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单片机开发技巧


作者:丰日科技 时间:2020-07-13 浏览:52


一、单片机应用特点
 
单片机拥有以下几种应用特点:(1)拥有良好的集成度;(2)单片机自身体积较小;(3)单片机拥有强大的控制功能,同时运行电压比较低;(4)单片机拥有简易携带等优势,同时性价比较高。单片机主要应用于下面几种领域当中,分别是:自动化办公、机电一体化、尖端武器和国防军事领域、航空航天领域、汽车电子设备、医用设备领域、商业营销设备、计算机通讯、家电领域、日常生活和实时控制领域等。
 
二、单片机开发技巧
 
2.1抑制程序BUG
 
控制程序BUG对于单片机开发具有重要的影响,在单片机程序中发生错误代码等问题时,就会对单片机的运行流程与工作路径产生重要的影响,严重时可能还会降低单片机使用性能,并对整个工作状态产生不好的影响,为此需要加强对单片机研发工作的重视。在编程工作中,应该考虑到超范围管理下的各种参数,即各种物理参数。在系统运行过程中,主要的输入内容就是物理参数,也是系统核心内容。物理参数主要可以分成4个部分:过程参数、资源参数、结果参数和激励参数。参数主要是系统内部功能单元、器件、电路等单元中的资源,比如堆叠深度、存储单元的长度、记忆体容量等,应用参数主要是一些功能单元和单片机的使用条件。而过程参数主要是指系统运行发展过程中各种参数变化状态。上述参数也是程序系统运行过程中的主要参数。需要严谨对待,可以处理各种参数,从而使程序中的BUG数量保持最低的状态。
 
2.2提升C语言编程效率
 
单片机在发展初期都是利用汇编语言制作程序,是一种低级语言,比较符合硬件的运行状态,能够在发展初期支持单片机的小型控制功能,但是随着单片机复杂程度的不断提高,汇编就显得比较麻烦,同时开发效率也相继下降,为此发展到现在大部分领域开始用C语言取代汇编方法。怎样合理地利用C语言进行编程、开发单片机也是未来发展过程中需要进行重点研究的内容。在利用C语言进行编程的过程中,要想进一步提高编程效率,就要熟练掌握C语言编译器,掌握所有C语言编译所对应的语句行数,如此能够更加准确地了解编程效率。在日后编程过程中,能够灵活利用拥有高效率的编程语句。不同厂家生产出来的编译器拥有一定的差异,因此,其编译效率也存在较大的差距。在遇到较为复杂的开发项目和时间较为紧张的状态下就可以使用C语言进行编程,但用C语言编程的前提条件之一就是充分了解C编译器和MCU系统中的C语言,注意编译系统中所支持的算法类型和数据类型。
 
2.3提高单片机抗干扰性
 
单片机中的防干扰最为有效的方法就是将干扰源彻底去除,并将干扰路径彻底隔断。抑制干扰源其实就是尽量减小干扰源中的di/dt,du/dt,是进行抗干扰设计过程中的基础性原则,降低干扰源中的du/dt主要可以通过将屯容并连到干扰源两端位置来实现。降低干扰源中的di/dt则是将电阻或是电感串联到干扰源回路当中,或者是通过增添二设置极管实现目标,上述几种方法都是通过硬件电路来实现,不但能够促进硬件系统中抗干扰能力的有效提升,同时还拥有可靠性强、节省硬件资源、设计灵活等优势,逐渐受到人们的广泛关注。在单片机使用过程中,最为常见的干扰问题就是复位,而其中的程序跑飞也可以通过看门狗或是软件陷阱帮助程序复位。因此,在单片机的软件抗干扰问题中,最为主要的工作就是让其重新回到复位状态。正常情况下,会有部分标志寄存器,能够辅助判断具体的复位原因。还可以将部分标志埋藏在RAM中,每次进行程序复位的过程中,可以通过标志判断各种复位原因,同时还能结合具体的标志跳转到对应程序内部。如此还能让程序保持一种连续性的运行状态,用户在应用过程中也无法发现程序是否被重新复位过。假如失控程序陷入死循环状态,可以通过看门狗技术帮助程序从死循环问题中逃离出来。通过对程序循环时间进行不断检测,在发现循环时间超出程序规定范围时,就可以认定系统已经进入到一种死循环的状态,为此需要科学处理其中的出错问题。看门狗技术可以通过软硬件两种形式实现。在工业领域应用过程中,一旦发生严重的干扰现象就会对破坏控制字,中断所有关闭,那么系统就不能定时喂狗,导致电路失效,但是通过软件看门狗能够帮助彻底解决这一问题。
 
2.4测试系统运行状态
 
在完成单片机系统设计工作时,针对不同种类的单片机产品可以使用不同的方法进行测试。但其中存在必须测试的内容,包括测试单片机自身功能的完善性、掉电测试和上电测试、EFT测试与ESD测试,以及老化测试等。在某些条件下还可以模拟人为操作,从而预测各种故障问题。比如在通过衣物或是人体等摩擦单片机的接触端口,测量单片机抗静电能力,通过大功率电钻接近单片机系统,测量单片机的电磁抗干扰性能。
 
三、单片机有效应用
 
3.1单片机使用寿命
 
寿命主要指以下2方面:单片机开发产品拥有良好的稳定性和较长的使用寿命,可以长时间稳定运行10年或是20多年;与微处理器相比拥有较长的使用寿命。随着半导体技术的不断提高,MPU更新换代速度的不断提升,部分已经成功上市,同时年龄较小的CPU核心同样会随着I/O模块的发展而不断丰富,生存周期较长。随着新型CPU产品的出现,单片机领域也不断扩展,用户选择余地也相继增加。目前单片机的主要发展趋势就是32位、16位和8位单片机的共同进步。最初单片机主要是从8位开始的,随着多媒体技术、互联网技术和移动通讯技术的发展,32位单片机逐渐发展起来。比如32位的CPU单片机Mororola68k曾经就实现过八千万枚的销量,而16位单片机的发展从产量和品种两种层面上看也有着巨大的进步,呈现出增长的态势。
 
3.2单片机运行速度
 
MUP发展中的主要是不断提升速度,主要是以时钟频率为主要标志,时钟频率逐渐增高。但是单片机却和MUP存在一定的差异,为了进一步提升单片机的抗干扰能力,减少噪音影响,单片机在发展过程中逐渐开始从降低时钟频率入手,为此不惜降低运算效率。从单片机内部系统入手,改变内在时序,在不提升时钟频率的基础上,进一步提高了单片机的运算速度。
 
3.3单片机高可靠性和低噪音技术
 
首先是EFT技术属于抗干扰技术,主要是振荡电路中的正弦信号被外部的环境所影响时,其所发出的波形就叠加各种毛刺信号,而人们在处理过程中也经常利用施密特电路进行整形,随后电路振荡毛刺就会变成触发信号干扰的时钟,交替利用RC滤波电路和施密特电路能够有效消除毛刺作用,让影响失效,促进系统时钟信号的顺利传输。进一步提升单片机稳定性。其次是驱动技术和低噪音的布线技术,传统单片机通常是将地线和电源设置在电路外壳中的对称引脚位置,大都是在右上左下、左上右下两部分对称位置中,如此让电源噪音顺利穿过整个芯片,干扰单片机内部电路。大部分单片机都将电源引脚与地线设置在两个相邻引脚中,这样能够有效减少穿过整个芯片的电流,同时还能在印刷电路板中设置去耦电容,进一步减少噪声影响。
 
3.4单片机的掩膜与OTP
 
OTP属于一次性输入的单机片,过去将投产掩膜的单片机当作单片机产品成熟的标志,因为掩膜拥有相应的生产周期,同时OTP型号的单片机价格也不断降低,因此通过OTP进行产品制造逐渐成为近几年的发展趋势。与掩膜方式比较起来,拥有风险小、生产周期短等优势。在社会发现新时期,OTP型号的单片机需求量也不断上涨。为了满足市场中不断上涨的需求量,逐渐使用再编程技术进行生产。针对编程的OTP芯片可以使用表面贴技术或是裸片技术,先将其焊接到印刷板中,随后通过单片机中引出的时钟线、串行数据和编程线等进行单片机编程工作,能够有效地解决批量制作OTP芯片过程中所发生的芯片写入器不良接触问题,促进OTP裸片的广泛应用,减少生产成本。I/O线与编程线共同使用,不需要给单片机增加额外引脚。
 
总结
 
综上所述,随着时代的发展,单片机应成为计算机发展过程中不可或缺的存在,单片机的出现彻底改变了控制系统这能够的设计方法和设计思想。传统上需要利用数字电路或是模拟电路来实现的功能,目前可以利用软件方法以单片机为基础进行控制,这种软件取代硬件的控制技术也可以叫作微控制技术,在开发利用过程中,应该全面掌握相关技巧,提高控制效率,将单片机功用全面发挥出来。
 
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