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    單片機開發技巧

    發布日期:2021-10-25 14:14人氣:532

    一、單片機應用特點

     

    單片機擁有以下幾種應用特點:(1)擁有良好的集成度;(2)單片機自身體積較??;(3)單片機擁有強大的控制功能,同時運行電壓比較低;(4)單片機擁有簡易攜帶等優勢,同時性價比較高。單片機主要應用于下面幾種領域當中,分別是:自動化辦公、機電一體化、尖端武器和國防軍事領域、航空航天領域、汽車電子設備、醫用設備領域、商業營銷設備、計算機通訊、家電領域、日常生活和實時控制領域等。

     

    二、單片機開發技巧

     

    2.1抑制程序BUG

     

    控制程序BUG對于單片機開發具有重要的影響,在單片機程序中發生錯誤代碼等問題時,就會對單片機的運行流程與工作路徑產生重要的影響,嚴重時可能還會降低單片機使用性能,并對整個工作狀態產生不好的影響,為此需要加強對單片機研發工作的重視。在編程工作中,應該考慮到超范圍管理下的各種參數,即各種物理參數。在系統運行過程中,主要的輸入內容就是物理參數,也是系統核心內容。物理參數主要可以分成4個部分:過程參數、資源參數、結果參數和激勵參數。參數主要是系統內部功能單元、器件、電路等單元中的資源,比如堆疊深度、存儲單元的長度、記憶體容量等,應用參數主要是一些功能單元和單片機的使用條件。而過程參數主要是指系統運行發展過程中各種參數變化狀態。上述參數也是程序系統運行過程中的主要參數。需要嚴謹對待,可以處理各種參數,從而使程序中的BUG數量保持最低的狀態。

     

    2.2提升C語言編程效率

     

    單片機在發展初期都是利用匯編語言制作程序,是一種低級語言,比較符合硬件的運行狀態,能夠在發展初期支持單片機的小型控制功能,但是隨著單片機復雜程度的不斷提高,匯編就顯得比較麻煩,同時開發效率也相繼下降,為此發展到現在大部分領域開始用C語言取代匯編方法。怎樣合理地利用C語言進行編程、開發單片機也是未來發展過程中需要進行重點研究的內容。在利用C語言進行編程的過程中,要想進一步提高編程效率,就要熟練掌握C語言編譯器,掌握所有C語言編譯所對應的語句行數,如此能夠更加準確地了解編程效率。在日后編程過程中,能夠靈活利用擁有高效率的編程語句。不同廠家生產出來的編譯器擁有一定的差異,因此,其編譯效率也存在較大的差距。在遇到較為復雜的開發項目和時間較為緊張的狀態下就可以使用C語言進行編程,但用C語言編程的前提條件之一就是充分了解C編譯器和MCU系統中的C語言,注意編譯系統中所支持的算法類型和數據類型。

     

    2.3提高單片機抗干擾性

     

    單片機中的防干擾最為有效的方法就是將干擾源徹底去除,并將干擾路徑徹底隔斷。抑制干擾源其實就是盡量減小干擾源中的di/dt,du/dt,是進行抗干擾設計過程中的基礎性原則,降低干擾源中的du/dt主要可以通過將屯容并連到干擾源兩端位置來實現。降低干擾源中的di/dt則是將電阻或是電感串聯到干擾源回路當中,或者是通過增添二設置極管實現目標,上述幾種方法都是通過硬件電路來實現,不但能夠促進硬件系統中抗干擾能力的有效提升,同時還擁有可靠性強、節省硬件資源、設計靈活等優勢,逐漸受到人們的廣泛關注。在單片機使用過程中,最為常見的干擾問題就是復位,而其中的程序跑飛也可以通過看門狗或是軟件陷阱幫助程序復位。因此,在單片機的軟件抗干擾問題中,最為主要的工作就是讓其重新回到復位狀態。正常情況下,會有部分標志寄存器,能夠輔助判斷具體的復位原因。還可以將部分標志埋藏在RAM中,每次進行程序復位的過程中,可以通過標志判斷各種復位原因,同時還能結合具體的標志跳轉到對應程序內部。如此還能讓程序保持一種連續性的運行狀態,用戶在應用過程中也無法發現程序是否被重新復位過。假如失控程序陷入死循環狀態,可以通過看門狗技術幫助程序從死循環問題中逃離出來。通過對程序循環時間進行不斷檢測,在發現循環時間超出程序規定范圍時,就可以認定系統已經進入到一種死循環的狀態,為此需要科學處理其中的出錯問題??撮T狗技術可以通過軟硬件兩種形式實現。在工業領域應用過程中,一旦發生嚴重的干擾現象就會對破壞控制字,中斷所有關閉,那么系統就不能定時喂狗,導致電路失效,但是通過軟件看門狗能夠幫助徹底解決這一問題。

     

    2.4測試系統運行狀態

     

    在完成單片機系統設計工作時,針對不同種類的單片機產品可以使用不同的方法進行測試。但其中存在必須測試的內容,包括測試單片機自身功能的完善性、掉電測試和上電測試、EFT測試與ESD測試,以及老化測試等。在某些條件下還可以模擬人為操作,從而預測各種故障問題。比如在通過衣物或是人體等摩擦單片機的接觸端口,測量單片機抗靜電能力,通過大功率電鉆接近單片機系統,測量單片機的電磁抗干擾性能。

     

    三、單片機有效應用

     

    3.1單片機使用壽命

     

    壽命主要指以下2方面:單片機開發產品擁有良好的穩定性和較長的使用壽命,可以長時間穩定運行10年或是20多年;與微處理器相比擁有較長的使用壽命。隨著半導體技術的不斷提高,MPU更新換代速度的不斷提升,部分已經成功上市,同時年齡較小的CPU核心同樣會隨著I/O模塊的發展而不斷豐富,生存周期較長。隨著新型CPU產品的出現,單片機領域也不斷擴展,用戶選擇余地也相繼增加。目前單片機的主要發展趨勢就是32位、16位和8位單片機的共同進步。最初單片機主要是從8位開始的,隨著多媒體技術、互聯網技術和移動通訊技術的發展,32位單片機逐漸發展起來。比如32位的CPU單片機Mororola68k曾經就實現過八千萬枚的銷量,而16位單片機的發展從產量和品種兩種層面上看也有著巨大的進步,呈現出增長的態勢。

     

    3.2單片機運行速度

     

    MUP發展中的主要是不斷提升速度,主要是以時鐘頻率為主要標志,時鐘頻率逐漸增高。但是單片機卻和MUP存在一定的差異,為了進一步提升單片機的抗干擾能力,減少噪音影響,單片機在發展過程中逐漸開始從降低時鐘頻率入手,為此不惜降低運算效率。從單片機內部系統入手,改變內在時序,在不提升時鐘頻率的基礎上,進一步提高了單片機的運算速度。

     

    3.3單片機高可靠性和低噪音技術

     

    首先是EFT技術屬于抗干擾技術,主要是振蕩電路中的正弦信號被外部的環境所影響時,其所發出的波形就疊加各種毛刺信號,而人們在處理過程中也經常利用施密特電路進行整形,隨后電路振蕩毛刺就會變成觸發信號干擾的時鐘,交替利用RC濾波電路和施密特電路能夠有效消除毛刺作用,讓影響失效,促進系統時鐘信號的順利傳輸。進一步提升單片機穩定性。其次是驅動技術和低噪音的布線技術,傳統單片機通常是將地線和電源設置在電路外殼中的對稱引腳位置,大都是在右上左下、左上右下兩部分對稱位置中,如此讓電源噪音順利穿過整個芯片,干擾單片機內部電路。大部分單片機都將電源引腳與地線設置在兩個相鄰引腳中,這樣能夠有效減少穿過整個芯片的電流,同時還能在印刷電路板中設置去耦電容,進一步減少噪聲影響。

     

    3.4單片機的掩膜與OTP

     

    OTP屬于一次性輸入的單機片,過去將投產掩膜的單片機當作單片機產品成熟的標志,因為掩膜擁有相應的生產周期,同時OTP型號的單片機價格也不斷降低,因此通過OTP進行產品制造逐漸成為近幾年的發展趨勢。與掩膜方式比較起來,擁有風險小、生產周期短等優勢。在社會發現新時期,OTP型號的單片機需求量也不斷上漲。為了滿足市場中不斷上漲的需求量,逐漸使用再編程技術進行生產。針對編程的OTP芯片可以使用表面貼技術或是裸片技術,先將其焊接到印刷板中,隨后通過單片機中引出的時鐘線、串行數據和編程線等進行單片機編程工作,能夠有效地解決批量制作OTP芯片過程中所發生的芯片寫入器不良接觸問題,促進OTP裸片的廣泛應用,減少生產成本。I/O線與編程線共同使用,不需要給單片機增加額外引腳。

     

    總結

     

    綜上所述,隨著時代的發展,單片機應成為計算機發展過程中不可或缺的存在,單片機的出現徹底改變了控制系統這能夠的設計方法和設計思想。傳統上需要利用數字電路或是模擬電路來實現的功能,目前可以利用軟件方法以單片機為基礎進行控制,這種軟件取代硬件的控制技術也可以叫作微控制技術,在開發利用過程中,應該全面掌握相關技巧,提高控制效率,將單片機功用全面發揮出來。

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