的目的。

 

* 明確了MCU的相關功能後，接下來就可以開始編程了。對於初學者或初次使用此款MCU的設計者來說
，可能會遇到很多對MCU的功能描述不明確的地方，對於此類問題，可以通過兩種方法來解決，一種是編寫特別的驗證程序來理解資料所述的功能;另ling一yi種zhong則ze可ke以yi暫zan時shi忽hu略lve，程cheng序xu設she計ji中zhong則ze按an照zhao自zi己ji目mu前qian的de理li解jie來lai編bian寫xie，留liu到dao調tiao試shi時shi去qu修xiu改gai和he完wan善shan。前qian一yi種zhong方fang法fa適shi用yong於yu時shi間jian較jiao寬kuan鬆song的de項xiang目mu和he初chu學xue者zhe，而er後hou一yi種zhong方fang法fa則ze適shi合he於yu具ju有you一yi定dingMCU開發經驗的人或項目進度較緊迫的情況;

 

* zhilingxitongqianwanbuyaotebiehuashijianqulijie。zhilingxitongzhishiyizhongluojimiaoshudefuhao
，zhiyouzaibianchengshigenjuzijideluojihechengxudeluojiyaoqiulaizhakanxiangguandezhilingjike，erqiesuizhebianchengdejinxing
，duizhilingxitongyehuiyuelaiyueshulian
，shenzhikeyibuzijiaodijiyixialai;

 

 

對於絕大多數MCU
，下列功能是最普遍也是最基本的，針對不同的MCU，其描述的方式可能會有區別
，但本質上是基本相同的：

 

* Timer(定時器)：Timer的種類雖然比較多，但可歸納為兩大類：一類是固定時間間隔的Timer，即其定時的時間是由係統設定的，用戶程序不可控製，係統隻提供幾種固定的時間間隔給用戶程序進行選擇
，如32Hz，16Hz，8Hz等，此類Timer在4位MCU中比較常見
，因此可以用來實現時鍾、計時等相關的功能;另一類則是Programmable Timer(可編程定時器)
，顧名思義，該類Timer的定時時間是可以由用戶的程序來控製的
，控製的方式包括：時鍾源的選擇
、分頻數(Prescale)選擇及預製數的設定等，有的MCU三者都同時具備，而有的則可能是其中的一種或兩種。此類Timer應用非常靈活
，實際的使用也千變萬化，其中最常見的一種應用就是用其實現PWM輸出(具體的應用，後續會有特別的介紹)。由於時鍾源可以自由選擇

，因此，此類Timer一般均與Event Counter(事件計數器)合在一起;

 

* IO口：任何MCU都具有一定數量的IO口
，沒有IO口，MCU就失去了與外部溝通的渠道。根據IO口的可配置情況，可以分為如下幾種類型：

 

** 純輸入或純輸出口：此類IO口有MCU硬件設計決定，隻能是輸入或輸出，不可用軟件來進行實時的設定;

 

** 直接讀寫IO口：如MCS-51的IO口就屬於此類IO口。當執行讀IO口指令時，就是輸入口;當執行寫IO口指令則自動為輸出口;

 

** 程序編程設定輸入輸出方向的：此類IO口的輸入或輸出由程序根據實際的需要來進行設定，應用比較靈活，可以實現一些總線級的應用，如I2C總線，各種LCD、LED Driver的控製總線等;

 

** 對於IO口的使用，重要的一點必須牢記的是：對於輸入口
，必須有明確的電平信號，確保不能浮空(可以通過增加上拉或下拉電阻來實現);而對於輸出口
，其輸出的狀態電平必須考慮其外部的連接情況，應保證在Standby或靜態狀態下不存在拉電流或灌電流。

 

* 外部中斷：外部中斷也是絕大多數MCU所具有的基本功能，一般用於信號的實時觸發
，數據采樣和狀態的檢測
，中斷的方式由上升沿、下降沿觸發和電平觸發幾種。外部中斷一般通過輸入口來實現，若為IO口，則隻有設為輸入時其中斷功能才會開啟;若為輸出口，則外部中斷功能將自動關閉(ATMEL的ATiny係列存在一些例外，輸出口時也能觸發中斷功能)。外部中斷的應用如下：

 

** 外部觸發信號的檢測：一種是基於實時性的要求，比如可控矽的控製
，突發性信號的檢測等;而另一種情況則是省電的需要;

 

** 信號頻率的測量;為了保證信號不被遺漏，外部中斷是最理想的選擇;

 

** 數據的解碼：在遙控應用領域，為了降低設計的成本

，經常需要采用軟件的方式來對各種編碼數據進行解碼
，如Manchester和PWM編碼的解碼;

 

** 按鍵的檢測和係統的喚醒：對於進入Sleep狀態的MCU
，一般需要通過外部中斷來進行喚醒，最基本的形式則是按鍵
，通過按鍵的動作來產生電平的變化;

 

* 通訊接口：MCU所提供的通訊接口一般包括SPI接口，UART，I2C接口等，其分別描述如下：

 

** SPI接口：此類接口是絕大多數MCU都提供的一種最基本通訊方式，其數據傳輸采用同步時鍾來控製，信號包括：SDI(串行數據輸入)、SDO(串行數據輸出)、SCLK(串行時鍾)及Ready信號;有些情況下則可能沒有Ready信號;此類接口可以工作在Master方式或Slave方式下
，通俗說法就是看誰提供時鍾信號
，提供時鍾的一方為Master
，相反的一方則為Slaver;

 

** UART(Universal Asynchronous Receive Transmit)：屬於最基本的一種異步傳輸接口，其信號線隻有Rx和Tx兩條，基本的數據格式為：Start Bit + Data Bit(7-bits/8-bits) + Parity Bit(Even, Odd or None) + Stop Bit(1~2Bit)。一位數據所占的時間稱為Baud Rate(波特率)。對於大多數的MCU來講，數據為的長度、數據校驗方式(奇校驗
、偶校驗或無校驗)
、停止位(Stop Bit)的長度及Baud Rate是可以通過程序編程進行靈活設定。此類接口最常用的方式就是與PC機的串口進行數據通訊。

 

** I2C接口：I2C是由Philips開發的一種數據傳輸協議，同樣采用2根信號來實現：SDAT(串行數據輸入輸出)和SCLK(串行時鍾)。其最大的好處是可以在此總線上掛接多個設備，通過地址來進行識別和訪問;I2C總線的一個最大的好處就是非常方便用軟件通過IO口來實現
，其傳輸的數據速率完全由SCLK來控製，可快可慢，不像UART接口
，有嚴格的速率要求。

 

* Watchdog(看門狗定時器)：Watchdog也是絕大多數MCU的一種基本配置(一些4位MCU可能沒有此功能)
，大多數的MCU的Watchdog隻能允許程序對其進行複位而不能對其關閉(有的是在程序燒入時來設定的
，如Microchip PIC係列MCU)，而有的MCU則是通過特定的方式來決定其是否打開，如Samsung的KS57係列，隻要程序訪問了Watchdog寄存器，就自動開啟且不能再被關閉。一般而言watchdog的複位時間是可以程序來設定的。Watchdog的最基本的應用是為MCU因為意外的故障而導致死機提供了一種自我恢複的能力。

 

 

MCU的程序的編寫與PC下的程序的編寫存在很大的區別
，雖然現在基於C的MCU開發工具越來越流行
，但對於一個高效的程序代碼和喜歡使用彙編的設計者來講，彙編語言仍然是最簡潔
、最有效的編程語言。對於MCU的程序編寫，其基本的框架可以說是大體一致的
，一般分為初始化部分(這是MCU程序設計與PC最大的不同)
，主程序循環體和中斷處理程序三大部分(見圖1 a 和 b)，其分別說明如下：

 

* 初始化：對於所有的MCU程序的設計來講，出世化是最基本也是最重要的一步，一般包括如下內容：

 

** 屏蔽所有中斷並初始化堆棧指針：初始化部分一般不希望有任何中斷發生;

 

** 清除係統的RAM區域和顯示Memory：雖然有時可能沒有完全的必要，但從可靠性及一致性的角度出發，特別是對於防止意外的錯誤，還是建議養成良好的編程習慣;

 

** IO口的初始化：根據項目的應用的要求，設定相關IO口的輸入輸出方式，對與輸入口，需要設定其上拉或下拉電阻;對於輸出口，則必須設定其出世的電平輸出，以防出現不必要的錯誤;

 

** 中斷的設置：對於所有項目需要用到的中斷源
，應該給予開啟並設定中斷的觸發條件，而對於不使用的多餘的中斷，則必須給予關閉;

 

** 其他功能模塊的初始化：對於所有需要用到的MCU的外圍功能模塊，必須按項目的應用的要求進行相應的設置，如UART的通訊，需要設定Baud Rate，數據長度，校驗方式和Stop Bit的長度等，而對於Programmer Timer，則必須設置其時鍾源，分頻數及Reload Data等;

 

** 參數的出世化：完成了MCU的de硬ying件jian和he資zi源yuan的de出chu世shi化hua後hou

，接jie下xia來lai就jiu是shi對dui程cheng序xu中zhong使shi用yong到dao的de一yi些xie變bian量liang和he數shu據ju的de初chu始shi化hua設she置zhi，這zhe一yi部bu分fen的de初chu始shi化hua需xu要yao根gen據ju具ju體ti的de項xiang目mu及ji程cheng序xu的de總zong體ti安an排pai來lai設she計ji。對dui於yu一yi些xie用yongEEPROM來保存項目預製數的應用來講，建議在初始化時將相關的數據拷貝到MCU的RAM
，以提高程序對數據的訪問速度，同時降低係統的功耗(原則上，訪問外部EEPROM都會增加電源的功耗)。

 

* 主程序循環體：大多數MCU是(shi)屬(shu)於(yu)長(chang)時(shi)間(jian)不(bu)間(jian)斷(duan)運(yun)行(xing)的(de)，因(yin)此(ci)其(qi)主(zhu)程(cheng)序(xu)體(ti)基(ji)本(ben)上(shang)都(dou)是(shi)以(yi)循(xun)環(huan)的(de)方(fang)式(shi)來(lai)設(she)計(ji)，對(dui)於(yu)存(cun)在(zai)多(duo)種(zhong)工(gong)作(zuo)模(mo)式(shi)的(de)應(ying)用(yong)來(lai)講(jiang)，則(ze)可(ke)能(neng)存(cun)在(zai)多(duo)個(ge)循(xun)環(huan)體(ti)，相(xiang)互(hu)之(zhi)間(jian)通(tong)過(guo)狀(zhuang)態(tai)標(biao)誌(zhi)來(lai)進(jin)行(xing)轉(zhuan)換(huan)。對(dui)於(yu)主(zhu)程(cheng)序(xu)體(ti)，一(yi)般(ban)情(qing)況(kuang)下(xia)主(zhu)要(yao)安(an)排(pai)如(ru)下(xia)的(de)模(mo)塊(kuai)：

 

** 計算程序：計算程序一般比較耗時
，因此堅決反對放在任何中斷中處理
，特別是乘除法運算;

 

** 實時性要求不高或沒有實時性要求的處理程序;

 

** 顯示傳輸程序：主要針對存在外部LED、LCD Driver的應用;

 

* 中斷處理程序：中斷程序主要用於處理實時性要求較高的任務和事件，如，外部突發性信號的檢測
，按鍵的檢測和處理
，定時計數
，LED顯xian示shi掃sao描miao等deng。一yi般ban情qing況kuang下xia

，中zhong斷duan程cheng序xu應ying盡jin可ke能neng保bao證zheng代dai碼ma的de簡jian潔jie和he短duan小xiao，對dui於yu不bu需xu要yao實shi時shi去qu處chu理li的de功gong能neng，可ke以yi在zai中zhong斷duan中zhong設she置zhi觸chu發fa的de標biao誌zhi，然ran後hou由you主zhu程cheng序xu來lai執zhi行xing具ju體ti的de事shi務wu――這一點非常重要，特別是對於低功耗
、低速的MCU來講，必須保證所有中斷的及時響應。

 

* 對於不同任務體的安排，不同的MCU其處理的方法也有所不同。例如，對於低速、低功耗的MCU(Fosc=32768Hz)應用
，考慮到此類項目均為手持式設備和采用普通的LCD顯示

，對按鍵的反應和顯示的反應要求實時性較高

，應此一般采用定時中斷的方式來處理按鍵的動作和數據的顯示;而對於高速的MCU，如Fosc>1MHz的應用

，由於此時MCU有足夠的時間來執行主程序循環體
，因此可以隻在相應的中斷中設置各種觸發標誌，並將所有的任務放在主程序體中來執行;

 

* 在MCU的程序設計中，還需要特別注意的一點就是：要(yao)防(fang)止(zhi)在(zai)中(zhong)斷(duan)和(he)主(zhu)程(cheng)序(xu)體(ti)中(zhong)同(tong)時(shi)訪(fang)問(wen)或(huo)設(she)置(zhi)同(tong)一(yi)個(ge)變(bian)量(liang)或(huo)數(shu)據(ju)的(de)情(qing)況(kuang)。有(you)效(xiao)的(de)預(yu)防(fang)方(fang)法(fa)是(shi)，將(jiang)此(ci)類(lei)數(shu)據(ju)的(de)處(chu)理(li)安(an)排(pai)在(zai)一(yi)個(ge)模(mo)塊(kuai)中(zhong)，通(tong)過(guo)判(pan)斷(duan)觸(chu)發(fa)標(biao)誌(zhi)來(lai)決(jue)定(ding)是(shi)否(fou)執(zhi)行(xing)該(gai)數(shu)據(ju)的(de)相(xiang)關(guan)操(cao)作(zuo);而在其他的程序體中(主要是中斷)，對需要進行該數據的處理的地方隻設置觸發的標誌。――這可以保證數據的執行是可預知和唯一的。