單片機(jī)應(yīng)用編程技巧-FAQ
作者:末知 433
單片機(jī)應(yīng)用編程技巧
1. C語言和匯編語言在開發(fā)單片機(jī)時各有哪些優(yōu)缺點(diǎn)?
答:匯編語言是一種用文字助記符來表示機(jī)器指令的符號語言,是最接近機(jī)器碼的一種語言。其主要優(yōu)點(diǎn)是占用資源少、程序執(zhí)行效率高。但是不同的CPU,其匯編語言可能有所差異,所以不易移植。
C語言是一種結(jié)構(gòu)化的高級語言。其優(yōu)點(diǎn)是可讀性好,移植容易,是普遍使用的一種計算機(jī)語言。缺點(diǎn)是占用資源較多,執(zhí)行效率沒有匯編高。
對于目前普遍使用的RISC架構(gòu)的8bit MCU來說,其內(nèi)部ROM、RAM、STACK等資源都有限,如果使用C語言編寫,一條C語言指令編譯后,會變成很多條機(jī)器碼,很容易出現(xiàn)ROM空間不夠、堆棧溢出等問題。而且一些單片機(jī)廠家也不一定能提供C編譯器。而匯編語言,一條指令就對應(yīng)一個機(jī)器碼,每一步執(zhí)行什幺動作都很清楚,并且程序大小和堆棧調(diào)用情況都容易控制,調(diào)試起來也比較方便。所以在單片機(jī)開發(fā)中,我們還是建議采用匯編語言比較好。
如果對單片機(jī)C語言有興趣,HOLTEK的單片機(jī)就有提供C編譯器,可以到HOLTEK的網(wǎng)站(www.holtek.com.cn)免費(fèi)下載使用。
2. C或匯編語言可以用于單片機(jī),C++能嗎?
答:在單片機(jī)開發(fā)中,主要是匯編和C,沒有用C++的。
3. 搞單片機(jī)開發(fā),一定要會C嗎?
答:匯編語言是一種用文字助記符來表示機(jī)器指令的符號語言,是最接近機(jī)器碼的一種語言。其主要優(yōu)點(diǎn)是占用資源少、程序執(zhí)行效率高。但是不同的CPU,其匯編語言可能有所差異,所以不易移植。
對于目前普遍使用的RISC架構(gòu)的8bit MCU來說,其內(nèi)部ROM、RAM、STACK等資源都有限,如果使用C語言編寫,一條C語言指令編譯后,會變成很多條機(jī)器碼,很容易出現(xiàn)ROM空間不夠、堆棧溢出等問題。而且一些單片機(jī)廠家也不一定能提供C編譯器。而匯編語言,一條指令就對應(yīng)一個機(jī)器碼,每一步執(zhí)行什么動作都很清楚,并且程序大小和堆棧調(diào)用情況都容易控制,調(diào)試起來也比較方便。所以在資源較少單片機(jī)開發(fā)中,我們還是建議采用匯編語言比較好。
而C語言是一種編譯型程序設(shè)計語言,它兼顧了多種高級語言的特點(diǎn),并具備匯編語言的功能。C語言有功能豐富的庫函數(shù)、運(yùn)算速度快、編譯效率高、有良好的可移植性,而且可以直接實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)硬件的控制。C語言是一種結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計語言,它支持當(dāng)前程序設(shè)計中廣泛采用的由頂向下結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計技術(shù)。此外,C語言程序具有完善的模塊程序結(jié)構(gòu),從而為軟件開發(fā)中采用模塊化程序設(shè)計方法提供了有力的保障。因此,使用C語言進(jìn)行程序設(shè)計已成為軟件開發(fā)的一個主流。用C語言來編寫目標(biāo)系統(tǒng)軟件,會大大縮短開發(fā)周期,且明顯地增加軟件的可讀性,便于改進(jìn)和擴(kuò)充,從而研制出規(guī)模更大、性能更完備的系統(tǒng)。
綜上所述,用C語言進(jìn)行單片機(jī)程序設(shè)計是單片機(jī)開發(fā)與應(yīng)用的必然趨勢。所以作為一個技術(shù)全面并涉足較大規(guī)模的軟件系統(tǒng)開發(fā)的單片機(jī)開發(fā)人員最好能夠掌握基本的C語言編程。
4. 當(dāng)開發(fā)一個較復(fù)雜而又開發(fā)時間短的項(xiàng)目時,用C還是用匯編開發(fā)好?
答:對于復(fù)雜而開發(fā)時間緊的項(xiàng)目時,可以采用C語言,但前提是要求對該MCU系統(tǒng)的C語言和C編譯器非常熟悉,特別要注意該C編譯系統(tǒng)所能支持的數(shù)據(jù)類型和算法。雖然C語言是最普遍的一種高級語言,但不同的MCU廠家其C語言編譯系統(tǒng)是有所差別的,特別是在一些特殊功能模塊的操作上。如果對這些特性不了解,那調(diào)試起來就有的煩了,到頭來可能還不如用匯編來的快。
5. 在教學(xué)中要用到8088和196芯片單片機(jī)教材,請問那里可以找到關(guān)于這方面的書或資料?
答:有關(guān)這方面的教材,大學(xué)里常用的一本是《IBM-PC匯編語言程序設(shè)計》清華大學(xué)出版社出版的,在網(wǎng)上以及書店都是可以找到的,另外網(wǎng)上還可以搜索到很多其他的教材如:《微機(jī)原理及匯編語言教程》(楊延雙 張曉冬 等編著 )和《16/32 位微機(jī)原理、匯編語言及接口技術(shù)》(作者: 鐘曉捷 陳濤 ,機(jī)械工業(yè)出版社 出版)等,可以在較大型的科技書店里查找或者直接從網(wǎng)上訂購。
6. 初學(xué)者到底是應(yīng)該先學(xué)C還是匯編?
答:對于單片機(jī)的初學(xué)者來說,應(yīng)該從匯編學(xué)起。因?yàn)閰R編語言是最接近機(jī)器碼的一種語言,可以加深初學(xué)者對單片機(jī)各個功能模塊的了解,從而打好扎實(shí)的基礎(chǔ)。
7. 我是一名武漢大學(xué)電子科技大3的學(xué)生,學(xué)了電子線路、數(shù)字邏輯、匯編和接口、C語言,但是總是感覺很迷茫,覺好象什么都不會。怎么辦?
答:大學(xué)過程是一個理論過程,實(shí)踐的機(jī)會比較少,往往會造成理論與實(shí)踐相脫節(jié),這是國內(nèi)大學(xué)教育系統(tǒng)的通病,不過對于學(xué)生來說切不可好高騖遠(yuǎn)。一般從大三會開始接觸到一些專業(yè)課程,電子相關(guān)專業(yè)會開設(shè)相關(guān)的單片機(jī)應(yīng)用課程并且會有簡單的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,那么要充分把握實(shí)驗(yàn)課的機(jī)會,多多地實(shí)際上機(jī)操作練習(xí)。平時可以多看看相關(guān)的電子技術(shù)雜志網(wǎng)站,看看別人的開發(fā)經(jīng)驗(yàn),硬件設(shè)計方案以及他人的軟件設(shè)計經(jīng)驗(yàn)。有可能的話,還可以參加一些電子設(shè)計大賽,借此機(jī)會2--3個人合作做一個完整系統(tǒng),會更有幫助。到了大四畢業(yè)設(shè)計階段,也可以選擇相關(guān)的課題作些實(shí)際案例增長經(jīng)驗(yàn)。做什么事情都有個經(jīng)驗(yàn)的積累過程,循序漸進(jìn)。
8. 請問作為學(xué)生,如何學(xué)好單片機(jī)?
答:學(xué)習(xí)好單片機(jī),最主要的是實(shí)踐,在實(shí)踐中增長經(jīng)驗(yàn)。在校學(xué)生的話,實(shí)踐機(jī)會的確會比較少,但是有機(jī)會的話,可以畢業(yè)實(shí)習(xí)選擇相關(guān)的課題,這樣就可以接觸到實(shí)際的項(xiàng)目。而且如果單片機(jī)微機(jī)原理是一門主課的話,相信學(xué)校會安排比較多的實(shí)踐上機(jī)機(jī)會。有能力的話,可以找一些相關(guān)兼職工作做做,會更有幫助。而且單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用需要軟硬件結(jié)合,所以不能只滿足于編程技巧如何完美,平時也要注意硬件知識的積累,多上上電子論壇網(wǎng)站,買一些相關(guān)雜志??赡艿脑?,可以到電子市場去買一些小零件,自己搭一個小系統(tǒng)讓它工作起來。
HOTLEK的單片機(jī)是RISC結(jié)構(gòu)的8位單片機(jī),它可以廣泛應(yīng)用在家用電器、安全系統(tǒng)、掌上游戲等方面。大概來說可以分成I/O型單片機(jī)、LCD型單片機(jī)、A/D型單片機(jī)、A/D with LCD型單片機(jī)等等。
9. 如何才能才為單片機(jī)的高手???
答:要成為單片機(jī)高手,應(yīng)該多實(shí)踐,時常關(guān)注單片機(jī)的發(fā)展趨勢;經(jīng)常上一些相關(guān)網(wǎng)站,從那里可以找到許多有用的資料。
10. 女性是否適合單片機(jī)軟件編程這個行業(yè)?
答:要根據(jù)自己的興趣,配合自己對軟件編程的耐性,男女皆適合這個行業(yè)。
11. Holtek的數(shù)據(jù)手冊在哪里下載?
答:如果對Holtek的IC感興趣的話,相應(yīng)的數(shù)據(jù)手冊可以到網(wǎng)站上http://www.holtek.com.cn/products/index.htm去選IC資料下載。
12. 8位機(jī)還能延續(xù)多久!
答:以現(xiàn)在MCU產(chǎn)品主力還是在8位領(lǐng)域,主要應(yīng)用于汽車應(yīng)用、消費(fèi)性電子、電腦及PC周邊、電信與通訊、辦公室自動化、工業(yè)控制等六大市場,其中車用市場多在歐、美地區(qū),而亞太地區(qū)則以消費(fèi)性電子為主, 并以量大低單價為產(chǎn)品主流,目前16位MCU與8位產(chǎn)品,還有相當(dāng)幅度的價差,新的應(yīng)用領(lǐng)域也仍在開發(fā),業(yè)界預(yù)計,至少在2005年前8位的MCU仍是MCU產(chǎn)品的主流。
13. 學(xué)習(xí)ARM及嵌入式系統(tǒng)是否比學(xué)習(xí)其它一般單片機(jī)更有使用前景?對于一個初學(xué)者應(yīng)當(dāng)具備哪些相關(guān)知識?
答:一般在8位單片機(jī)與ARM方面的嵌入式系統(tǒng)是有層次上的差別,ARM適用于系統(tǒng)復(fù)雜度較大的高級產(chǎn)品,如PDA、手機(jī)等應(yīng)用。而8位單片機(jī)因架構(gòu)簡單,硬件資源相對較少,適用于一般的工業(yè)控制、消費(fèi)性家電等等。對于一個單片機(jī)方面的軟件編程初學(xué)者,應(yīng)以HOLTEK系列或8051等8位單片機(jī)來做入門練習(xí)。而初學(xué)者應(yīng)當(dāng)具備軟件編程相關(guān)知識,單片機(jī)一般軟件編程是以匯編語言為主,各家有各家的語法,但大都以RISC的MCU架構(gòu)為主,其中 RISC (Reduced Instruction Set Computer) 代表MCU的所有指令。都是利用一些簡單的指令組成的,簡單的指令代表 MCU 的線路可以盡量做到最佳化,而提高執(zhí)行速率。另外初學(xué)者要具備單片機(jī)I/O接口的應(yīng)用知識,這在于周邊應(yīng)用電路及各種元器件的使用,須配合自己所學(xué)的電子學(xué)及電路學(xué)等。
14. 符合44PIN的80系列8位單片機(jī)的MCU有哪些?
答:符合44PIN的80系列8位單片機(jī)有Z8674312FSC、Z86E2112FSC、Z86E2116FSC。
15. 請介紹一下MCU的測試方法。
答: MCU從生產(chǎn)出來到封裝出貨的每個不同的階段會有不同的測試方法,其中主要會有兩種:中測和成測。
所謂中測即是WAFER的測試,它會包含產(chǎn)品的功能驗(yàn)證及AC、DC的測試。項(xiàng)目相當(dāng)繁多,以HOLTEK產(chǎn)品為例最主要的幾項(xiàng)如下:
接續(xù)性測試:檢測每一根I/OPIN內(nèi)接的保護(hù)用二極管是否功能無誤。
功能測試:以產(chǎn)品設(shè)計者所提供測試資料(TEST PATTERN)灌入IC,檢查其結(jié)果是否與當(dāng)時SIMULATION時狀態(tài)一樣。
STANDBY電流測試:測量IC處于HALT模式時即每一個接點(diǎn)(PAD)在1態(tài)0態(tài)或Z態(tài)保持不變時的漏電流是否符合最低之規(guī)格。
耗電測試:整顆IC的靜態(tài)耗電與動態(tài)耗電。
輸入電壓測試:測量每個輸入接腳的輸入電壓反應(yīng)特性。
輸出電壓測試:測量每個輸出接腳的輸出電壓位準(zhǔn)。
相關(guān)頻率特性(AC)測試,也是通過外灌一定頻率,從I/O口來看輸出是否與之匹配。
為了保證IC生產(chǎn)的長期且穩(wěn)定品質(zhì),還會做產(chǎn)品的可靠性測試,這些測試包括ESD測試,LATCH UP測試,溫度循環(huán)測試,高溫貯存測試,濕度貯存測試等。
成測則是產(chǎn)品封裝好后的測試,即PACKAGE測試。即是所有通過中測的產(chǎn)品封裝后的測試,方法主要是機(jī)臺自動測試,但測試項(xiàng)目仍與WAFER TEST相同。PACKAGE TEST的目的是在確定IC在封裝過程中是否有任何損壞。
16. 能否利用單片來檢測手機(jī)電池的充放電時間及充放電時的電壓電流變化,并利用一個I/O端口使檢測結(jié)果在電腦上顯示出來?
答:目前市場上的各類智能充電器,大部分都采用MCU進(jìn)行充電電流和電壓的控制。至于要在電腦上顯示,好象并不實(shí)用,可能只有在一些專門的電池檢測儀器中才會用到;對于一般的手機(jī)用戶來說,誰會在充電時還需要用一臺電腦來做顯示呢?要實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與電腦的連接,最簡單的方式就是采用串口通訊,但需要加一顆RS-232芯片。
17. 在ARM編程中又應(yīng)當(dāng)如何?
答:就以嵌入式系統(tǒng)觀念為例,一般嵌入式處理器可以分為三類:嵌入式微處理器、嵌入式微控制器、嵌入式DSP(Digital Signal Processor)。
嵌入式微處理器就是和通用計算機(jī)的微處理器對應(yīng)的CPU。在應(yīng)用中,一般是將微處理器裝配在專門設(shè)計的電路板上,在母板上只保留和嵌入式相關(guān)的功能即可,這樣可以滿足嵌入式系統(tǒng)體積小和功耗低的要求。目前的嵌入式處理器主要包括:PowerPC、Motorola 68000、ARM系列等等。
嵌入式微控制器又稱為單片機(jī),它將CPU、存儲器(少量的RAM、ROM或兩者都有)和其它接口I/O封裝在同一片集成電路里。常見的有HOLTEK MCU系列、Microchip MCU系列及8051等。
嵌入式DSP專門用來處理對離散時間信號進(jìn)行極快的處理計算,提高編譯效率和執(zhí)行速度。在數(shù)字濾波、FFT(Fast Fourier Transform)、頻譜分析、圖像處理的分析等領(lǐng)域,DSP正在大量進(jìn)入嵌入式市場。
18. MCU在射頻控制時,MCU的時鐘(晶振)、數(shù)據(jù)線會輻射基頻或基頻的倍頻,被低噪放LNA放大后進(jìn)入混頻,出現(xiàn)帶內(nèi)的Spur,無法濾除。除了用layout、選擇低輻射MCU的方法可以減少一些以外,還有什么別的方法?
答:在設(shè)計高頻電路用電路板有許多注意事項(xiàng),尤其是GHz等級的高頻電路,更需要注意各電子組件pad與印刷pattern的長度對電路特性所造成的影響。最近幾年高頻電路與數(shù)位電路共享相同電路板,構(gòu)成所謂的混載電路系統(tǒng)似乎有增加的趨勢,類似如此的設(shè)計經(jīng)常會造成數(shù)位電路動作時,高頻電路卻發(fā)生動作不穩(wěn)定等現(xiàn)象,其中原因之一是數(shù)位電路產(chǎn)生的噪訊,影響高頻電路正常動作所致。為了避免上述問題除了設(shè)法分割兩電路block之外,設(shè)計電路板之前充分檢討設(shè)計構(gòu)想,才是根本應(yīng)有的手法,基本上設(shè)計高頻電路用電路板必需掌握下列三大原則:
高質(zhì)感。
不可取巧。
不可倉促搶時間。
以下是設(shè)計高頻電路板的一些建議:
(1)印刷pattern的長度會影響電路特性。尤其是傳輸速度為GHz高速數(shù)位電路的傳輸線路,通常會使用strip line,同時藉由調(diào)整配線長度補(bǔ)正傳輸延遲時間,其實(shí)這也意味著電子組件的設(shè)置位置對電路特性具有絕對性的影響。
(2)Ground作大better。銅箔面整體設(shè)置ground層,而連接via的better ground則是高頻電路板與高速數(shù)位電路板共同的特征,此外高頻電路板最忌諱使用幅寬細(xì)窄的印刷pattern描繪ground。
(2)電子組件的ground端子,以最短的長度與電路板的ground連接。具體方法是在電子組件的ground端子pad附近設(shè)置via,使電子組件能以最短的長度與電路板的ground連接。
(3)信號線作短配線設(shè)計。不可任意加大配線長度,盡量縮短配線長度。
(4)減少電路之間的結(jié)合。尤其是filter與amplifier輸出入之間作電路分割非常重要,它相當(dāng)于audio電路的cross talk對策。
(5)MCU回路Layout考量:震蕩電路僅可能接近IC震蕩腳位;震蕩電路與VDD & VSS保持足夠的距離;震蕩頻率大于1MHz時不需加 osc1 & osc2 電容;電源與地間要最短位置并盡量拉等寬與等距的線,于節(jié)點(diǎn)位置加上104/103/102等陶瓷電容。
19. Intel系列的96單片機(jī)80c196KB開發(fā)系統(tǒng)時,都有那些注意事項(xiàng)?
答:一個即時系統(tǒng)的軟體由即時操作系統(tǒng)加上應(yīng)用程序構(gòu)成。應(yīng)用程序與作業(yè)系統(tǒng)的接口通過系統(tǒng)調(diào)用來實(shí)現(xiàn)。用80C196KB作業(yè)系統(tǒng)的MCU,只能用內(nèi)部RAM作為TCB和所有系統(tǒng)記憶體(含各種控制表)以及各個任務(wù)的工作和資料單元。因此一定要注意以下幾點(diǎn):
(1)對各個任務(wù)分配各自的堆迭區(qū),該堆迭區(qū)既作為任務(wù)的工作單元,也作為任務(wù)控制塊的保護(hù)單元。
(2)系統(tǒng)的任務(wù)控制塊只存放各任務(wù)的堆迭指標(biāo),而任務(wù)的狀態(tài)均存放于任務(wù)椎棧中。在一個任務(wù)退出運(yùn)行時,通過中斷把它的狀態(tài)進(jìn)棧,然后把它的堆迭指標(biāo)保存于系統(tǒng)的TCB中;再根據(jù)優(yōu)先取出優(yōu)先順序最高的已就緒任務(wù)的堆迭指標(biāo)SP映象值送入SP中;最后執(zhí)行中斷返回指令轉(zhuǎn)去執(zhí)行新任務(wù)。
(3)各任務(wù)的資料和工作單元盡量用堆迭實(shí)現(xiàn),這樣可以允許各任務(wù)使用同一個子程序。使用堆迭實(shí)現(xiàn)參數(shù)傳遞并作為工作單元,而不使用絕對地址的RAM,可實(shí)現(xiàn)可重入子程序。該子程序既可為各個任務(wù)所調(diào)用,也可實(shí)現(xiàn)遞回調(diào)用。
20. 在demo板上采樣電壓時,不穩(wěn)定,采樣結(jié)果有波動,如何消除?
答:一般來說,仿真器都是工作在一個穩(wěn)壓的環(huán)境(通常為5V)。如果用仿真器的A/D時,要注意其A/D參考電壓是由仿真器內(nèi)部給出,還是需要外部提供。A/D轉(zhuǎn)換需要一個連續(xù)的時鐘周期,所以在仿真時不能用單步調(diào)試的方法,否則會造成A/D采樣值不準(zhǔn)。至于A/D采樣不穩(wěn)定,可以在A/D輸入口加一電容,起到濾波作用;在軟件處理時采用中值濾波的方法。
21. 在車載DVD系統(tǒng)中,如何設(shè)計電子防震系統(tǒng)?
答:在車載DVD系統(tǒng),最好選擇高檔DVD機(jī),因?yàn)楦邫nDVD機(jī)都采用電子防震系統(tǒng)(ADVANCEDESP),當(dāng)記憶緩沖區(qū)內(nèi)的讀數(shù)降低,先進(jìn)的電子防震設(shè)計會以雙速讀數(shù)系統(tǒng),做出比正常速度快兩倍的讀數(shù)速率,以減低噪聲,即使連續(xù)震蕩仍可避免跳線情況出現(xiàn),現(xiàn)在就說說什幺叫電子防震。簡單地說:電子防震就是一個信號的儲存--釋放過程,首先CD要先把信號進(jìn)行提前讀取,也就是我們見到機(jī)子的加速,再把信號儲存在RAM中,而我們在開防震的時候所聽到的就是經(jīng)過RAM的聲音,這樣就是它的過程。當(dāng)沒有防震時是由于信號是1比1讀取的,所以當(dāng)受到?jīng)_擊后,就會出現(xiàn)跳音。而當(dāng)開了防震時,機(jī)子受到?jīng)_擊后,由RAM釋放出來的聲音使音樂不停地播放,而與此同時,光頭迅速進(jìn)行復(fù)位檢索,當(dāng)檢索到信號后立即補(bǔ)充,所以不會出現(xiàn)跳音。大概的情況就是這樣。但是這樣還沒有滿足用家的要求,由于這種的方法帶來的時間短,通常只有3秒,所以跳音的機(jī)會還是蠻高,如果增大RAM又帶來造價的增高因?yàn)镽AM這東西價格較貴,尤其是質(zhì)量好的。
22. 在電子防震技術(shù)中,有那些IC或器件可供選擇?
答:在電子防震技術(shù)中,最重要的技術(shù)之一要數(shù)是RAM技術(shù),而一直以來都是因?yàn)樗某杀締栴},所以防震時間都一直不能增加,也就是說RAM本身就有限制,RAM的容量越大,造價就越高。而許多廠家就如何在RAM的限制里得到最大限度的記憶時間展開了開發(fā)研究。
23. 如何進(jìn)行編程可以減少程序的bug?
答:在此提供一些建議,因系統(tǒng)中實(shí)際運(yùn)行的參數(shù)都是有范圍的。系統(tǒng)運(yùn)行中要考慮的超范圍管理參數(shù)有:
物理參數(shù)。這些參數(shù)主要是系統(tǒng)的輸入?yún)?shù),它包括激勵參數(shù)、采集處理中的運(yùn)行參數(shù)和處理結(jié)束的結(jié)果參數(shù)。合理設(shè)定這些邊界,將超出邊界的參數(shù)都視為非正常激勵或非正?;貞?yīng)進(jìn)行出錯處理。
資源參數(shù)。這些參數(shù)主要是系統(tǒng)中的電路、器件、功能單元的資源,如記憶體容量、存儲單元長度、堆迭深度。在程序設(shè)計中,對資源參數(shù)不允許超范圍使用。
應(yīng)用參數(shù)。這些應(yīng)用參數(shù)常表現(xiàn)為一些單片機(jī)、功能單元的應(yīng)用條件。如E2PROM的擦寫次數(shù)與資料存儲時間等應(yīng)用參數(shù)界限。
過程參數(shù)。指系統(tǒng)運(yùn)行中的有序變化的參數(shù)。
在上述參數(shù)群對一程序編寫者而言,須養(yǎng)成良好習(xí)慣,在程序的開頭,有順序的用自己喜歡文字參數(shù)對應(yīng)列表來替代,然后用自己定義的文字參數(shù)來編寫程序,這樣在做程序的修改及維護(hù)時只在程序的開頭做變動即可,不用修改到程序段,才比較容易且不會出錯。
24. 有人認(rèn)為單片機(jī)將被ARM等系列結(jié)構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)所取代。單片機(jī)的生命期還有多長?
答:因?yàn)?位單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)的ARM在功能結(jié)構(gòu)和單價的差異,故應(yīng)用層次上就有很大的不同。 ARM適用于系統(tǒng)復(fù)雜度較大的高級產(chǎn)品,如PDA、手機(jī)等應(yīng)用。 而8位單片機(jī)因架構(gòu)簡單,硬件資源相對較少,適用于一般的工業(yè)控制,消費(fèi)性家電……等等。評估單片機(jī)近期是否會給ARM取代,要觀察兩個因素:
芯片成本
因ARM的工作頻率較高,電路較龐大,所需的芯片制造工藝要求在0。25U以上,成本較高。8位單片機(jī)工作頻率相對較低,電路較小,所需的芯片制造工藝在0。5U 即可,成本較低。
功能定位
ARM的功能較單片機(jī)強(qiáng),但兩者定位不同。就如現(xiàn)階段不會有人用ARM去作一個簡單的工業(yè)定時開關(guān)。當(dāng)然,如果兩者單價相同也無不可,但現(xiàn)實(shí)是有很大的單價差距。
至于將來,因芯片制造成本會不斷下降,上述的成本差異影響愈來愈少!但我估計在往后5年單片機(jī)仍有價格優(yōu)勢,仍能存活!但ARM是否會精簡架構(gòu),降低成本,搶奪低階市場?我想可能性不大,ARM應(yīng)該會向上發(fā)展。同樣,單片機(jī)也只能向上發(fā)展,如16位,高功能……等。 原因就是因?yàn)樾酒圃旃に囘M(jìn)步太快。壓迫芯片設(shè)計往高集成發(fā)展。
25. 在單片機(jī)C編成時,如何才能使生成的代碼具有和匯編一樣的效率?
答:如果是使用C語言編程時,不太可能生成的代碼具有1:1和匯編一樣的效率。
C語言命令要被硬件識別并執(zhí)行,必須通過編譯器編譯。編譯器分為前端、中端、后端。前端與各種計算機(jī)語言寫的程序打交道,后端與處理器的基本指令集接軌。所以如果使用C編程時,要達(dá)到最高的效率,最好能夠很了解所使用的C編譯器。先試驗(yàn)一下每條C語言編譯以后對應(yīng)的匯編語言的語句行數(shù),這樣就可以很明確的知道效率。在今后編程的時候,使用編譯效率最高的語句,這樣就能確保單片機(jī)C編程的時候同樣的功能不同的C程序,編譯效率最高。但是各家的C編譯器都會有一定的差異,優(yōu)秀的嵌入式系統(tǒng)C編譯器代碼長度和執(zhí)行時間僅比以匯編語言編寫的同樣功能程度長5-20%,所以不同廠家的C編譯器的編譯效率也會有所不同。
26. ARM單片機(jī)和哪種內(nèi)核的單片機(jī)比較接近?
答:嚴(yán)格的說,ARM不是單片機(jī),是一個嵌入式的實(shí)時操作系統(tǒng)。ARM(Advanced RISC Machines)是微處理器行業(yè)的一家知名企業(yè),設(shè)計了大量高性能、廉價、耗能低的RISC處理器、相關(guān)技術(shù)及軟件。ARM將其技術(shù)授權(quán)給世界上許多著名的半導(dǎo)體、軟件和OEM廠商,每個廠商得到的都是一套獨(dú)一無二的ARM相關(guān)技術(shù)及服務(wù)。所以市場上像Intel、IBM、LG半導(dǎo)體、NEC、SONY、菲利浦和國半這樣的大公司都有ARM系列,現(xiàn)在不存在什幺ARM單片機(jī)和哪種內(nèi)核的單片機(jī)比較接近的問題。而且由于廠家購買內(nèi)核后會根據(jù)自己芯片應(yīng)用方向的不同,自行添加不同的外掛功能模塊,所以,同樣內(nèi)核的芯片其提供的功能是不同的。
27. 從51轉(zhuǎn)到ARM會有困難嗎?
答:從51轉(zhuǎn)到ARM,其實(shí)編程之類的原理都是一樣的,但是要注意的是ARM是一個RISC的架構(gòu),在ARM的應(yīng)用開放源代碼的程序很多,要想提高自己,就要多看別人的程序,linux,uc/os-II等等這些都是很好的源碼。
28. 我學(xué)過MCS51單片機(jī)教材,很有興趣,但缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),手頭沒有任何道具可供演練,資金又有限,請問該怎么辦?
答:在沒有任何條件進(jìn)行實(shí)踐時,如果真的有興趣,可以下載一些具有軟件仿真功能仿真軟件進(jìn)行一些編程,像一些做得比較好的51仿真軟件應(yīng)該具有這種功能。HOLTEK的仿真軟件HT-IDE3000也具有相應(yīng)的功能,同時它還具有LCD軟件仿真,周邊電路的軟件仿真。有興趣的話,也可以去免費(fèi)下載使用:http://www.holtek.com.cn/tech/tool/ide.htm。同時可以到一些電子市場去購買一些簡單器件自己練習(xí)搭一下電路以加強(qiáng)硬件方面的知識。
29. 如果已經(jīng)有了針對某MCU的C實(shí)現(xiàn)的某個算法,保持框架不變,對核心的部分用匯編優(yōu)化,有沒有一些比較通用的原則?
答:每個人的編程都有自己的風(fēng)格與習(xí)慣,如果要利用別人的程序,在其中修修改改,如果他的程序并沒有很好的模塊化的話,建議最好不要這幺做,否則本來預(yù)期達(dá)到事倍功半,說不定反而事半功倍了。要參考他人的程序當(dāng)然可以,但是首要是要看懂并理解他人程序的算法精髓,而不是在他的基礎(chǔ)上打補(bǔ)丁。而關(guān)于算法方面的優(yōu)化,可以購買一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的書籍,上面有比較詳細(xì)的說明。
30. 如果準(zhǔn)備估計一個算法的MIPS,有什么好的途徑?
答:算法的運(yùn)行時間是指一個算法在計算機(jī)上運(yùn)算所花費(fèi)的時間。它大致等于計算機(jī)執(zhí)行簡單操作(如賦值操作,比較操作等)所需要的時間與算法中進(jìn)行簡單操作次數(shù)的乘積。通常把算法中包含簡單操作次數(shù)的多少叫做算法的時間復(fù)雜性。它是一個算法運(yùn)行時間的相對量度,一般用數(shù)量級的形式給出。度量一個程序的執(zhí)行時間通常有兩種方法:
一種是事后統(tǒng)計的方法。因?yàn)楹芏嘤嬎銠C(jī)內(nèi)部都有計時功能,不同算法的程序可通過一組或若干組相同的統(tǒng)計數(shù)據(jù)以分辨優(yōu)劣。但這種方法有兩個缺陷:一是必須先運(yùn)行依據(jù)算法編制的程序;二是所得時間的統(tǒng)計量依賴于計算機(jī)的硬件、軟件等環(huán)境因素,有時容易掩蓋算法本身的優(yōu)劣。因此人們常常采用另一種事前分析估算的方法。
一種是事前分析估算的方法。一個程序在計算機(jī)上運(yùn)行時所消耗的時間取決于下列因素:
(1)依據(jù)的算法選用何種策略;
(2)問題的規(guī)模。例如求100以內(nèi)還是1000以內(nèi)的素數(shù);
(3)書寫程序的語言。對于同一個算法,實(shí)現(xiàn)語言的級別越高,執(zhí)行效率就越低;
(4)編譯程序所產(chǎn)生的機(jī)器代碼的質(zhì)量。這個跟編譯器有關(guān);
(5)機(jī)器執(zhí)行指令的速度。
顯然,同一個算法用不同的語言實(shí)現(xiàn),或者用不同的編譯程序進(jìn)行編譯,或者在不同的計算機(jī)上運(yùn)行時,效率均不相同。這表明使用絕對的時間單位衡量算法的效率是不合適的。撇開這些與計算機(jī)硬件、軟件有關(guān)的因素,可以認(rèn)為一個特定算法"運(yùn)行工作量"的大小,只依賴于問題的規(guī)模(通常用整數(shù)量n表示),或者說,它是問題規(guī)模的函數(shù)。
一個算法是由控制結(jié)構(gòu)(順序、分支和循環(huán)三種)和原操作(指固有數(shù)據(jù)類型的操作)構(gòu)成的,則算法時間取決于兩者的綜合效果。為了便于比較同一問題的不同算法,通常的做法是,從算法中選取一種對于所研究的問題(或算法類型)來說是基本運(yùn)算的原操作,以該基本操作重復(fù)執(zhí)行的次數(shù)作為算法的時間度量。
算法的MIPS有專門的一門學(xué)問,可以去好好參考相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)書籍。
31. 遙控的編解碼思路和設(shè)計流程是怎樣的?
答:一般來說完整的遙控碼分為頭碼、地址碼、數(shù)據(jù)碼和校驗(yàn)碼四個組成部分。頭碼根據(jù)不同的廠家各不相同,地址碼和數(shù)據(jù)碼都由邏輯“1”和邏輯“0”組成。編碼的設(shè)計目的,就是按照編碼規(guī)則發(fā)送不同的碼值。我們最常見的碼型有SONY、松下、NEC等廠家型號。遙控編碼芯片最常用的是在空調(diào)、DVD、車庫門等遙控器上。
設(shè)計編碼程序可以分為三個部分。
第一部分是了解碼型的特性。遙控碼的頭碼和地址碼(也稱為客戶碼)是固定不變的,數(shù)據(jù)碼和校驗(yàn)碼根據(jù)不同的鍵值而改變。
第二部分是計算發(fā)碼時間。遙控碼大部分都是由邏輯“1”和邏輯“0”組成,也就是由一串固定占空比、固定周期的方波所組成。通常這些方波的周期是毫秒甚至微秒等級,需要在時間上計算的比較精確。所以選擇發(fā)碼單片機(jī)型號的時候,就要考慮到單片機(jī)的運(yùn)行速度是不是夠快,以及程序運(yùn)行時間夠不夠。
第三部分就是程序的編寫。選定單片機(jī)型號之后,開始設(shè)計程序流程。一般來說我們使用I/O口就可以做發(fā)碼的輸出端口。發(fā)碼程序一般由幾個子程序組成,頭碼子程序、邏輯1子程序,邏輯0子程序以及校驗(yàn)碼的算法子程序。一旦我們得到要發(fā)送碼的命令后,首先調(diào)用頭碼子程序,然后根據(jù)客戶碼和鍵值調(diào)用邏輯1子程序或者邏輯0子程序,最后調(diào)用校驗(yàn)碼算法子程序輸出校驗(yàn)碼。
HOLTEK公司的HT48CA0/HT48RA0、HT48CA3/HT48RA3和HT48CA6是專為遙控器設(shè)計的單片機(jī),它們具有專門紅外輸出口,可以實(shí)現(xiàn)絕大部分發(fā)碼的要求。
設(shè)計解碼程序也可以分為三部分。
第一部分了解編碼波形特性。從分析編碼的高、低脈沖寬度入手,了解邏輯“1”和邏輯“0”的波形占空比、周期。了解頭碼的特性。
第二部分確定接收方式。一般我們可以用I/O口查詢方法或者INT口中斷響應(yīng)方法來接收編碼。這兩者的區(qū)別是I/O口查詢方式比較耗費(fèi)單片機(jī)的運(yùn)行時間資源,需要不斷的去偵測I/O的電平變化,以免漏掉有效的碼值;而INT口中斷接收方式則比較節(jié)省資源,當(dāng)外部有電平變化時,單片機(jī)才需要去處理,不需要時刻進(jìn)行偵測。但是INT口中斷接收方式不能辨別相同周期不同占空比的波形特性,當(dāng)編碼所攜帶的邏輯“1”和邏輯“0”具有這種特性時,就無法通過INT口中斷接收方式來辨別了,因?yàn)镮NT中斷只是在上升沿或者下降沿的時候才觸發(fā)。
第三部分將接收的碼值存儲并分析執(zhí)行。根據(jù)判斷高低電平的寬度(定時器或者延時),可以得到碼值,也就是我們所說的解碼。一般我們連續(xù)收到3個相同的完整碼值,就確認(rèn)此碼的確被發(fā)出,并接收成功。當(dāng)解碼結(jié)束,根據(jù)碼值我們可以判斷出是哪個按鍵被按下,由此去執(zhí)行相對的按鍵功能。
HOLTEK公司的HT48以及HT49(帶LCD)系列單片機(jī),都可以符合大多數(shù)解碼的任務(wù)。
32. 在學(xué)習(xí)單片機(jī)的過程中,如何理解預(yù)分頻,12時鐘模式(6時鐘模型)等概念?
答:預(yù)分頻器的英文是prescaler。它就是將輸入的頻率信號分頻,然后再輸出。HOLTEK公司有一款最基本的8位I/O型單片機(jī)HT48R05A-1,我們就以這款單片機(jī)為例說明。HT48R05A-1有一個8位向上計數(shù)的定時器Counter。系統(tǒng)時鐘Fsys(4MHz)進(jìn)入八階預(yù)分頻器(8-stage Prescaler)進(jìn)行分頻,再進(jìn)入定時計數(shù)器Counter計數(shù)。根據(jù)軟件設(shè)置,預(yù)分頻器可以將Fsys進(jìn)行2的n次方分頻(n=1~8)。舉例來說,如果軟件設(shè)置為預(yù)分頻器2分頻,那幺預(yù)分頻器輸出的頻率就是Fsys/2=2MHz,這個2MHz信號再進(jìn)入定時計數(shù)器Counter。
如果需要HT48R05A-1或者其它各類HOLTEK單片機(jī)的詳細(xì)資料,可以在如下地址下載:http://www.holtek.com.cn/referanc/htk_book.htm。
12時鐘模式(6時鐘模型)應(yīng)該就是在MCS51系列中,12個系統(tǒng)時鐘為一個機(jī)器周期,2個系統(tǒng)時鐘為一個狀態(tài),即一個機(jī)器周期有6個狀態(tài)。
33. A/D、D/A的采樣速率與其它單片機(jī)相比有什么優(yōu)勢?
答:HOLTEK A/D Tyep MCU內(nèi)嵌逐位逼近的A/D轉(zhuǎn)換電路,精度有8bit/9bit/10bit,A/D轉(zhuǎn)換時間最快為76us。
至于D/A,一般是指PWM輸出,HOLTEK A/D Type MCU都帶有8bit的PWM輸出,但HOLTEK PWM的特點(diǎn)是其輸出頻率由系統(tǒng)頻率決定(既系統(tǒng)頻率選定后,PWM頻率也就定了),其占空比通過對[PWM]寄存器賦值進(jìn)行控制,不需要占用定時/計數(shù)器資源。
34. 采用AT89S51時,出現(xiàn)了按了復(fù)位按鈕,RAM中的數(shù)據(jù)被修改了。這是怎么回事?注:數(shù)據(jù)放在特殊寄存器之外。
答:如果是RESET腳的復(fù)位按鈕:一般MCU的RESET復(fù)位,其特殊寄存器會被重新初始化,而通用寄存器的值保持不變。
如果復(fù)位按鈕是電源復(fù)位:那就是MCU的上電復(fù)位,其特殊寄存器會被初始化,而通用寄存器的值是隨機(jī)數(shù)。
35. 將P2.7用來驅(qū)動一個NPN三極管,中間串接了一個1K的電阻。問題是:當(dāng)我嘗試向P2.7寫'1'時,發(fā)現(xiàn)管腳只能輸出大約0.5V的一個電平。這個電路的使用得妥當(dāng)么?如何正確的使用IO功能?
答:是在仿真時遇到的問題,還是燒錄芯片后遇到的問題?
可以先將P2.7的外部電路斷開,測量輸出電壓是否正常。如果斷開后輸出電壓正常,那就說明P2.7的驅(qū)動能力不夠,不能驅(qū)動NPN三極管,應(yīng)該改用PNP三極管(一般在MCU應(yīng)用中,都采用PNP方式驅(qū)動)。如果斷開后輸出電壓還不正常,那有可能是仿真器(或芯片)已經(jīng)損壞。
36. 在做充電管理的時候,提高pwm的頻率往往以犧牲精度為代價,如果用的AT90S4433(avr)、78P458(elan)頻率分別做到16kHz(8bit)和32kHz(8bit),而希望做到的是100kHz(8bit以上),諸如atiny15那樣。怎么辦?
答:你所說的PWM是通過定時/計數(shù)器來控制其頻率和占空比的,所以要提高頻率,必然會降低精度。如果要提高PWM的頻率,只能通過提高系統(tǒng)振蕩頻率來解決。
37. 汽車電子用的單片機(jī)是8位多,還是32位?如何看待單片機(jī)在汽車電子市場中的前景?
答:現(xiàn)今汽車制造也是一個進(jìn)步很快的工業(yè),特別是電子應(yīng)用于汽車上,令多種新功能得以實(shí)現(xiàn)。
總的來說,汽車電子應(yīng)用分三部份。
汽車發(fā)動機(jī)控制:限速控制,渦輪增壓,燃料噴注控制等。
汽車舒適裝置:遙控防盜系統(tǒng),自動空調(diào)系統(tǒng),影音播放系統(tǒng),衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等。
汽車操控和制動:剎車防抱死系統(tǒng)(ABS),循跡系統(tǒng)(TCS),防滑系統(tǒng)(ASR),電子穩(wěn)定系統(tǒng)(ESP)等。
汽車上的各系統(tǒng)繁多,且日新月異,故利用何種單片機(jī)是依各系統(tǒng)規(guī)格,要求不一,但有一樣可肯定是該單片機(jī)要符工業(yè)規(guī)格,才能忍受汽車應(yīng)用的惡劣環(huán)境,高溫,電源干擾,可靠度要求。不同檔次的汽車其功能配置相對亦有差別,故8位單片機(jī)在較低階的系統(tǒng)如機(jī)械控制,遙控防盜等應(yīng)該還有空間,但高階的系統(tǒng)如影音、導(dǎo)航及將來的無人駕駛,就非一般單片機(jī)能實(shí)現(xiàn)。
因汽車工業(yè)現(xiàn)階段由歐美日數(shù)個大集團(tuán)所把持,相關(guān)的汽車電子配件各集團(tuán)會挑選單片機(jī)大廠合作, 故汽車內(nèi)置的電子系統(tǒng)亦由單片機(jī)大廠把持,市場只剩外置系統(tǒng)如遙控防盜,影音導(dǎo)航供小廠開發(fā)。
38. 在使用三星的s3c72n4時,覺得它的time/counter不夠用。現(xiàn)在要同時用到3個counter,該怎么辦?
答:您是需要三個外部counter還是需要三個定時器?如果是三個定時器標(biāo)志的話,可以取這三個定時最基本的時基作為timer的基礎(chǔ)計數(shù),然后以這個時基來計算這三個需要的計數(shù)標(biāo)志的flag,在程序中只需要查詢flag是否到,再采取動作。
如果要3個外部脈沖計數(shù)的話,這個有一定的難度,如果外部脈沖不是很頻繁,可以考慮通過外部中斷進(jìn)行,但是這個方法必須是外部脈沖的頻率與MCU執(zhí)行速度有一定的數(shù)量級差,否則mcu可能無法處理其它程序,一直在處理外部中斷。
39. 在芯片集成技術(shù)日益進(jìn)步的今天,單片機(jī)的集成技術(shù)發(fā)展也很迅速,在傳統(tǒng)的40引腳的基礎(chǔ)上,飛利浦公司推出20引腳的單片機(jī)系列,使很多的引腳可以復(fù)用,這種復(fù)用技術(shù)的使用在實(shí)際應(yīng)用中會不會影響其功能的執(zhí)行?
答:現(xiàn)在有很多品牌的單片機(jī)都有引腳復(fù)用功能,不止飛利浦一家,應(yīng)該說這個方式前幾年就已經(jīng)有了。在實(shí)際應(yīng)用中不會影響其功能的執(zhí)行,但是要注意的是,有的MCU如果采用復(fù)用引腳的話,該引腳會有一些應(yīng)用上的限制,這在相應(yīng)的datasheet里面都會有描述,所以在系統(tǒng)規(guī)劃的時候都要予以注意。
40. Delta-Sigma軟件測量方式,是什么概念?
答:Delta-Sigma原理一般應(yīng)用在ADC應(yīng)用中。具體來說,Delta-Sigma ADC的工作原理是由差動器、積分器和比較器構(gòu)成調(diào)制器,它們一起構(gòu)成一個反饋環(huán)路。調(diào)制器以大大高于模擬輸入信號帶寬的速率運(yùn)行,以便提供過采樣。模擬輸入與反饋信號(誤差信號)進(jìn)行差動 (delta)比較。該比較產(chǎn)生的差動輸出饋送到積分器(sigma)中。然后將積分器的輸出饋送到比較器中。比較器的輸出同時將反饋信號(誤差信號)傳送到差動器,而自身被饋送到數(shù)字濾波器中。這種反饋環(huán)路的目的是使反饋信號(誤差信號)趨于零。比較器輸出的結(jié)果就是1/0 流。該流如果1密度較高,則意味著模擬輸入電壓較高;反之,0密度較高,則意味著模擬輸入電壓較低。接著將1/0流饋送到數(shù)字濾波器中,該濾波器通過過采樣與抽樣,將1/0流從高速率、低精度位流轉(zhuǎn)換成低速率、高精度數(shù)字輸出。
簡而言之,Delta就是差動,Sigma就是積分的意思。Delta-Sigma軟件測試,我的理解應(yīng)該是通過軟件模擬差動積分的過程。具體來說,就是偵測外部輸入的電壓(或者電流)信號變化,然后通過軟件積分運(yùn)算,得出外部信號隨時間變化的基本狀況。
41. 通常采用什么方法來測試單片機(jī)系統(tǒng)的可靠性?
答:單片機(jī)系統(tǒng)可以分為軟件和硬件兩個方面,我們要保證單片機(jī)系統(tǒng)可靠性就必須從這兩方面入手。
首先在設(shè)計單片機(jī)系統(tǒng)時,就應(yīng)該充分考慮到外部的各種各樣可能干擾,盡量利用單片機(jī)提供的一切手段去割斷或者解決不良外部干擾造成的影響。我們以HOLTEK最基本的I/O單片機(jī)HT48R05A-1為例,它內(nèi)部提供了看門狗定時器WDT防止單片機(jī)內(nèi)部程序亂跑出錯;提供了低電壓復(fù)位系統(tǒng)LVR,當(dāng)電壓低于某個允許值時,單片機(jī)會自動RESET防止芯片被鎖死;HOLTEK也提供了最佳的外圍電路連接方案,最大可能的避免外部干擾對芯片的影響。
當(dāng)一個單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計完成,對于不同的單片機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)品會有不同的測試項(xiàng)目和方法,但是有一些是必須測試的:
測試單片機(jī)軟件功能的完善性。 這是針對所有單片機(jī)系統(tǒng)功能的測試,測試軟件是否寫的正確完整。
上電掉電測試。在使用中用戶必然會遇到上電和掉電的情況,可以進(jìn)行多次開關(guān)電源,測試單片機(jī)系統(tǒng)的可靠性。
老化測試。測試長時間工作情況下,單片機(jī)系統(tǒng)的可靠性。必要的話可以放置在高溫,高壓以及強(qiáng)電磁干擾的環(huán)境下測試。
ESD和EFT等測試??梢允褂酶鞣N干擾模擬器來測試單片機(jī)系統(tǒng)的可靠性。例如使用靜電模擬器測試單片機(jī)系統(tǒng)的抗靜電ESD能力;使用突波雜訊模擬器進(jìn)行快速脈沖抗干擾EFT測試等等。
當(dāng)然如果沒有此類條件,可以模擬人為使用中,可能發(fā)生的破壞情況。例如用人體或者衣服織物故意摩擦單片機(jī)系統(tǒng)的接觸端口,由此測試抗靜電的能力。用大功率電鉆靠近單片機(jī)系統(tǒng)工作,由此測試抗電磁干擾能力等。
42. 在開發(fā)單片機(jī)的系統(tǒng)時,具體有那些是衡量系統(tǒng)的穩(wěn)定性的標(biāo)準(zhǔn)?
答:從工業(yè)的角度來看,衡量系統(tǒng)穩(wěn)定性的標(biāo)準(zhǔn)有很多,也針對不同的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)不同。下面我們大概介紹單片機(jī)系統(tǒng)最常用的標(biāo)準(zhǔn)。
電試驗(yàn)(ESD)
參考標(biāo)準(zhǔn): IEC 61000-4-2
本試驗(yàn)?zāi)康臑闇y試試件承受直接來自操作者及相對對象所產(chǎn)生之靜電放電效應(yīng)的程度。
空間輻射耐受試驗(yàn)(RS)
參考標(biāo)準(zhǔn):IEC 61000-4-3
本試驗(yàn)為驗(yàn)證試件對射頻產(chǎn)生器透過空間散射之噪聲耐受程度。
測試頻率:80 MHz~1000 MHz
快速脈沖抗擾測試(EFT/B)
參考標(biāo)準(zhǔn):IEC 61000-4-4
本試驗(yàn)?zāi)康臑轵?yàn)證試件之電源線,信號線(控制線)遭受重復(fù)出現(xiàn)之快速瞬時叢訊時之耐受程度。
雷擊試驗(yàn)(Surge)
參考標(biāo)準(zhǔn) : IEC 61000-4-5
本試驗(yàn)為針對試件在操作狀態(tài)下,承受對于開關(guān)或雷擊瞬時之過電壓/電流產(chǎn)生突波之耐受程度。
傳導(dǎo)抗擾耐受性(CS)
參考標(biāo)準(zhǔn):IEC 61000-4-6
本試驗(yàn)為驗(yàn)證試件對射頻產(chǎn)生器透過電源線傳導(dǎo)之噪聲耐受程度。
測試頻率范圍:150 kHz~80 MHz
Impulse
脈沖經(jīng)由耦合注入電源線或控制線所作的雜抗擾性試驗(yàn)。
43. 在設(shè)計軟體時,大多單片機(jī)都設(shè)有看門狗,需要在軟體適當(dāng)?shù)奈恢萌ノ构?,以防止軟體復(fù)位和軟體進(jìn)入死循環(huán),如何適當(dāng)?shù)奈构?,即如何精確判定軟體的運(yùn)行時間?
答:大多數(shù)單片機(jī)都有看門狗定時器功能(WDT,Watch Dog Timer)以避免程序跑錯。HOLTEK有一款基本I/O型單片機(jī)--HT48R05A-1,我們就以它為例做個說明吧。
首先了解一下WDT的基本結(jié)構(gòu),它其實(shí)是一個定時器,所謂的喂狗是指將此定時器清零。喂狗分為軟件和硬件兩種方法。軟件喂狗就是用指令來清除WDT,即CLR WDT;硬件喂狗就是硬件復(fù)位RESET。當(dāng)定時器溢出時,會造成WDT復(fù)位,也就是我們常說的看門狗起作用了。在程序正常執(zhí)行時,我們并不希望WDT復(fù)位,所以要在看門狗溢出之前使用軟件指令喂狗,也就是要計算WDT相隔多久時間會溢出一次。HT48R05A-1的WDT溢出時間計算公式是:256*Div*Tclock。其中Div是指wdt預(yù)分頻數(shù)1~128,Tclock是指時鐘來源周期。如果使用內(nèi)部RC振蕩作為WDT的時鐘來源(RC時鐘周期為65us/5V),最大的WDT溢出時間為2.1秒。
當(dāng)我們得到了WDT溢出時間Twdt后,一般選擇在Twdt/2左右的時間進(jìn)行喂狗,以保證看門狗不會溢出,同時喂狗次數(shù)不會過多。
軟件運(yùn)行時間是根據(jù)不同的運(yùn)行路線來決定的,如果可以預(yù)見軟件運(yùn)行的路線,那么可以根據(jù)T=n*T1來計算軟件的運(yùn)行時間。n是指運(yùn)行的機(jī)器周期數(shù),T1是指機(jī)器周期。HOLTEK單片機(jī)是RISC結(jié)構(gòu),大部分指令由一個機(jī)器周期組成,只需要知道軟件運(yùn)行了多少條指令,就可以算出運(yùn)行時間了。HOLTEK的編譯軟件HT-IDE3000中,就有計算運(yùn)行時間的工具。但是對于CISC結(jié)構(gòu)的單片機(jī),一條指令可以由若干個機(jī)器周期組成,那么就需要根據(jù)具體執(zhí)行的指令來計算了。
44. 我們是一家開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)的專業(yè)廠,利用各種單片機(jī)和CPU開發(fā)了很多產(chǎn)品,在軟件開發(fā)上也采用了很多通用的抗干擾技術(shù),如:軟件陷阱、指令允余、看門狗和數(shù)字濾波等等,但實(shí)際運(yùn)用中還是很不可靠,如:經(jīng)常莫名其妙地死機(jī)、程序跳段、I/O數(shù)據(jù)錯誤等,并且故障的重復(fù)性很不確定,也不是周期性地重復(fù)。往往用戶使用中出現(xiàn)故障,但又無法重現(xiàn),很讓人頭痛。反復(fù)檢查硬件也設(shè)查出原因,所以對軟件的可靠性很是懷疑。怎么辦?
答:防止干擾最有效的方法是去除干擾源、隔斷干擾路徑,但往往很難做到,所以只能看單片機(jī)抗干擾能力夠不夠強(qiáng)了。單片機(jī)干擾最常見的現(xiàn)象就是復(fù)位;至于程序跑飛,其實(shí)也可以用軟件陷阱和看門狗將程序拉回到復(fù)位狀態(tài);所以單片機(jī)軟件抗干擾最重要的是處理好復(fù)位狀態(tài)。
一般單片機(jī)都會有一些標(biāo)志寄存器,可以用來判斷復(fù)位原因;另外也可以自己在RAM中埋一些標(biāo)志。在每次程序復(fù)位時,通過判斷這些標(biāo)志,可以判斷出不同的復(fù)位原因;還可以根據(jù)不同的標(biāo)志直接跳到相應(yīng)的程序。這樣可以使程序運(yùn)行有連續(xù)性,用戶在使用時也不會察覺到程序被重新復(fù)位過。
可以在定時中斷里面設(shè)置一些暫存器累加,然后加到預(yù)先設(shè)定的值(一個比較長的時間),SET標(biāo)志位,這些動作都在中斷程序里面。而主程序只需要查詢標(biāo)志位就好了,但是注意標(biāo)志位使用后,記得清除,還有中斷里面的時基累加器使用以后也要記得清除。
45. 在單片機(jī)的應(yīng)用方面應(yīng)注重哪幾個方面的學(xué)習(xí)?
答:學(xué)習(xí)的過程基本上可分四個階段:
第一階段是先瀏覽教科書里的硬體部分,大至了解單片機(jī)的硬體結(jié)構(gòu)。如ROM、RAM、地址、I/O口等,以及看一些廠家的Data Sheet如HOLTEK網(wǎng)站有提供簡體版各項(xiàng)MCU資料,來加強(qiáng)IC所提供各項(xiàng)資源的印象。
第二階段就是了解二進(jìn)位數(shù)字、十六進(jìn)位數(shù)和軟體方面的內(nèi)容。盡管有很多高階語言可用于單片機(jī)的編程,但我覺得初學(xué)還是以組合語言為好(即匯編語言),更有利于和硬體結(jié)合,掌握硬體結(jié)構(gòu)。知道組合語言、機(jī)器語言、 指令、程式、根源程式、目的程式等概念后,就從MOV指令開始,學(xué)習(xí)組合語言和編程,在此如HOLTEK的MCU組合語言系統(tǒng)有63條指令,簡單又好理解它們怎樣和硬體聯(lián)系,更有助于一般學(xué)習(xí)單片機(jī)的指令整合與運(yùn)用.因此其方法可先了解幾條基本的MOV指令和它的機(jī)器語言,大致建立起單片機(jī)的硬體和軟體概念,來知道單片機(jī)的硬體是由指令控制指揮的。
第三階段按照編程器的使用手冊,熟悉使用編程器。現(xiàn)在的編程器一般都和電腦相連,只要具備基本電腦知識的人都可很快掌握操作步驟。如果初學(xué)者想要快點(diǎn)熟悉使用單片機(jī)的開發(fā)系統(tǒng),HOLTEK有提供單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)詳細(xì)操作資料,可上HOLTEK網(wǎng)站(www.holtek.com.cn) 來Download HT-IDE3000使用手冊。
第四階段是依靠實(shí)驗(yàn)板,學(xué)習(xí)掌握單片機(jī)的組合語言指令系統(tǒng)和簡單編程。同時和前面所學(xué)硬體知識結(jié)合組裝,起到主學(xué)軟體,鞏固硬體的雙重作用。開始時可用別人編的簡單程式在實(shí)驗(yàn)板上進(jìn)行驗(yàn)證、分析,主要是熟悉該學(xué)習(xí)方法,在應(yīng)用方面主要針對單片機(jī)I/O各項(xiàng)介面的使用,如A/D,D/A,PWM輸出口的應(yīng)用,LCD與VFD的控制,以及如何規(guī)范各項(xiàng)串列輸出入口的通訊協(xié)定等,對其所控制的各項(xiàng)元器件須先分析驅(qū)動能力,如電流電壓問題等。
46. 當(dāng)今世界單片機(jī)的應(yīng)用與發(fā)展有什么不同?
答:對于應(yīng)用與發(fā)展是一體兩面,是以市場為導(dǎo)向,當(dāng)有市場需求時,在其應(yīng)用層面的規(guī)劃和分析,而引導(dǎo)單片機(jī)朝此方面的發(fā)展。
47. 在中國,單片機(jī)在哪方面有較好的前景?
答:觀察之前幾年以來各家廠商的銷售地區(qū)比重,可以發(fā)現(xiàn)中國大陸市場比重逐漸提升,臺灣與北美市場則逐漸衰退,主要原因在于多項(xiàng)產(chǎn)品制造基地轉(zhuǎn)移至大陸,MCU在大陸的需求也隨之提升。銷貨至大陸的MCU產(chǎn)品,多應(yīng)用于電話、Caller ID、玩具與LCD等產(chǎn)品,預(yù)計在未來,銷貨至大陸的比重仍將持續(xù)增加。在中國產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域可分為五大項(xiàng)目,包括電腦周邊(高速M(fèi)odem、DSC、NB中的電源管理等)、通訊產(chǎn)業(yè)、消費(fèi)性產(chǎn)品(家電、冷氣等)、車用市場(定速器、控制器、防盜器)及工業(yè)上的應(yīng)用。有部份廠家將特別瞄準(zhǔn)消費(fèi)性產(chǎn)品市場跨入,如Audio方式將朝多媒、MP3解決方案前進(jìn),另外在PC連結(jié)應(yīng)用上,包括無線、網(wǎng)路及標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用產(chǎn)品,都會有一系列產(chǎn)品推出。另外在電源系統(tǒng)應(yīng)用方面,在UPS(不斷電系統(tǒng))、Server Power(伺服器電源)、Charger(充電器)等應(yīng)用上;以及周邊應(yīng)用領(lǐng)域方面,針對Game Device、記憶卡、讀卡機(jī)、及Pen Drive(隨身碟)等應(yīng)用上。邏輯IC包括微處理器(MPU)、微控制器(MCU)、特殊應(yīng)用IC(ASIC)、可程式邏輯元件(PLD)以及一般的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用IC(ASSP)等,不同的邏輯IC有其發(fā)展方向,而MCU產(chǎn)品則朝向整合型產(chǎn)品發(fā)展,希望能在單一的IC中加入更多的功能,以降低使用者在系統(tǒng)設(shè)計上的困難度與成本。
48. 雖然16位也很多,但是真正低端用戶還是用4,8位。高性能要求的現(xiàn)在可以選用32位單片機(jī)。而16位只能是充當(dāng)一個過渡的角色。這樣認(rèn)為對嗎?
答:基本上可以這樣說,微控制器歷經(jīng)4位元、8位元、16及32位元等開發(fā)過程,投入廠商眾多,亦無所不在地應(yīng)用于各種生活領(lǐng)域,只要與操作介面有關(guān)的范圍,都能發(fā)現(xiàn)MCU的蹤跡,MCU的使用數(shù)量,在國外甚至成為評估收入、經(jīng)濟(jì)狀況的指標(biāo)之一。由于汽車、家電和消費(fèi)電子產(chǎn)品的銷售穩(wěn)健,因此將使2003年MCU市場充滿活力。32位元MCU市場之中,成長最快的領(lǐng)域仍屬因汽車、可上網(wǎng)手機(jī)、PDA、印表機(jī)、數(shù)位相機(jī)、高速M(fèi)ODEM和其它應(yīng)用對其需求較大,市場機(jī)構(gòu)預(yù)估2003年將成長30%、2004年上升38%。雖然32 bit市場成長潛力雄厚,不過目前能以32 bit為主力的廠商畢竟少數(shù),而無論是國內(nèi)外的IC供應(yīng)商,現(xiàn)階段的產(chǎn)品發(fā)展策略重心仍擺在8 bit領(lǐng)域的市場之中,而8 bit及32 bit MCU也成為廠商跨入發(fā)展的對象,至于16 bit MCU產(chǎn)品雖然速度比8 bit快,但由于16 bit介于8與32之中尷尬位置,且32 bit價格也逼近16 bit,因此對于業(yè)者對于16 bit產(chǎn)品的著墨程度相較之下少了許多。
49. 將原來的51系統(tǒng)過渡到ARM系統(tǒng),需要注意哪些事情以及如何入手?
答:51系統(tǒng)轉(zhuǎn)為ARM系統(tǒng)是比較困難的。ARM提供一系列內(nèi)核、體系擴(kuò)展、微處理器和系統(tǒng)芯片方案,并且現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展了好幾種內(nèi)核了,現(xiàn)在主要有以下幾種:
ARM7:小型、快速、低能耗、集成式RISC內(nèi)核
ARM7TDMI(Thumb):它將ARM7指令集同Thumb擴(kuò)展結(jié)合在一起,減少了內(nèi)存容量和系統(tǒng)成本;而且還利用嵌入式ICE調(diào)試技術(shù),簡化了系統(tǒng)設(shè)計;并且有DSP增強(qiáng)擴(kuò)展改進(jìn)了性能。
ARM9TDMI:采用5階段管道化ARM9內(nèi)核,同時配備Thumb擴(kuò)展、調(diào)試和Harvard總線。
如果只是想學(xué)習(xí)上手的話,建議先做個最小系統(tǒng)板,根據(jù)硬件寫一個能夠啟動的小代碼包括初始化端口,屏蔽中斷,把程序拷貝到SRAM中;完成代碼的重映射;配置中斷句柄,連接到C語言入口。其實(shí)還是多實(shí)踐,多點(diǎn)經(jīng)驗(yàn),多上上電子網(wǎng)站,吸取他人的開發(fā)經(jīng)驗(yàn),會對自己的成長有所幫助的。
50. Holtek的編程語句是否就是C51或是相關(guān)的,能否介紹有關(guān)汽車電子設(shè)計的資料或網(wǎng)站地址?
答:HOLTEK的編程語句就匯編指令來說,與MCS51是不一樣的,但是很多指令比較類似;而C語言,每家公司的C編譯器都會有點(diǎn)差異,但是很多與TURBO C相似,所以還是有很大相似性,所以可讀性要比匯編語言好得多,但是不同廠家也還是有一定差別,HOLTEK C語言的介紹請下載http://www.holtek.com.cn/referanc/ht-ide3k.pdf,第十章有詳細(xì)介紹。而關(guān)于汽車電子設(shè)計的資料或網(wǎng)站地址您可以到GOOGLE上面去搜索一下,應(yīng)該有比較多的鏈接地址。
51. 如何理解如下概念:
MTP = Multi-Time Programming (via parallel programmer)
ISP = In-System Programming (via serial interface)
IAP = In-Application Programming ?
答:MTP即指單片機(jī)的程序可重復(fù)燒寫,其程序記憶體(Program ROM)可分以下幾種:
Window with EPROM:提供使用者更改程式的空間,具視窗式陶瓷包裝,利用紫外線燈清除資料,可重復(fù)燒寫,但包裝成本非常高,僅適合小量生產(chǎn)或?qū)嶒?yàn)使用。
EEPROM:屬于可重復(fù)寫入/清除之元件,此類記憶體使得程式之內(nèi)容可加以清除或修改,而無需使用開窗之包裝,可節(jié)省包裝之成本,亦方便重復(fù)使用,但生產(chǎn)制程較復(fù)雜。
Flash EPROM:當(dāng)須要清除/寫入較大量的非揮發(fā)性程式記憶體時,F(xiàn)lash EPROM比傳統(tǒng)式EEPROM可提供較好的解決之道,因?yàn)镕lash EPROM較EEPROM于清除/寫入周期次數(shù)及速度上表現(xiàn)更好。利用Flash ROM來當(dāng)作程式記憶體,由于封裝上不需要EPROM特殊的視窗式陶瓷包裝,使用上價格與OTP(One Time Programming)相差不大,相當(dāng)合理,又具有多次重復(fù)燒寫的功能。
ISP(In-System Programming)在系統(tǒng)可編程,指電路板上的空白器件可以編程寫入最終用戶代碼,而不需要從電路板上取下器件,已經(jīng)編程的器件也可以用ISP方式擦除或再編程。ISP的實(shí)現(xiàn)相對要簡單一些,一般需要很少的外部電路輔助實(shí)現(xiàn),通用做法是內(nèi)部的記憶體可以由上位機(jī)的軟體通過串口來進(jìn)行改寫。對于單片機(jī)來講可以通過SPI或其他的串列介面接收上位機(jī)傳來的資料并寫入記憶體中。所以即使我們將晶片焊接在電路板上,只要留出和上位機(jī)介面的這個串口,就可以實(shí)現(xiàn)晶片內(nèi)部記憶體的改寫,而無須再取下晶片。
ISP的優(yōu)點(diǎn) ISP技術(shù)的優(yōu)勢是不需要編程器就可以進(jìn)行單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)和開發(fā),單片機(jī)晶片可以直接焊接到電路板上,調(diào)試結(jié)束即成成品,免去了調(diào)試時由于頻繁地插入取出晶片對晶片和電路板帶來的不便。
IAP(In-Application Programming)指MCU可以在系統(tǒng)中獲取新代碼并對自己重新編程,即可用程式來改變程式。IAP的實(shí)現(xiàn)相對要復(fù)雜一些,在實(shí)現(xiàn)IAP功能時,單片機(jī)內(nèi)部一定要有兩塊存儲區(qū),一般一塊被稱為BOOT區(qū),另外一塊被稱為存儲區(qū)。單片機(jī)上電運(yùn)行在BOOT區(qū),如果有外部改寫程式的條件滿足,則對存儲區(qū)的程式進(jìn)行改寫操作。如果外部改寫程式的條件不滿足,程式指標(biāo)跳到存儲區(qū),開始執(zhí)行放在存儲區(qū)的程式,這樣便實(shí)現(xiàn)了IAP功能。IAP技術(shù)是從結(jié)構(gòu)上將Flash記憶體映射為兩個存儲體,當(dāng)運(yùn)行一個存儲體上的用戶程式時,可對另一個存儲體重新編程,之后將程式從一個存儲體轉(zhuǎn)向另一個。
IAP的優(yōu)點(diǎn) IAP技術(shù)是從結(jié)構(gòu)上將Flash記憶體映射為兩個存儲體,當(dāng)運(yùn)行一個存儲體上的用戶程式時,可對另一個存儲體重新編程,之后將程式從一個存儲體轉(zhuǎn)向另一個。而IAP的實(shí)現(xiàn)更加靈活,通??衫脝纹瑱C(jī)的串列口接到電腦的RS232口,通過專門設(shè)計的固件程式來編程內(nèi)部記憶體,可以通過現(xiàn)有的INTERNET或其他通訊方式很方便地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端升級和維護(hù)。
52. 目前市場上單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)產(chǎn)品型號很多。想開發(fā)51系列單片機(jī),選用什么型號的仿真器和編程器(每次編一片即可)比較好?
答:正如您所說的現(xiàn)在51系列單片機(jī)的仿真器產(chǎn)品型號很多,關(guān)于選用什么型號的仿真器,因?yàn)镠OLTEK的IC不是51內(nèi)核,仿真器都是HOLTEK自行開發(fā),故并不能給你非常好的建議。而且市面的51仿真器,林林總總1500--10000價格不等,所以要選擇的話可以在網(wǎng)上google一下有關(guān)仿真器的論壇,看看其他用戶的評價,選擇一個性價比最好的仿真器。
53. HOLTEK的C語言是否有關(guān)于位操作和讀定義的寄存器地址的指令,如果有,它們是什么?
答:HOLTEK的C語言與標(biāo)準(zhǔn)C類似,不僅有標(biāo)準(zhǔn)C的位操作、&(按位與、按位或)、^(按位異或)、~(取反)、<<(左移)和>>(右移);還有相應(yīng)的內(nèi)建函數(shù)實(shí)現(xiàn)對整型和長整型的帶和不帶進(jìn)位C的左移和右移。對已定義變量的地址的操作也與標(biāo)準(zhǔn)C相同,可通過指針運(yùn)算符 * 和 & 來實(shí)現(xiàn)。
54. 在完成程序編寫運(yùn)行以后看到的結(jié)果是存儲器中從R0到R7都被占用,而我根本就沒用到幾個,這是為什么?
答:要看用的是什么型號的單片機(jī),不同型號的單片機(jī)R0到R7的定義是不同的。如果R0~R7是被定義成特殊寄存器的話,那么運(yùn)行過程中自然會影響到這些寄存器,例如執(zhí)行運(yùn)算程序就會影響狀態(tài)特殊寄存器的值。如果R0~R7是被定義成通用寄存器的話,那么可能就是在程序的開頭沒有初始化,單片機(jī)在上電復(fù)位時,通用寄存器的值通常是隨機(jī)的。
55. 請推薦一些比較好的理論及實(shí)踐教材,以其配套的編譯仿真燒錄的硬軟件?
答:當(dāng)今單片機(jī)市場種類繁多,應(yīng)用廣泛。以HOLTEK公司為例。HOTLEK的單片機(jī)是RISC結(jié)構(gòu)的8位單片機(jī),它可以廣泛應(yīng)用在家用電器、安全系統(tǒng)、掌上游戲等方面。大概來說可以分成I/O型單片機(jī)、LCD型單片機(jī)、A/D型單片機(jī)、A/D with LCD型單片機(jī)等等。這些單片機(jī)的中文資料我們都公開在HOLTEK網(wǎng)站www.Holtek.com.cn。HOLTEK各類單片機(jī)的使用手冊下載地址:http://www.holtek.com.cn/referanc/htk_book.htm;HOLTEK單片機(jī)軟件/硬件應(yīng)用范例下載地址:http://www.holtek.com.cn/tech/appnote/appnote.htm;HOLTEK單片機(jī)支持工具下載地址:http://www.holtek.com.cn/tech/tool/tool.htm。
56. 將PWM做到100kHz(8bit以上)的方法有哪些?最好是支持C編譯的。
答:要做到PWM頻率100kHz(8bit)以上,單片機(jī)的頻率要求100kHz*256=25。6MHz。所以,要實(shí)現(xiàn)這種要求的單片機(jī)需要滿足兩個條件:1。單片機(jī)有PWM輸出;2。系統(tǒng)頻率達(dá)到25。6MHz,或者單片機(jī)內(nèi)部能自己提供25。6MHz的頻率(ATtiny15內(nèi)部就有提供一個25。6MHz的頻率做為定時/計數(shù)器的時鐘)。
57. ARM董事長認(rèn)為,醫(yī)療電子將成為下一個10年推動電子產(chǎn)業(yè)增長的動力,EMS預(yù)測醫(yī)療電子將成為最大的代工市場。藍(lán)牙使醫(yī)療產(chǎn)品移動能力增強(qiáng)將會廣泛應(yīng)用,那么隨著醫(yī)療電子發(fā)展,單片機(jī)在這一領(lǐng)域應(yīng)用會變大嗎?醫(yī)療電子應(yīng)用的最多是幾位單片機(jī)?
答:隨著16/32位嵌入式RISC發(fā)展,是會擴(kuò)大醫(yī)療電子領(lǐng)域的應(yīng)用。
一般的電子醫(yī)療保健系列產(chǎn)品有如下: 筆式電子體溫計、嬰兒奶嘴式電子體溫計、測溫音樂奶瓶、婦女電子體溫計,電子血壓計等系列產(chǎn)品,在醫(yī)療電子儀器有酸堿度測定器,比色計等此類產(chǎn)品可用8位單片機(jī)來完成。
但從研究制造方面來說,針對醫(yī)療電子儀器,目前已有廠商制造心電圖機(jī)、酸堿度測定器、電子測溫計等儀器,儀器中心可自制示波器(oscilloscope)、顯微鏡等,以及X光機(jī)、超聲診斷儀、電腦斷層成像系統(tǒng)、心臟起博器、監(jiān)護(hù)儀、輔助診斷系統(tǒng)、專家系統(tǒng)等,較大型復(fù)制的醫(yī)療嵌入式系統(tǒng)電子儀器就須用上16位,32位單片機(jī)來完成。
58. 普通商業(yè)級單片機(jī)的使用溫度范圍為0-70度,在低于0度和高于70度環(huán)境中使用會出現(xiàn)什么問題?商業(yè)級芯片和工業(yè)及芯片除溫度范圍不同外,在其他方面還有區(qū)別嗎?(如抗干擾性能)
答:一般單片機(jī)根據(jù)工作溫度可分為民用級(商業(yè)級)、工業(yè)級和軍用級三種:民用級的溫度范圍是0℃~70℃,工業(yè)級是-40℃~85℃,其HOLTEK的MCU就屬于此項(xiàng)等級,軍用級是-55℃~125℃。如果是一般普通商業(yè)級單片機(jī),在超規(guī)格范圍使用IC時,就有可能部份IC無法工作,或工作運(yùn)作不正常等發(fā)生。
至于抗干擾性能,是屬于整個產(chǎn)品的EMS(電磁雜訊耐受性)檢測,它是EMC(電磁相容)中的一項(xiàng)檢測, 另一項(xiàng)是EMI(電磁輻射干擾)。各國都有其EMC認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn),例如目前在歐洲EMC指令下常用的測試規(guī)范下,針對其中法規(guī)EN61000-4-2是做靜電試驗(yàn)(ESD),本項(xiàng)試驗(yàn)?zāi)康臑闇y試試件承受直接來自操作者及相對物件所產(chǎn)生之靜電放電效應(yīng)的程度,其法規(guī)范如下:
Air Discharge
Leve1 2KV
Leve2 4KV
Leve3 8KV
Leve4 15KV
以上是舉個例子,就如抗靜電能力,不只跟IC性能有關(guān),也跟應(yīng)用電路及PCB Layout有直接關(guān)聯(lián)。
59. 各種各樣的輸入怎么樣與MCU進(jìn)行通訊?
答:首先必須確定此類輸入信號是否與MCU系統(tǒng)的信號電平兼容,如果不兼容,則需要外接電路或用集成塊來完成電平轉(zhuǎn)換。其次就是選擇通訊方式,通信的基本方式分為并行通信和串行通信,兩者各有其優(yōu)劣,并行通信速度快,缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)有多少位,就需要多少根傳輸線。這在位數(shù)較多,傳輸距離又遠(yuǎn)時就不太適宜;而串行通信與前者相反,傳輸成本低,但是傳送速度較低。最后,為了確保通信的成功,通信雙方必須有一系列的約定,即通信協(xié)議,它對什么時候開始通信、什么時候結(jié)束通信、何時交換信息等問題都必須作出明確的規(guī)定。
60. 那種型號的51單片機(jī)具有兩個串口、16KEPROM、512個字節(jié)的RAM?
答:PHILIPS半導(dǎo)體的P87C591應(yīng)該能滿足此條件,目前生產(chǎn)51單片機(jī)的半導(dǎo)體廠家有INTEL、ATMEL、PHILIPS、ANANOG DEVICES、DALLAS等,可以登陸其網(wǎng)站,查詢相應(yīng)的產(chǎn)品信息。
61. 在嵌入式開發(fā)中軟件抗干擾有哪些問題?如何解決?
答:關(guān)于軟件抗干擾問題和策略,如果在實(shí)際應(yīng)用中能很好的遵循這些原則,再配合硬件電路的抗干擾措施,基本上可以消除干擾影響。但有時往往因?yàn)槌绦虮旧淼膹?fù)雜度和芯片資源的限制,再加上編程人員本身的能力限制,不能做到十分完善。所以我們只能給出一些建議,至于具體的實(shí)現(xiàn),就需要各位在平時的項(xiàng)目實(shí)踐中不斷的摸索和積累經(jīng)驗(yàn)。以下是之前有關(guān)軟件抗干擾的問題答復(fù),謹(jǐn)供參考:
防止干擾最有效的方法是去除干擾源、隔斷干擾路徑,但往往很難做到,所以只能看單片機(jī)抗干擾能力夠不夠強(qiáng)了。單片機(jī)干擾最常見的現(xiàn)象就是復(fù)位;至于程序跑飛,其實(shí)也可以用軟件陷阱和看門狗將程序拉回到復(fù)位狀態(tài);所以單片機(jī)軟件抗干擾最重要的是處理好復(fù)位狀態(tài)。
一般單片機(jī)都會有一些標(biāo)志寄存器,可以用來判斷復(fù)位原因;另外也可以自己在RAM中埋一些標(biāo)志。在每次程序復(fù)位時,通過判斷這些標(biāo)志,可以判斷出不同的復(fù)位原因;還可以根據(jù)不同的標(biāo)志直接跳到相應(yīng)的程序。這樣可以使程序運(yùn)行有連續(xù)性,用戶在使用時也不會察覺到程序被重新復(fù)位過。
62. 語音識別會不會是單片機(jī)下個消費(fèi)熱點(diǎn)?
答:語音識別在多年前即開始應(yīng)用在低階玩具上,如遙控車的左右前后控制,教育玩具利用發(fā)語音方式,依記憶體大少能容納的長度經(jīng)壓縮編碼采集后儲存各字詞,日后再發(fā)相同語音經(jīng)單片機(jī)處理辨識后,即可作出相應(yīng)動作。 依成本不同,影響相關(guān)的MCU資源和速度,以及所利用的辨識技術(shù)algorithm (運(yùn)算法則)的優(yōu)劣,記憶體大少等,所設(shè)計出的產(chǎn)品其辨識率和字詞長度亦有很大差異。 此低階市場在現(xiàn)今芯片價格下降應(yīng)有可為,就看產(chǎn)品創(chuàng)新應(yīng)用是否吸引人!高階的語音識別應(yīng)用是在PC(個人計算機(jī))上,有CPU等級的資源速度和硬盤大少的記憶容量, 但此市場和硬件(單片機(jī))無關(guān)!
另一個語音識別應(yīng)用是嵌入式系統(tǒng),如目前的手機(jī)大都配備語音辨識電話簿,其實(shí)一般的嵌入式系統(tǒng)如PDA,DSC,MP3……等都有能力builtin此功能,就看需占用多少硬件資源和所能作出的效果。產(chǎn)品的功能定位很重要,語音識別是否必需要評估實(shí)際使用率!
63. 如何設(shè)計實(shí)現(xiàn)一個共模范圍在0 - 120V 之間的低成本測量電池組電壓的裝置?
答:這里所謂高共模輸入電壓,是指高范圍的同相輸入電壓,下面先說明運(yùn)放一些概念:
運(yùn)放有所謂的dynamic range是指運(yùn)放(OP)未飽和時,正常動作時的輸出、入電壓范圍。一般而言dynamic range越大,電源電壓的有效利用率越高,例如處理同等級的信號時,就不需刻意提高電源電壓也獲得省能源效應(yīng)。尤其是可攜式消費(fèi)性電子產(chǎn)品要求低電壓低耗電量的場合,高效率的電源電壓始終是備受重視的焦點(diǎn),尤其是運(yùn)放的ground電位,若是設(shè)于Vcc~VEE正負(fù)電源電壓的中點(diǎn)(亦即動作點(diǎn))時,就可獲得極寬廣的dynamic range。有鑒于此設(shè)計人員通常會在不減損輸出dynamic range的前提下,使輸入dynamic range大于輸出dynamic range。
輸入信號的電位為VEE(電源電壓)時,有些OP它的極性會造成反轉(zhuǎn),雖然Output允許因過大輸入造成的飽和,不過大部份的情況卻不允許極性反轉(zhuǎn),所以兩單電源用在運(yùn)放輸入信號到達(dá)VEE之前輸出會反轉(zhuǎn)。需注意的是即使是單電源使用運(yùn)放,如果超越VEE下0。5V亦即VEE-0。5V 時,輸出的極性也可能會反轉(zhuǎn)。
所謂的同相輸入電壓范圍VICM(共模輸入電壓)是指兩個輸入端子與ground之間,可施加的同相電壓范圍。雖然施加的同相電壓超過該范圍時,并不會造成元件損壞等問題,不過卻會使運(yùn)放的功能停止。只要差動輸入電壓作為增幅器時的動作正?;旧鲜?伏特。同相輸入電壓范圍VICM與正負(fù)電源電壓相同是屬于理想狀態(tài)。
一般運(yùn)放會利用差動放大器的CMR(共模信號消除比)來做相同成份的去除時,在有必要將同相范圍擴(kuò)大的情況,可用增益(Game)1/10的反相放大器A2 之輸入Vs2訊號,另外用加法方式再加入一級也是增益(Game)1/10反相放大器A1之輸入Vs1訊號,這樣就可以達(dá)到同相輸入范圍擴(kuò)大之差動放大?!?
如果要設(shè)計共模范圍在0 - 120V 之間,其上述反相放大器A1,可用R1=100K,Rf=10K,而反相放大器A2,也是用R1=100K, Rf=10K,并且反相放大器A1輸出串一10K電阻到反相放大器A2的負(fù)端輸入口即可。
64. 在使用單片機(jī)控制LCD的時候,利用T1的溢出中斷顯示刷新時鐘信息,在主程序循環(huán)時中為了顯示浮點(diǎn)數(shù),不斷調(diào)用了spritf()函數(shù),可是時鐘信息不在刷新了,把這個函數(shù)屏蔽后,就恢復(fù)正常,請問調(diào)用這個函數(shù)會不會影響定時/計數(shù)器的中斷?
答:這應(yīng)該與程序有關(guān),一般來說sprintf()函數(shù),不會影響定時/計數(shù)器的中斷,因?yàn)闆]看到具體程序,所以猜測原因可能是程序里面對定時器初始化的部分與sprintf()使用的buffer有些沖突,造成了定時器初始化的錯誤。
65. LM4915是什么IC?
答:LM4915是一款音頻功率放大器,常用于帶單聽筒的手機(jī)、PDA和其他的便攜式音頻裝置等低電壓的應(yīng)用場合,在外接極少的元器件情況下,為其提供高質(zhì)量的功率輸出以驅(qū)動發(fā)聲裝置。
66. 現(xiàn)在RISC架構(gòu)的單片機(jī)應(yīng)用很廣,它的主要特點(diǎn)是什么?優(yōu)越性在哪里?還有處理器中哈佛結(jié)構(gòu)有什么特點(diǎn)?
答:在MCU開發(fā)方面,以架構(gòu)而言,可分為兩大主流;RISC(Reduced Instruction Set Computer)與CISC(Complex Instruction Set Computer), RISC代表MCU的所有指令都是利用一些簡單的指令組成的,簡單的指令代表 MCU 的線路可以盡量做到最佳化,而提高執(zhí)行速率,相對的使得一個指令所需的時間減到最短。HOLTEK的一系列MCU便是采用 RISC 結(jié)構(gòu)來設(shè)計。
再說RISC因?yàn)橹噶罴木?,所以許多工作都必須組合簡單的指令,而針對較復(fù)雜組合的工作便需要由『編譯程式』(compiler) 來執(zhí)行,而 CISC MCU因?yàn)橛搀w所提供的指令集較多,所以許多工作都能夠以一個或是數(shù)個指令來代替,compiler 的工作因而減少許多。以一個數(shù)值運(yùn)算程式來說,使用 CISC 指令集的MCU運(yùn)算對于一個積分運(yùn)算式可能只需要十個機(jī)器指令,而 RISC MCU在執(zhí)行相同的程式時,卻因?yàn)镃PU 本身不提供浮點(diǎn)數(shù)乘法的指令,所以可能需要執(zhí)行上百個機(jī)器指令 (但每一個指令可能只需要 CISC 指令十分之一的時間),而由程式語言轉(zhuǎn)換成機(jī)器指令的動作是由程式語言的 Compiler 來執(zhí)行,所以在 RISC MCU的Compiler 便會較復(fù)雜 。因?yàn)橥瑯右粋€高階語言 A=B*C 的運(yùn)算,在 RISC MCU轉(zhuǎn)換為機(jī)器指令可能有許多種組合,而每一種組合的『時間/空間』組合都不盡相同。所以 RISC 與 CISC 的取舍之間,似乎也是MCU硬體架構(gòu)與軟體(Compiler) 的平衡之爭,應(yīng)該沒有絕對優(yōu)勢的一方,只能說因應(yīng)不同的需求而有不同的產(chǎn)品,例如工作單純的印表機(jī)核心 MCU,便適合使用效能穩(wěn)定,但單位指令效率較佳的 RISC MCU。
對單片機(jī)處理方式而言,目前單片機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有兩種類型:一種是將程式和資料記憶體分開使用,即哈佛(Harvard)結(jié)構(gòu),當(dāng)前的單片機(jī)大都是這種結(jié)構(gòu)。另一種是采用和PC機(jī)的馮。諾依曼(Von Neumann)類似的原理,對程式和資料記憶體不作邏輯上的區(qū)分,即普林斯頓(Princeton)結(jié)構(gòu)。
67. 在很多情況下,以單片機(jī)為主控制器的測量系統(tǒng)要長時間保持無故障運(yùn)行,因此其自診斷就成為關(guān)鍵。請介紹一下有關(guān)單片機(jī)系統(tǒng)的故障自診斷的一些知識?
答:要保證系統(tǒng)可以長時間故障運(yùn)行,防止干擾是很重要的。最有效的方法是去除干擾源、隔斷干擾路徑,但往往很難做到,所以只能看單片機(jī)抗干擾能力夠不夠強(qiáng)了。單片機(jī)干擾最常見的現(xiàn)象就是復(fù)位;至于程序跑飛,其實(shí)也可以用軟件陷阱和看門狗將程序拉回到復(fù)位狀態(tài);所以單片機(jī)軟件抗干擾最重要的是處理好復(fù)位狀態(tài)。
一般單片機(jī)都會有一些標(biāo)志寄存器,可以用來判斷復(fù)位原因;另外也可以自己在RAM中埋一些標(biāo)志。在每次程序復(fù)位時,通過判斷這些標(biāo)志,可以判斷出不同的復(fù)位原因;還可以根據(jù)不同的標(biāo)志直接跳到相應(yīng)的程序。這樣可以使程序運(yùn)行有連續(xù)性,用戶在使用時也不會察覺到程序被重新復(fù)位過。
68. MCU的功能只有在ROM中寫入程序代碼后才能顯現(xiàn)出來。測試MCU時都是向ROM寫入程序后并向輸入管腳提供相應(yīng)的測試矢量的情況進(jìn)行的,然后對于OTP型MCU,只能一次編程,所以每次對封裝后成品測試時,測試一個就廢掉一個。據(jù)我所知,Holtek的MCU多為OTP版本單片機(jī),Holtek是如何解決這個測試問題?
答:如果是IC生產(chǎn)廠商的測試人員,以HOLTEK的經(jīng)驗(yàn)來說測試分兩個步驟。一、對裸片的ROM燒入 Code測試,看IC是否能正常寫入程序。如果測試通過,則使用紫外線擦去裸片的ROM Code,進(jìn)行封裝。二、使用外部測試電路來測試封裝IC的邏輯電路。
如果是從廠商處拿到封裝片后自行測試銷售,那么所能做的就只是通過測量I/O口電阻,二極管值等參數(shù),來測量IC的邏輯電路。無法測試ROM code是否能寫入正確,除非是IC的原設(shè)計者,知道如何對IC預(yù)留的Test Rom(如果有預(yù)留的話)進(jìn)行測試。
69. 作為IC生產(chǎn)廠商的測試人員,是在整個Wafer上進(jìn)行的,還是將Wafer切割成Die后對單個Die進(jìn)行?
答:裸片燒ROM Code是使用針壓機(jī)器來燒錄,所以必須是整個Wafer一起燒,單個Die無法排列整齊供燒錄。
70. “裸片燒ROM Code是使用針壓機(jī)器來燒錄,所以必須是整個Wafer一起燒,單個Die無法排列整齊供燒錄。” 這個階段測試僅用來測試OTP本身,還是寫入有針對性的程序代碼并在輸入管腳施加相應(yīng)測試矢量來測試整個MCU的功能是否正確?
答:在芯片還未經(jīng)分割的wafer階段,在測試時當(dāng)然要把DC test, Function test……等完成。如果是OTP 型式的芯片還需把燒code工作也一并解決。切割后就處理困難了!Probe Tester其實(shí)分兩部份,Probe(針壓)是機(jī)械部份,有位置對準(zhǔn)和芯片排測功能??砂研酒细鞫丝谝鲋梁蟛康腡ester,Tester基本上是個特別配套的計算機(jī)裝置,經(jīng)編寫不同的測試程序便可測試不同的芯片。
71. 如何編寫一個很好測試程序代碼以達(dá)到較高的功能測試覆蓋度?
答:應(yīng)在芯片電路最初的設(shè)計及仿真階段,就要規(guī)劃好測試的方法,由于現(xiàn)今已經(jīng)有很power的芯片設(shè)計和測試pattern工具,所以很快就能算出Test pattern coverage(測試覆蓋率-電路logic的0/1toggle rate)是否合要求!至于測試MCU,應(yīng)該是執(zhí)行一些內(nèi)建測試指令使所有電路都曾經(jīng)toggle過即可,這和指令組合變化無關(guān)。
72. 如果封裝對OTP產(chǎn)生了影響,導(dǎo)致芯片不能正常工作,而MCU的邏輯電路又是測試合格的,如何解決呢?
答:封裝后,我們分三個步驟測試OTP。1、查空,看芯片內(nèi)部ROM是否為空。2、寫入一部分所需Code,驗(yàn)證是否ok。3、測試邏輯電路,一旦裸片被刮壞的話,靜態(tài)電流就會變大。一旦這三個步驟測試OK,那么基本上OTP封裝片就是合格的。
73. 在此以PIC16F87X為例:MCU處于sleep時,用WDT定時,如何使其在寬溫度范圍內(nèi)工作定時相對一致,誤差盡量小呢?
答:一般MCU處于sleep時,WDT(看門狗)是停止?fàn)顟B(tài),用WDT的主要目的,是在程序運(yùn)行當(dāng)中,MCU受到外面雜訊干擾,導(dǎo)致程序運(yùn)行亂掉或MCU當(dāng)?shù)?,此時就須WDT(一般WDT時鐘來源是選用內(nèi)部RC振蕩)來自救及做復(fù)位動作,而當(dāng)MCU處于sleep時,其MCU是處于省電模式狀態(tài),因主振停止所以程序不運(yùn)行,此時就WDT可以停止動作(此模式WDT時鐘來源是選用主晶振系統(tǒng)),如果MCU處于sleep時,又要WDT能繼續(xù)動作,此時只有一個目的,就是用WDT的時間段來做定時工作(因程序停止運(yùn)行,無法清除WDT計數(shù)器,故WDT計數(shù)一定會溢出),而在這個模式下因主振停止(因要省電)的WDT時鐘來源只能選用內(nèi)部RC振蕩,所以RC振蕩的頻率會受工作溫度及電壓變動而產(chǎn)生飄移,所以要省電模式下不建議用WDT來做定時。
如果要省電模式下做定時工作,有一個很好建議,可采用HOLTEK MCU雙振蕩系列,如HT49XX,HT47XX,HT48XX,HT46R6X等系列,其優(yōu)點(diǎn)在省電模式下,其主振停止而保持第二振蕩系統(tǒng)維持振蕩,此振蕩系統(tǒng)為RTC(Real Time Clock 32768Hz振蕩系統(tǒng)),工作電流維持在2~3uA(工作電壓3V)之間,又因是用32768晶振,不受工作溫度及電壓變動的影響,可準(zhǔn)確做定時工作。
74. 在開發(fā)一個需要長時間可靠運(yùn)行的電子測量設(shè)備,有關(guān)單片機(jī)(DSP)系統(tǒng)的故障自診斷相關(guān)問題(包括主控制器,外圍器件,如AD,RAM,ROM等)如何解決?
答:DSP是專門用在數(shù)字信號處理的晶片,與單片機(jī)相比DSP器件具有較高的集成度,而且具有更快的CPU,更大容量的記憶體,計算能力強(qiáng)大,運(yùn)算速度快,能夠滿足系統(tǒng)的要求內(nèi)置有串列傳輸速率發(fā)生器和FIFO緩沖器。提供高速,同步串口和標(biāo)準(zhǔn)非同步串口。有的片內(nèi)集成了A/D和采樣/保持電路,可提供PWM輸出。DSP器件采用改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu),具有獨(dú)立的程式和資料空間,允許同時存取程式和資料。內(nèi)置高速的硬體乘法器,增強(qiáng)的多級流水線,使DSP器件具有高速的資料運(yùn)算能力。DSP的計算能力雖然很強(qiáng),但其事件管理能力較弱,而且直接支援的I/O口很少。為了方便地實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互,采用DSP與單片機(jī)協(xié)同工作的方式:以單片機(jī)為主機(jī),通過通訊介面對DSP實(shí)現(xiàn)控制;同時利用單片機(jī)較強(qiáng)的外圍設(shè)備管理能力實(shí)現(xiàn)人機(jī)介面,顯示等功能。主要工作流程是:彈簧的輸入輸出信號經(jīng)過濾波電路進(jìn)行調(diào)理后, 由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,再進(jìn)入DSP進(jìn)行運(yùn)算,得到的診斷結(jié)果通過通訊介面電路送入單片機(jī),單片機(jī)將結(jié)果顯示在液晶顯示器上,并經(jīng)過串口送入到其它應(yīng)用介面。
因?yàn)镈SP電路完成數(shù)據(jù)采集及數(shù)字濾波,軟件的設(shè)計主要包括DSP編程和單片機(jī)編程。DSP程式的主要任務(wù)是初始化, 管理DSP外圍電路和完成,在故障自診斷方面,主控制器部份大都是利用內(nèi)置的演算法完成故障診斷等任務(wù), 單片機(jī)程式包括鍵盤控制程式,液晶驅(qū)動顯示程式,與DSP及其它機(jī)器通信的程式。其它部份的故障自診斷,可參考本板開頭說明部份來處理等。
75. 在電路上有一個溫控開關(guān)串聯(lián)在供電回路,正常情況電阻很小,溫度升高后,電阻增加。這時cpu的工作電壓大概在3。1v左右,好象是工作在復(fù)位狀態(tài),液晶不斷閃爍,想在軟件中這樣判斷:如果有連續(xù)5次上電復(fù)位,且每次間隔不超過100ms,就關(guān)閉所有功能。但是這樣的話,cpu會一直工作在復(fù)位狀態(tài),會不會有問題?
答:也就是說,電壓會在3。1V左右波動,而CPU的最低工作電壓是在3。1V,所以會造成CPU一直復(fù)位。如果是這種情況,可能會造成CPU復(fù)位不正常。正常的上電復(fù)位是指電源電壓從0V上升到VDD;掉電復(fù)位是指電源電壓從VDD跌落到0V,后又恢復(fù)到VDD的過程;所以不管怎樣,復(fù)位過程必須是電壓從0V上升到VDD的過程。如果象所說的那樣,電壓從3。1V以上掉到3。1V以下,而又沒有完全掉到0V,然后又上升,這樣很容易造成CPU復(fù)位不完全而無法正常工作。
一般的解決方法是采用低電壓復(fù)位電路,可以采用三極管復(fù)位電路,或采用低電壓復(fù)位IC,如HOLTEK的HT70xx系列就是很好的低電壓復(fù)位IC,可以到以下網(wǎng)址查閱到相關(guān)的資料:http://www.holtek.com.cn/products/power_4.htm
76. 比如用400減50,在程序語句上如何利用SUBB實(shí)現(xiàn)呢?
答:MCS-51單片機(jī)的指令系統(tǒng)中的減法指令只有一組帶借位的減法指令(SUBB),而沒有不帶借位的減法指令。若要進(jìn)行不帶借位的減法操作,則需要在減法之前先用指令對進(jìn)位C清零,具體指令:CLR C ,然后再相減。在進(jìn)行多字節(jié)減法時首先應(yīng)進(jìn)行低字節(jié)的不帶進(jìn)位的減法,具體做法是先 CLR C,再用SUBB,而以后的高字節(jié)相減則都需要使用帶進(jìn)位的減法,直接使用SUBB指令即可。
77. 單片機(jī)系統(tǒng)為了省電,經(jīng)常要進(jìn)入掉電(POWER DOWN)狀態(tài),此時單片機(jī)的I/O口的PIN應(yīng)設(shè)置為何種狀態(tài)能獲得最低功耗?
答:單片機(jī)I/O口可用作輸入和輸出狀態(tài)。以HOLTEK一款最簡單的I/O單片機(jī)HT48R05A-1為例,當(dāng)作為輸入時可設(shè)置成帶上拉電阻的斯密特輸入;作為輸出時是CMOS輸出。如果程序進(jìn)入省電狀態(tài)(HALT)時,首先,各個有用的I/O仍需輸出一定值,以保證外部電路工作正常,同時請小心不要讓外部電路保持長耗電狀態(tài)(如長時間導(dǎo)通繼電器);對于暫時不用的I/O口,為了節(jié)約功耗我們建議將I/O置為輸出狀態(tài),并且輸出為低。
78. 怎么樣才能快速學(xué)會使用51系列和cygnal系列單片機(jī)?
答:建議購買一套ARM的開發(fā)學(xué)習(xí)板和仿真器(可以在網(wǎng)上查到適合自己的),結(jié)合教材在實(shí)踐中學(xué)習(xí)ARM的基本開發(fā)方法。首先可以通過簡單的程序編寫熟悉ARM的指令集、體系結(jié)構(gòu)、運(yùn)行模式等基本原理,如果有一定的單片機(jī)知識基礎(chǔ),相信很快就能對此熟練掌握。接下來,因?yàn)?2位ARM的應(yīng)用大多會使用操作系統(tǒng),所以此時可根據(jù)個人的計算機(jī)知識程度選擇一個適合自己學(xué)習(xí)的嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng),多上機(jī)實(shí)作掌握嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的基本方法,學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序的編程,并進(jìn)一步掌握包含軟硬件的基于ARM的系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)。這一步需要具有高級語言的編程及操作系統(tǒng)知識,可能對非計算機(jī)專業(yè)的人員會有較大的難度,不過事在人為,相信只要有決心,難關(guān)總是可以被攻破的。另外,網(wǎng)上也有很多關(guān)于ARM開發(fā)的論壇,可以常上去下載相關(guān)的學(xué)習(xí)資料,請教高手,相互交流,相信會有所幫助。
79. 同樣的功能實(shí)現(xiàn),采用RISC和CISC內(nèi)核的MCU,代碼量哪個更大,即哪種需要更大的RAM以及ROM?
答:微處理隨著微指令的復(fù)雜度可分為RISC及CISC這兩類。下面先針對這兩項(xiàng)做說明:
一、復(fù)雜指令集電腦CISC(Complex Instruction Set Computer)
CISC是一種為了便于編程和提高記憶體訪問效率的晶片設(shè)計體系。早期的電腦使用組合語言編程,由于記憶體速度慢且價格昂貴,使得CISC體系得到了用武之地。在20世紀(jì)90年代中期之前,大多數(shù)的微處理器都采用CISC體系──包括Intel的80x86和Motorola的68K系列等。
1.CISC體系的指令特征
使用微代碼。指令集可以直接在微代碼記憶體(比主記憶體的速度快很多)里執(zhí)行,新設(shè)計的處理器,只需增加較少的電晶體就可以執(zhí)行同樣的指令集,也可以很快地編寫新的指令集程式。
龐大的指令集:可以減少編程所需要的代碼行數(shù),減輕程式師的負(fù)擔(dān)。高階語言對應(yīng)的指令集:包括雙運(yùn)算元格式、寄存器到寄存器、寄存器到記憶體以及記憶體到寄存器的指令。
2.CISC體系的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn):能夠有效縮短新指令的微代碼設(shè)計時間,允許設(shè)計師實(shí)現(xiàn)CISC體系機(jī)器的向上相容。新的系統(tǒng)可以使用一個包含早期系統(tǒng)的指令超集合,也就可以使用較早電腦上使用的相同軟體。另外微程式指令的格式與高階語言相匹配,因而編譯器并不一定要重新編寫。
缺點(diǎn):指令集以及晶片的設(shè)計比上一代產(chǎn)品更復(fù)雜,不同的指令,需要不同的時鐘周期來完成,執(zhí)行較慢的指令,將影響整臺機(jī)器的執(zhí)行效率。
二、精簡指令集電腦RISC(Reduce Instruction Set Computer)
RISC是為了提高處理器運(yùn)行的速度而設(shè)計的晶片體系。它的關(guān)鍵技術(shù)在于流水線操作(Pipelining):在一個時鐘周期里完成多條指令。而超流水線以及超標(biāo)量技術(shù)已普遍在晶片設(shè)計中使用。RISC體系多用于非x86陣營高性能微處理器CPU,像HOLTEK MCU系列等。
1.RISC體系的指令特征
精簡指令集:包含了簡單、基本的指令,透過這些簡單、基本的指令,就可以組合成復(fù)雜指令。
同樣長度的指令:每條指令的長度都是相同的,可以在一個單獨(dú)操作里完成。
單機(jī)器周期指令:大多數(shù)的指令都可以在一個機(jī)器周期里完成,并且允許處理器在同一時間內(nèi)執(zhí)行一系列的指令。
2.RISC體系的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn):在使用相同的晶片技術(shù)和相同運(yùn)行時鐘下,RISC系統(tǒng)的運(yùn)行速度將是CISC的2~4倍。由于RISC處理器的指令集是精簡的,它的記憶體管理單元、浮點(diǎn)單元等都能設(shè)計在同一塊晶片上。RISC處理器比相對應(yīng)的CISC處理器設(shè)計更簡單,所需要的時間將變得更短,并可以比CISC處理器應(yīng)用更多先進(jìn)的技術(shù), 開發(fā)更快的下一代處理器。
缺點(diǎn):多指令的操作使得程式開發(fā)者必須小心地選用合適的編譯器,而且編寫的代碼量會變得非常大。另外就是RISC體系的處理器需要更快記憶體,這通常都集成于處理器內(nèi)部,就是L1 Cache(一級緩存)。
綜合上面所述,若要再進(jìn)一步比較CISC與RISC之差異,我們可以由以下幾點(diǎn)來分析:
1、指令的形成
CISC因指令復(fù)雜,故采微指令碼控制單元的設(shè)計,而RISC的指令90%是由硬體直接完成,只有10%的指令是由軟體以組合的方式完成,因此指令執(zhí)行時間上RISC較短,但RISC所須ROM空間相對的比較大,至于RAM使用大小應(yīng)該與程序的應(yīng)用比較有關(guān)系。
2、定址模式
CISC的需要較多的定址模式,而RISC只有少數(shù)的定址模式,因此CPU在計算記憶體有效位址時,CISC占用的匯流排周期較多。
3、指令的執(zhí)行
CISC指令的格式長短不一,執(zhí)行時的周期次數(shù)也不統(tǒng)一,而RISC結(jié)構(gòu)剛好相反,故適合采用管線處理架構(gòu)的設(shè)計,進(jìn)而可以達(dá)到平均一周期完成一指令的方向努力。顯然的,在設(shè)計上RISC較CISC簡單,同時因?yàn)镃ISC的執(zhí)行步驟過多,閑置的單元電路等待時間增長,不利于平行處理的設(shè)計,所以就效能而言RISC較CISC還是站了上風(fēng),但RISC因指令精簡化后造成應(yīng)用程式碼變大,需要較大的程式記憶體空間,且存在指令種類較多等等的缺點(diǎn)。
80. 如何設(shè)計出具有照像、存儲、輸出、視頻同步。本線路可接監(jiān)視器,用為監(jiān)視之用;在不拍照時,圖像是時實(shí)的,在拍照的時候,在監(jiān)視器的圖像會停在那,顯示所照的相片。照下來的照片可存儲起來,要查看的時候可以調(diào)用。如何才能做到?
答:針對數(shù)位相機(jī)一些技術(shù)層面說明:
數(shù)位相機(jī)使用JPEG或MPEG-4影像壓縮標(biāo)準(zhǔn) ,其負(fù)責(zé)中樞的專用控制晶片組逐漸走向單晶片化,一般單晶片內(nèi)含資料壓縮與記憶體控制 。若從整個系統(tǒng)的控制方式來看,影響數(shù)位相機(jī)質(zhì)量的參數(shù)包含:鏡頭,曝光裝置,觀景窗,瞻前螢?zāi)?、影像儲存,Gamma修正 ,彩色平衡與修正,儲存裝置與編輯軟體等,主要分為兩大控制部份:其一是負(fù)責(zé)I/O介面,JPEG影像處理,資料壓縮與儲存,其二是負(fù)責(zé)處理所有自動光學(xué)處理功能如自動光圈(Auto Iris,簡稱AI)、自動聚焦(Auto Focus,簡稱AF),自動曝光(Auto Exposure,簡稱AE)與白平衡(White Balance)控制,過去這兩大部份的控制系使用兩顆微控制器(MCU)分別處理,目前已漸由單顆MPU或DSP另加一顆微控制器組成所取代。
經(jīng)由光電轉(zhuǎn)換元件CCD(或CMOS Sensor)將擷取到的物體所反射光的亮度、色彩與分布處理以后轉(zhuǎn)換成數(shù)位信號,再將拍得圖像存至數(shù)位相機(jī)的記憶體里。信號傳遞方式是類比R。G。B。信號自CCD轉(zhuǎn)換成數(shù)位R。G。B。,整個過程中經(jīng)信號放大、Gamma修正與白平衡修正才得以達(dá)成;數(shù)位R。G。B。資料再轉(zhuǎn)換成亮度資料(Y)與兩色差(Cr,Cb)。當(dāng)影像資料進(jìn)行壓縮,壓縮比若為1/4時圖像資料所占的記憶容量就跟著降至1/4,例如記憶容量6Mbit的圖像資料減至1。5Mbit,Y。Cr。Cb資料經(jīng)再次取樣重排后一個圖框的數(shù)位資料記憶容量整個會降至3Mbit,其中Y占1。5Mbit, Cr、Cb兩個合占1。5Mbit,整個轉(zhuǎn)換過程不會影響垂直與水平的解析度,稱為線的再次取樣回復(fù)使用。
再論CCD(Charged Coupled Device)中文譯為「電子耦合元件」,它就像傳統(tǒng)相機(jī)的底片一樣,是感應(yīng)光線的裝置,可以將它想像成一顆顆微小的感應(yīng)粒子,鋪滿在光學(xué)鏡頭后方,當(dāng)光線與影像從鏡頭透過、投射到CCD表面時,CCD就會產(chǎn)生電流,將感應(yīng)到的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成數(shù)位資料儲存起來。CCD畫素數(shù)目越多、單一畫素尺寸越大,收集到的影像就會越清晰。因此,盡管CCD數(shù)目并不是決定影像品質(zhì)的唯一重點(diǎn),我們?nèi)匀豢梢园阉?dāng)成相機(jī)等級的重要判準(zhǔn)之一。
播放處理系經(jīng)由記憶體讀出所擷取之?dāng)?shù)位信號資料,透過解壓縮電路及內(nèi)插法處理轉(zhuǎn)成PC或TV需要之信號。曝光控制,則由CCD(或CMOS)驅(qū)動電路里的Timing Generator來負(fù)責(zé)。
81. Holtek和AT系列編程有何不同,現(xiàn)有AT系列程序如何轉(zhuǎn)為Holtek?
答:從指令集來看,ATMEL的AVR系列是8位RISC型的單片機(jī),共有118條指令,而HOLTEK是63條指令,要將AVR的匯編程序轉(zhuǎn)為HOLTEK的匯編需要熟悉兩者的匯編指令將AVR的程序轉(zhuǎn)譯成HOLTEK匯編,而不能直接在HOLTEK芯片上使用,如果程序是用C編寫,則大部分應(yīng)該是可以直接使用的,但數(shù)據(jù)定義以及寄存器的定義可能需要改變;另外在編程的過程還需要考慮兩者硬體結(jié)構(gòu)的差異對指令實(shí)現(xiàn)功能的影響,有時候可能會因?yàn)橛搀w的不同,需要對項(xiàng)目進(jìn)行重新的規(guī)劃。
82. Holtek和AT系列有無FLASH可電擦寫的型號?
答:目前HOLTEK沒有FLASH可電擦寫的型號,可以使用OTP芯片的DICE或者開窗片對EPROM進(jìn)行紫外線擦除,實(shí)現(xiàn)對芯片的多次編程。
83. 在一個由MCU的產(chǎn)品中,開發(fā)完成,批量生產(chǎn)時,需要測試。然而,測試員可能不能測試到軟件的每一處。在寫程序時,做一個專門的測試流程,在某種條件滿足時(比如幾個鍵盤的同時按下),進(jìn)入測試程序。測試程序中用一些比較短的時間來工作。如何實(shí)現(xiàn)?
答:以HOLTEK IC生產(chǎn)廠商的角度來看,對于一個MCU成品,一旦它的外圍器件連接OK,它的MCU芯片基本邏輯功能運(yùn)行正常,此MCU成品基本上就是良品了。因?yàn)镮C在出廠前,都經(jīng)過了邏輯、燒寫測試,所以發(fā)給客戶的封裝片都是合格的。客戶生產(chǎn)時所產(chǎn)生的不良片,大多數(shù)是I/O遭到破壞造成的(例如ESD破壞、高電壓破壞),如果IC的I/O邏輯功能運(yùn)行正常就說明此IC可以運(yùn)行任何程序,并不需要測試到軟件的每一處才能保證MCU成品的良率。因此您的測試方法已經(jīng)可以保證IC的良率了。
84. 有沒有很好的辦法來解決加密問題但是又不破壞MCU的方法?
答:單片機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)品的加密和解密技術(shù)永遠(yuǎn)是一個矛盾的統(tǒng)一體,針對科研成果保護(hù)是每一個科研人員最關(guān)心的事情,目的不使自己的辛苦勞動付注東流。對其單片機(jī)加密方法一般有采用軟體加密,硬體加密,軟硬體綜合加密,時間加密,錯誤引導(dǎo)加密,專利保護(hù)等措施。有矛就有盾,有盾就有矛,有矛、有盾,才促進(jìn)矛、盾質(zhì)量水平的提高。而加密只講盾的運(yùn)用,以下就簡單敘述加密的方法:
硬體加密:使他人不能讀你的程式。
高電壓或鐳射燒斷某條引腳,使其讀不到內(nèi)部程式,用高電壓會造成一些器件損壞,即把單片機(jī)資料匯流排的特定I/O永久性地破壞,解密者即使擦除了加密位,也無法讀出片內(nèi)程式的正確代碼。此外還有破壞EA引腳的方法。
重要 RAM 資料采用電池對RAM進(jìn)行掉電資料保護(hù)。即先將一系列資料寫入RAM并接上電池,然后將其余的晶片插上。這樣,當(dāng)單晶片微處理器系統(tǒng)運(yùn)行后,CPU首先從RAM讀出資料,這些資料可以是CPU執(zhí)行程式的條件判別依據(jù),也可以是CPU將要執(zhí)行的程式。如果資料正確,整個系統(tǒng)正常運(yùn)行。反之,系統(tǒng)不能運(yùn)行。
匯流排亂置法。匯流排亂置法通常是將MCU和EPROM之間的資料線和位址線的順序亂置。 軟體加密:其目的是不讓人讀懂你的程式,不能修改程式,可以在程序重要資料區(qū)先用DES混碼存放,但使用時須配合外面輸入Decode碼(金鑰匙)來解編?;蛘呤窃跓o程式的空單元也加上程式機(jī)器碼,最好要加巧妙一點(diǎn)等。
用真真假假方法加密:(1)擦除晶片標(biāo)識。(2)DIP 封裝改成 PLCC、TQFP、SOIC、BGA 等封裝。
85. 在開發(fā)一個需要長時間可靠工作的控制系統(tǒng)(發(fā)電機(jī)系統(tǒng)),如何設(shè)計復(fù)位電路?
答:單片機(jī)復(fù)位可分為內(nèi)部與外部事件復(fù)位。外部事件復(fù)位包括上電復(fù)位、RES復(fù)位和低電壓復(fù)位。
上電復(fù)位和RES復(fù)位是人為的正常復(fù)位,以保證程序計數(shù)器被清零且程序從頭開始執(zhí)行。要正常進(jìn)行這兩種復(fù)位動作,需要外接正確的RES復(fù)位電路,一般來說不同的單片機(jī)的復(fù)位電路稍有不同,單片機(jī)廠商都會提供標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)位電路資料。以HOLTEK IC為例,我們提供的復(fù)位電路是RES腳接100K歐姆的電阻至VDD;RES腳再接10K電阻和0。1uF的電容至VSS。
當(dāng)電源電壓受外部干擾,低于正常工作電壓時,會造成程序功能運(yùn)行不正常,嚴(yán)重的還可能造成單片機(jī)死機(jī)。此時發(fā)電機(jī)系統(tǒng)就會造成嚴(yán)重的后果,我們就需要用低電壓復(fù)位來解決這個問題。通常我們可以用兩個方法實(shí)現(xiàn)低電壓復(fù)位:1、外加一個電壓檢測芯片(例如7033)加到RES腳上,當(dāng)電源電壓低于某個臨界值時,電壓檢測芯片會給出一個低電平到RES腳是單片機(jī)復(fù)位,防止單片機(jī)死機(jī)。2、有些廠家的單片機(jī)內(nèi)部會有一個低電壓檢測LVR的功能,例如HOLTEK單片機(jī)。當(dāng)電源電壓低于某一個臨界值時,單片機(jī)會自動復(fù)位避免死機(jī),外部不需要再連接任何檢測電壓的電路。
除了外部電源不穩(wěn)定會造成單片機(jī)復(fù)位,內(nèi)部WDT溢出也會造成復(fù)位,即內(nèi)部事件復(fù)位。對于需要長時間穩(wěn)定工作的系統(tǒng)來說,看門狗是十分必要的,它可以避免程序跑飛造成的錯誤。
當(dāng)復(fù)位發(fā)生時,要保證復(fù)位后能與復(fù)位前的各個狀態(tài)無縫的連接起來,就需要用軟件來判定復(fù)位前程序執(zhí)行到哪個程序段。以HOLTEK MCU為例,除了上電復(fù)位之外,通用寄存器復(fù)位前后的值不會發(fā)生變化。那么就可以設(shè)定一些寄存器記錄程序當(dāng)前運(yùn)行在哪一個程序功能段。一旦發(fā)生復(fù)位,只需要讀出那些寄存器的值就可以跳轉(zhuǎn)到復(fù)位之前運(yùn)行的程序功能段運(yùn)行。另外HOLTE MCU內(nèi)部有兩個特殊標(biāo)志位PD和TO,可以根據(jù)此兩位的值來判定具體是什么原因造成的復(fù)位。
86. 從芯片封裝及設(shè)計過程中增強(qiáng)芯片自身干擾能力的角度分析,有哪些好的抗干擾措施?封裝過程中是否可以加屏蔽的技術(shù),layout時可否采取措施?設(shè)計方面需要注意哪些問題?
答:一般在IC內(nèi)部的抗干擾的處理方法,各家有各家的看家本領(lǐng),例如在靜電放電防護(hù)電路(ESD protection circuits)是積體電路上專門用來做靜電放電防護(hù)之用,此靜電放電防護(hù)電路提供了ESD電流路逕,以免ESD放電時電流流入IC內(nèi)部電路而造成損傷。因ESD來自外界,所以ESD防護(hù)電路都是做在PAD的旁邊。在輸出PAD,其輸出級中大尺寸的PMOS及NMOS元件本身便可當(dāng)做ESD防護(hù)元件來用,但是其布局(layout)方式必須遵守Design Rules中有關(guān)ESD布局方面的規(guī)定。又例如傳統(tǒng)的積體電路設(shè)計中,在電源、地的引出上通常將其安排在對稱的兩邊。如左下角是地,右下角是電源。這使得電源雜訊穿過整個矽片。改進(jìn)的技術(shù)將電源、地安排在兩個相鄰的引腳上,這樣一方面降低了穿過整個矽片的電流,一方面使外部去耦電容在PCB設(shè)計上更容易安排,以降低系統(tǒng)雜訊。另一個在積體電路設(shè)計上降低雜訊的例子是驅(qū)動電路的設(shè)計。一些單片機(jī)提供若干個大電流的輸出引腳,從幾十毫安培到數(shù)百毫安培。
這些大功率的驅(qū)動電路集成到單片機(jī)內(nèi)部無疑增加了噪音源。而跳變沿的軟化技術(shù)可消除這方面的影響,辦法是將一個大功率管做成若干個小管子的并聯(lián),再?每個管子輸出端串上不同等效阻值的電阻,以降低di/dt。
87. 對于有WATCHDOG功能的單片機(jī),如何去檢查確認(rèn)其是否起作用?比如說有的單片機(jī)要在程序執(zhí)行HANGUP時,WATCHDOG才執(zhí)行RESET,如何確認(rèn)呢?
答:以HOLTEK最基本的I/O單片機(jī)HT48R05A-1為例說明。在單片機(jī)特殊寄存器STATUS中有PD和TO位,它們是可讀不可寫的。讀取PD和TO的值,就可以判斷出不同的復(fù)位原因,例如上電復(fù)位、正常工作下RES復(fù)位,HALT狀態(tài)下RES復(fù)位、正常工作下WDT復(fù)位、以及HALT狀態(tài)下WDT復(fù)位。因此只需要判斷此兩位的數(shù)值,就可以確認(rèn)WDT是否起作用了。
如果需要WDT在HALT(即HANGUP)狀態(tài)時發(fā)生復(fù)位動作,那么只需在正常工作時正確的喂狗(即CLR WDT),且看門狗的時鐘來源選擇內(nèi)部RC時鐘,當(dāng)程序進(jìn)入HALT狀態(tài)后一旦WDT溢出會發(fā)生復(fù)位了。
88. 要研究一個將同步串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到以太網(wǎng)或USB的模塊,能否推薦一個DSP或現(xiàn)在的高速單片機(jī)等,要能支持同步數(shù)據(jù)的DSP,同時這個DSP在連接REltek8139等網(wǎng)絡(luò)芯片的開發(fā)又比較容易?
答:一般為網(wǎng)路多媒體應(yīng)用來挑選一種DSP,是一件很復(fù)雜的工作。首先必須針對處理器的內(nèi)核架構(gòu)和周邊配置進(jìn)行全面的分析,理解多媒體資料流程(例如,視頻、圖像、音頻和分組資料),如何在一個基于DSP的系統(tǒng)中傳輸十分重要,以便預(yù)防帶寬瓶頸;另外,了解各種系統(tǒng)特性(包括DMA和記憶體存取)也很有幫助,這能使設(shè)計方案穩(wěn)定可靠,而不只是勉強(qiáng)合格。
網(wǎng)路多媒體處理器的選擇取決于一項(xiàng)設(shè)計對性能和連接性的要求。許多應(yīng)用既需要MCU也需要DSP:MCU提供系統(tǒng)的控制功能,DSP完成密集的數(shù)值計算。對于這些截然不同的功能可以整合入單個處理器中,如HOLTEK HT82A88F系列DSP晶片。這種器件在單一架構(gòu)內(nèi)執(zhí)行充分的控制功能和繁重的信號處理任務(wù),同時還提供適合多媒體連接的各種周邊介面。
系統(tǒng)工程師在選擇DSP時首先應(yīng)該分析的要素包括:1。每秒執(zhí)行的指令數(shù),2。每一處理器時鐘周期內(nèi)完成的運(yùn)算元, 3。運(yùn)算單元的效率。在待評估的DSP上運(yùn)行一組有代表性的基準(zhǔn)測試程式(如音頻/視頻壓縮演算法),就可完成這些指標(biāo)的評估。評判結(jié)果將指示出系統(tǒng)的即時處理要求是否超出了該DSP的能力,而且同樣重要的是,該DSP是否有足夠的性能去應(yīng)對系統(tǒng)新增的或不斷演變發(fā)展的需求。許多標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)測試程式假設(shè)待處理的資料已經(jīng)駐留在DSP片內(nèi)記憶體中。只要工程師協(xié)調(diào)好各I/O設(shè)計考慮,采用這種方法就能對不同廠家的DSP進(jìn)行更直接的比較。
另外合適的周邊埠組合,省去了支援所需介面的外部電路,而減少了開發(fā)時間及成本。網(wǎng)路多媒體設(shè)備(NMD)可帶有各種各樣的標(biāo)準(zhǔn)周邊。這其中最重要的是與網(wǎng)路介面的連接。在有線應(yīng)用中,乙太網(wǎng)(IEEE 802。3)是在局域網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)的最普遍選擇;而IEEE 802。11b/a正在成為實(shí)現(xiàn)無線局域網(wǎng)連接的首選方案。作為DSP的直接延伸,現(xiàn)在有許多乙太網(wǎng)解決方案可供選用。此外針對有很好地支援微處理器功能的DSP來說,也可用于直接管理TCP/IP堆疊。同步和非同步(UART) 序列埠也是連接DSP與多媒體系統(tǒng)環(huán)境所必需的。在網(wǎng)路多媒體設(shè)備系統(tǒng)中,音頻編碼資料一般通過8到32位的同步序列埠傳輸;而音/視頻編解碼控制通道則是通過更慢的串列介面來管理,如SPI或兩線式介面。另外,UART支援RS-232數(shù)據(jù)機(jī),也能支援用于近距離紅外傳輸?shù)腎rDATM。
還有許多的DSP支援PCI或USB的通用介面,它能通過周邊晶片橋接不同類型的設(shè)備,如PCI到IDE、USB到802。11b等。PCI還有提供一條單獨(dú)內(nèi)部匯流排的優(yōu)點(diǎn),這使得PCI匯流排主控器無需通過DSP內(nèi)核或其他周邊單元就能向DSP記憶體發(fā)送或讀取資料。另外適于網(wǎng)路多媒體設(shè)備市場的DSP應(yīng)包括一個外部記憶體介面,以便充當(dāng)非同步和SDRAM記憶體控制器。非同步記憶體介面簡化了與快閃記憶體、EEPROM和周邊橋接晶片的連接,而SDRAM為針對大容量資料幀的高密度計算提供了其必需的存儲空間。
89. HT48系列單片機(jī)支持串行通信嗎?采用哪種通信方式較合適?HT46系列單片機(jī)串行通信的I/O口PA。67與51系列的RX/TX兩PIN(P3。0/P3。1)的結(jié)構(gòu)有何不同,傳輸效能是否一樣? 能給個鍵盤與電腦通信的例程和常規(guī)通信協(xié)議嗎?
答:HT48系列的單片機(jī)支持串行通信??梢酝ㄟ^軟件編程,利用HT48系列單片機(jī)的I/O實(shí)現(xiàn)串行通信。在HOLTEK的網(wǎng)站上有使用HT48系列進(jìn)行“I2C”或者“三線串行通信”實(shí)現(xiàn)串行通信的軟硬件應(yīng)用范例(http://www.holtek.com.cn/tech/tech.htm)。
HT46系列的串行通信口PA。6/SDA和PA。7/SCL是共用管腳,它們可以通過掩膜選擇作為普通I/O全雙工的輸出輸入接口,或者串行通信口。當(dāng)作為串行口時,SDA/SCL是I2C通訊總線協(xié)議的從端,這和51系列的RX/TX使用的串行通信協(xié)議是不同的,51系列的TX/RX遵循的是RS-232串行協(xié)議。所以他們之間的傳輸效能是不可比的。
如果想用單片機(jī)做鍵盤產(chǎn)品的話,推薦使用HOLTEK的HT82K68E,它支持PS/2接口,或者是HT82K96E,它支持USB接口。這些芯片是HOLTEK專為鍵盤應(yīng)用所設(shè)計的。具體的芯片資料請見:http://www.holtek.com.cn/products/mcu_11.htm
90. 用一個12M的晶振,怎么能實(shí)現(xiàn)480MB/S的數(shù)據(jù)傳輸率呢?
答:在集成了PLL的12MHz的晶體振蕩器即可達(dá)到480MHz,相位鎖定回(環(huán))路(Phase Locked Loop,PLL)又被稱為相鎖回路或鎖相回路,其原理是經(jīng)由閉回路自動控制系統(tǒng)的反饋?zhàn)饔?,?qū)使另一個動作不精準(zhǔn)、頻率變動量高的作用元件的動作頻率,使其能快速且一直保持穩(wěn)定地與正確的頻率參考源達(dá)到同相甚至是同相又同頻的狀態(tài),如此即是相位鎖定(Phase Locked)的狀態(tài),我們?nèi)粢噪娐吠獠烤珳?zhǔn)、頻率變動量極低的振蕩頻率源作為基準(zhǔn)參考,來驅(qū)使電路內(nèi)部精準(zhǔn)、頻率變動量極低的振蕩頻率源,使其達(dá)成相位鎖定的狀態(tài),即可用來作為通訊系統(tǒng)的調(diào)變/解調(diào)電路。
一般480MB/S的數(shù)據(jù)傳輸率是運(yùn)用在USB 2.0,當(dāng)通用序列匯流排(Universal Serial Bus)規(guī)格于1996年1月發(fā)表時,代表業(yè)界成功研發(fā)出一套連結(jié)中低速頻寬的周邊元件與個人電腦之間的低成本串連管道,但是仍缺乏支援高速寬頻的 應(yīng)用能力。于2000年4月,USB再度推出全新一代的USB 2.0版本的技術(shù)規(guī)格,可將訊號傳輸速度提升整整40倍,由原先 USB 1。0的最高12MHz的速度至現(xiàn)今USB 2。0的高速480MHz,并擴(kuò)增了更先進(jìn)的功能,如新型的傳輸裝置以提高頻寬使用率與增加傳輸裝置及主機(jī)控制器之間的附加功能。
針對實(shí)際上可供使用的頻寬來說,資料的傳輸頻寬速度由原先的1 Mbytes/sec左右提高至50 Mbytes/sec,這樣一個大幅度的頻寬增加主要?dú)w功于USB 2.0規(guī)格運(yùn)用了微訊框(micro-frame)、可容納更多資訊的傳輸封包、更頻繁的傳輸次數(shù)、分割式傳輸處理(split transaction)、以及一些新的執(zhí)照(token)等嶄新技術(shù)。USB 2.0裝置的架構(gòu)同時增加了兩項(xiàng)全新的描述元(descriptor),即裝置認(rèn)可(Device Qualifier)與其他的速度配置(Speed Configuration),可用來明確標(biāo)示出資料傳輸裝置在其它運(yùn)作速度下的功能表現(xiàn)。
針對電子規(guī)格的變動:在主機(jī)與新型的高速控制器之間的連結(jié)則重新定義,以支援現(xiàn)今高達(dá)480MHz的傳輸效能表現(xiàn)。新的高速拓璞新的標(biāo)準(zhǔn)采用90W 的差分阻抗(differential characteristic impedance)搭配差分電流模式訊號(differential current mode signaling),并采用相同的NZRI編碼機(jī)制(NZRI encoding),但對SYNC訊號(SYNC signaling)、EOP訊號(EOP signaling)與閑置狀況(idle state)等略作更改,但也必須搭配其他相關(guān)規(guī)范,以便嚴(yán)格控制游離電容(stray capacitance)、點(diǎn)對點(diǎn)抖動(peak to peak jitter)與上升/下落時間(rise/fall time)等,使得訊號的傳輸速度能夠更加快速。
91. 在單片機(jī)程序設(shè)計中遇,從被嵌套的高級中斷中如何強(qiáng)行返回到主程序。子程序返回指令在恢復(fù)堆棧后可不可以用跳轉(zhuǎn)指令替代返回到主程序中?
答:如果是51系列,那直接用POP指令就可以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)行返回;如果是用RISC結(jié)構(gòu)的單片機(jī)(HOLTEK 單片機(jī)是RISC結(jié)構(gòu)的),那一般都是硬件堆棧,沒有PUSH和POP指令,所以子程序調(diào)用和返回指令必須成對使用。
92. 對單片機(jī)的速度,有何要求?Holtek的單片機(jī)能符合該項(xiàng)應(yīng)用嗎?
答:目前HOLTEK的單片機(jī)速度最高為8MHz,一條指令執(zhí)行時間為0。5us,以這樣的速度,可以滿足大多數(shù)項(xiàng)目的開發(fā);不知你說的具體是什么項(xiàng)目。目前HOLTEK單片機(jī)主要有OTP和Mask兩種,將來會推出Flash的單片機(jī);但HOLTEK的開發(fā)系統(tǒng)很完善,在開發(fā)階段,HOLTEK還可以適當(dāng)提供免費(fèi)樣片,相對來說,開發(fā)成本并不會比用Flash來得高。
93. PSoC是一種功能靈活和強(qiáng)大的軟硬件嵌入式開發(fā)系統(tǒng),能否用PSoC代替部分單片機(jī)系統(tǒng)呢?
答:在一般在嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用中,都可能需要使用幾十種甚至是更多的類比或數(shù)位周邊元器件。熟悉MCU開發(fā)的工程師們都知道,在MCU的開發(fā)過程中,最需要花時間和精力的就是元器件的選購,以及元器件相容性方面的考慮。目前在市場上有成千上萬不同種周邊元器件,設(shè)計人員要想從中尋找到適合自己應(yīng)用的元器件是一件令人頭痛的事情。因此,設(shè)計工程師的理想方案似乎是采用定制的SoC晶片,但是如果采用定制微控制器、ASIC和PLD器件,一方面價格比較昂貴,另一方面需要設(shè)計人員具有專門的設(shè)計技能。因此,研制一個高效率、周邊元器件可嵌入配置的、低功耗的8位微控制器是很有必要的。
PsoC(Programmable System on Chip)可編程系統(tǒng)晶片,是美國Cypress MicroSystems公司在最近推出的新一代功能強(qiáng)大的8位元可配置的嵌入式單片機(jī)。該系列單片機(jī)與傳統(tǒng)單片機(jī)的根本區(qū)別在于其內(nèi)部集成的數(shù)位和類比block模組,工程師可以根據(jù)不同設(shè)計要求調(diào)用不同的數(shù)位和類比block模組,完成晶片內(nèi)部的功能設(shè)計;實(shí)現(xiàn)使用一塊晶片就可以配置成具有多種不同周邊元器件的微控制器,建立一種可配置嵌入式微控制器;用以實(shí)現(xiàn)從確定系統(tǒng)功能開始,到軟/硬體劃分,并完成設(shè)計的整個過程。因此,PSoC能夠適應(yīng)非常復(fù)雜的即時控制需求,使用它進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)可以大大提高開發(fā)效率,降低系統(tǒng)開發(fā)的復(fù)雜性和費(fèi)用,同時增強(qiáng)系統(tǒng)的要可靠性和抗干擾能力;因此,它特別適用于各種控制和自動化領(lǐng)域。所以PSoC的動態(tài)配置能力給開發(fā)者提供了快速方便的編程和開發(fā)方法,同時也為單片機(jī)的應(yīng)用開拓了更大的空間。因此利用片內(nèi)集成的閃速記憶體可以降低產(chǎn)品開發(fā)成本,縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。因此,此MCU結(jié)構(gòu)具有廣闊的應(yīng)用推廣前景。
94. 單片機(jī)對modem要進(jìn)行哪些初始化操作?
答:一般單片機(jī)的MODEM通訊必須要有兩個背景知識,一個是AT命令集,另一個是通用非同步接收發(fā)送器(UART)。
AT命令集
下面介紹我通訊程式例子中涉及到的AT命令。
Dn:撥號命令。該命令使MODEM立即進(jìn)入摘機(jī)狀態(tài),并撥出跟在后面的號碼。D命令是基本的撥號命令,它受到其他命令的修飾可構(gòu)成MODEM何時撥號以及如何撥號等操作。
T:音頻撥號。例如,ATDT8886666,其中8886666為電話號碼。
P:脈沖撥號。例如,ATDP8886666,其中8886666為電話號碼。
,:標(biāo)準(zhǔn)暫停。我們常常碰到撥打外線電話時需要暫停一下,等聽到二次撥號音(外線)之后才能再撥后續(xù)的號碼。缺省時暫停時間為2s(秒),它由S8寄存器指定。
Sn:表示MODEM內(nèi)部的寄存器。
S0:自動回應(yīng)。如果要求MODEM具有自動回應(yīng)特性,則應(yīng)該預(yù)先將MODEM的S0寄存器設(shè)置為非0。
S8:逗號撥號修飾符的暫停時間。該寄存器決定了當(dāng)MODEM在撥號中遇到逗號(,)時應(yīng)該暫停的時間。
通用非同步接收發(fā)送器UART
深入理解UART內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及內(nèi)部寄存器各位的含義,詳細(xì)了解資料發(fā)送和接收的過程,有助于編寫出高效、穩(wěn)定的程式。一般介紹編寫基本通訊程式需要知道的寄存器。實(shí)際的ADDRESS由具體接線決定。
串列傳輸速率除數(shù)鎖存器(LSB、MSB)
在通訊之前要進(jìn)行一些參數(shù)初始化,串列傳輸速率是首先應(yīng)該考慮的一項(xiàng)。該寄存器是一個16位的寄存器,分為低8位(LSB)和高8位(MSB)寄存器。
另外單片機(jī)訪問的是串列傳輸速率除數(shù)鎖存器LSB/MSB。一般常用的工作頻率是1。8432MHz。這個頻率除以16就是串列傳輸速率的時鐘頻率,用于控制發(fā)送和接收資料的速度。
下面給出串列傳輸速率除數(shù)鎖存器值的計算公式:
串列傳輸速率除數(shù)鎖存器值=工作頻率/(16×期望串列傳輸速率)=1843200/(16×期望串列傳輸速率)
接收緩沖寄存器和發(fā)送保持寄存器(transmit and receive holding register)
讀操作單片機(jī)訪問接收緩沖寄存器(RHR),寫操作單片機(jī)訪問發(fā)送保持寄存器(THR)。
中斷允許寄存器(interrupt enable register)
FIFO控制寄存器(FIFO control register)
資料發(fā)送和接收模式的選擇。常用的兩種模式:FIFO和DMA。其中DMA又有兩種模式DMA的模式0、DMA的模式1可供選擇。
95. 我使用的單片機(jī)是AT89C51,試過用彈出指令強(qiáng)行返回中斷的方法,確實(shí)能夠返回主程序,具體做法是:首先將堆棧中的地址彈出,然后壓入主程序中新的地址,最后執(zhí)行RETI指令就可以返回到該地址了。如果彈出指令執(zhí)行完后直接用跳轉(zhuǎn)指令而不通過RETI指令也能返回到主程序,但下次中斷來時將不能再次響應(yīng)。請問是從被嵌套的高優(yōu)先級中斷程序中怎樣返回主程序,是不是還必須得通過最低級中斷才能返回。要是直接返回的話,是否下次中斷還能夠正常響應(yīng)?
答:對于51系列的單片機(jī)而言,當(dāng)中端響應(yīng)發(fā)生時,會將相應(yīng)的優(yōu)先級有效觸發(fā)器職位;當(dāng)退出中斷時,執(zhí)行RETI,單片機(jī)又自動將優(yōu)先級有效觸發(fā)器清0。因此,如果直接使用跳轉(zhuǎn)指令從中斷子程序出來的話,單片機(jī)沒有清0優(yōu)先級有效觸發(fā)器,下一次中斷發(fā)生時就不能響應(yīng)了。
如果要從高優(yōu)先級中斷程序返回主程序的話,必須執(zhí)行兩條RETI指令,才可以清除高/低優(yōu)先級有效觸發(fā)器。具體的程序可以是:
MOV DPTR, #LABLE1
POP ACC ;將高優(yōu)先級子程序返回地址出棧
POP ACC
PUSH DPL ;將LABLE1地址入棧
PUSH DPH
RETI
LABLE1:
POP ACC ;將低優(yōu)先級子程序返回地址出棧
POP ACC
MOV DPTR, #LABEL2
PUSH DPL ;將LABLE2,即需要返回的主程序地址入棧
PUSH DPH
RETI
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