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    單片機技巧80問
    發布日期: 2016-9-18 22:10:03

    1.C語言和匯編語言在開發單片機時各有哪些優缺點?
    答:匯編語言是一種用文字助記符來表示機器指令的符號語言,是最接近機器碼的一種語言。其主要優點是占用資源少、程序執行效率高。但是不同的CPU,其匯編語言可能有所差異,所以不易移植。C語言是一種結構化的高級語言。其優點是可讀性好,移植容易,是普遍使用的一種計算機語言。缺點是占用資源較多,執行效率沒有匯編高。對于目前普遍使用的RISC架構的8bit MCU來說,其內部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,會變成很多條機器碼,很容易出現ROM空間不夠、堆棧溢出等問題。而且一些單片機廠家也不一定能提供C編譯器。而匯編語言,一條指令就對應一個機器碼,每一步執行什幺動作都很清楚,并且程序大小和堆棧調用情況都容易控制,調試起來也比較方便。所以在單片機開發中,我們還是建議采用匯編語言比較好。
    2.C或匯編語言可以用于單片機,C++能嗎?
    答:在單片機開發中,主要是匯編和C,沒有用C++的。
    3.搞單片機開發,一定要會C嗎?
    答:匯編語言是一種用文字助記符來表示機器指令的符號語言,是最接近機器碼的一種語言。其主要優點是占用資源少、程序執行效率高。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架構的8bit MCU來說,其內部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,會變成很多條機器碼,很容易出現ROM空間不夠、堆棧溢出等問題。而且一些單片機廠家也不一定能提供C編譯器。而匯編語言,一條指令就對應一個機器碼,每一步執行什么動作都很清楚,并且程序大小和堆棧調用情況都容易控制,調試起來也比較方便。所以在資源較少單片機開發中,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計語言,它兼顧了多種高級語言的特點,并具備匯編語言的功能。C語言有功能豐富的庫函數、運算速度快、編譯效率高、有良好的可移植性,而且可以直接實現對系統硬件的控制。C語言是一種結構化程序設計語言,它支持當前程序設計中廣泛采用的由頂向下結構化程序設計技術。此外,C語言程序具有完善的模塊程序結構,從而為軟件開發中采用模塊化程序設計方法提供了有力的保障。因此,使用C語言進行程序設計已成為軟件開發的一個主流。用C語言來編寫目標系統軟件,會大大縮短開發周期,且明顯地增加軟件的可讀性,便于改進和擴充,從而研制出規模更大、性能更完備的系統。綜上所述,用C語言進行單片機程序設計是單片機開發與應用的必然趨勢。所以作為一個技術全面并涉足較大規模的軟件系統開發的單片機開發人員最好能夠掌握基本的C語言編程。
    4.當開發一個較復雜而又開發時間短的項目時,用C還是用匯編開發好?
    答:對于復雜而開發時間緊的項目時,可以采用C語言,但前提是要求對該MCU系統的C語言和C編譯器非常熟悉,特別要注意該C編譯系統所能支持的數據類型和算法。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,那調試起來就有的煩了,到頭來可能還不如用匯編來的快。
    5.初學者到底是應該先學C還是匯編?
    答:對于單片機的初學者來說,應該從匯編學起。因為匯編語言是最接近機器碼的一種語言,可以加深初學者對單片機各個功能模塊的了解,從而打好扎實的基礎。
    6.請問作為學生,如何學好單片機?
    答:學習好單片機,最主要的是實踐,在實踐中增長經驗。在校學生的話,實踐機會的確會比較少,但是有機會的話,可以畢業實習選擇相關的課題,這樣就可以接觸到實際的項目。而且如果單片機微機原理是一門主課的話,相信學校會安排比較多的實踐上機機會。有能力的話,可以找一些相關兼職工作做做,會更有幫助。而且單片機開發應用需要軟硬件結合,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,多上上電子論壇網站,買一些相關雜志?赡艿脑,可以到電子市場去買一些小零件,自己搭一個小系統讓它工作起來。
    7.如何才能才為單片機的高手?
    答:要成為單片機高手,應該多實踐,時常關注單片機的發展趨勢;經常上一些相關網站,從那里可以找到許多有用的資料。
    8. 女性是否適合單片機軟件編程這個行業?
    答:要根據自己的興趣,配合自己對軟件編程的耐性,男女皆適合這個行業。
    9. 8位機還能延續多久!
    答:以現在MCU產品主力還是在8位領域,主要應用于汽車應用、消費性電子、電腦及PC周邊、電信與通訊、辦公室自動化、工業控制等六大市場,其中車用市場多在歐、美地區,而亞太地區則以消費性電子為主, 并以量大低單價為產品主流,目前16位MCU與8位產品,還有相當幅度的價差,新的應用領域也仍在開發,業界預計,至少在2005年前8位的MCU仍是MCU產品的主流。
    10. 學習ARM及嵌入式系統是否比學習其它一般單片機更有使用前景?對于一個初學者應當具備哪些相關知識?
    答:一般在8位單片機與ARM方面的嵌入式系統是有層次上的差別,ARM適用于系統復雜度較大的高級產品,如PDA、手機等應用。而8位單片機因架構簡單,硬件資源相對較少,適用于一般的工業控制、消費性家電等等。對于一個單片機方面的軟件編程初學者,應以HOLTEK系列或8051等8位單片機來做入門練習。而初學者應當具備軟件編程相關知識,單片機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,而提高執行速率。另外初學者要具備單片機I/O接口的應用知識,這在于周邊應用電路及各種元器件的使用,須配合自己所學的電子學及電路學等。
    11. 請介紹一下MCU的測試方法。
    答:MCU從生產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,它會包含產品的功能驗證及AC、DC的測試。項目相當繁多,以HOLTEK產品為例最主要的幾項如下:
    ① 接續性測試:檢測每一根I/OPIN內接的保護用二極管是否功能無誤。
    ② 功能測試:以產品設計者所提供測試資料(TEST PATTERN)灌入IC,檢查其結果是否與當時SIMULATION時狀態一樣。
    ③ STANDBY電流測試:測量IC處于HALT模式時即每一個接點(PAD)在1態0態或Z態保持不變時的漏電流是否符合最低之規格。
    ④ 耗電測試:整顆IC的靜態耗電與動態耗電。
    ⑤ 輸入電壓測試:測量每個輸入接腳的輸入電壓反應特性。
    ⑥ 輸出電壓測試:測量每個輸出接腳的輸出電壓位準。
    ⑦ 相關頻率特性(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。
    ⑧ 為了保證IC生產的長期且穩定品質,還會做產品的可靠性測試,這些測試包括ESD測試,LATCH UP測試,溫度循環測試,高溫貯存測試,濕度貯存測試等。
    成測則是產品封裝好后的測試,即PACKAGE測試。即是所有通過中測的產品封裝后的測試,方法主要是機臺自動測試,但測試項目仍與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。
    12. 能否利用單片來檢測手機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?要實現單片機與電腦的連接,最簡單的方式就是采用串口通訊,但需要加一顆RS-232芯片。
    13. 在ARM編程中又應當如何?
    答:就以嵌入式系統觀念為例,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的微處理器對應的CPU。在應用中,一般是將微處理器裝配在專門設計的電路板上,在母板上只保留和嵌入式相關的功能即可,這樣可以滿足嵌入式系統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,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行極快的處理計算,提高編譯效率和執行速度。在數字濾波、FFT(Fast Fourier Transform)、頻譜分析、圖像處理的分析等領域,DSP正在大量進入嵌入式市場。
    14. MCU在射頻控制時,MCU的時鐘(晶振)、數據線會輻射基頻或基頻的倍頻,被低噪放LNA放大后進入混頻,出現帶內的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,還有什幺別的方法?
    答:在設計高頻電路用電路板有許多注意事項,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位電路共享相同電路板,構成所謂的混載電路系統似乎有增加的趨勢,類似如此的設計經常會造成數位電路動作時,高頻電路卻發生動作不穩定等現象,其中原因之一是數位電路產生的噪訊,影響高頻電路正常動作所致。為了避免上述問題除了設法分割兩電路block之外,設計電路板之前充分檢討設計構想,才是根本應有的手法,基本上設計高頻電路用電路板必需掌握下列三大原則:
    ① 高質感。
    ② 不可取巧。
    ③ 不可倉促搶時間。
    以下是設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高速數位電路的傳輸線路,通常會使用strip line,同時藉由調整配線長度補正傳輸延遲時間,其實這也意味著電子組件的設置位置對電路特性具有絕對性的影響。
    ② Ground作大better。銅箔面整體設置ground層,而連接via的better ground則是高頻電路板與高速數位電路板共同的特征,此外高頻電路板最忌諱使用幅寬細窄的印刷pattern描繪ground。
    ③ 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附近設置via,使電子組件能以最短的長度與電路板的ground連接。
    ④ 信號線作短配線設計。不可任意加大配線長度,盡量縮短配線長度。
    ⑤ 減少電路之間的結合。尤其是filter與amplifier輸出入之間作電路分割非常重要,它相當于audio電路的cross talk對策。
    ⑥ 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,于節點位置加上104/103/102等陶瓷電容。
    15. Intel系列的96單片機80c196KB開發系統時,都有那些注意事項?
    答:一個即時系統的軟體由即時操作系統加上應用程序構成。應用程序與作業系統的接口通過系統調用來實現。用80C196KB作業系統的MCU,只能用內部RAM作為TCB和所有系統記憶體(含各種控制表)以及各個任務的工作和資料單元。因此一定要注意以下幾點:(1)對各個任務分配各自的堆迭區,該堆迭區既作為任務的工作單元,也作為任務控制塊的保護單元。(2)系統的任務控制塊只存放各任務的堆迭指標,而任務的狀態均存放于任務椎棧中。在一個任務退出運行時,通過中斷把它的狀態進棧,然后把它的堆迭指標保存于系統的TCB中;再根據優先取出優先順序最高的已就緒任務的堆迭指標SP映象值送入SP中;最后執行中斷返回指令轉去執行新任務。(3)各任務的資料和工作單元盡量用堆迭實現,這樣可以允許各任務使用同一個子程序。使用堆迭實現參數傳遞并作為工作單元,而不使用絕對地址的RAM,可實現可重入子程序。該子程序既可為各個任務所調用,也可實現遞回調用。
    16. 在demo板上采樣電壓時,不穩定,采樣結果有波動,如何消除?
    答:①一般來說,仿真器都是工作在一個穩壓的環境(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部給出,還是需要外部提供。
    ②A/D轉換需要一個連續的時鐘周期,所以在仿真時不能用單步調試的方法,否則會造成A/D采樣值不準。
    ③至于A/D采樣不穩定,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。
    17. 在車載DVD系統中,如何設計電子防震系統?
    答:在車載DVD系統,最好選擇高檔DVD機,因為高檔DVD機都采用電子防震系統(ADVANCEDESP),當記憶緩沖區內的讀數降低,先進的電子防震設計會以雙速讀數系統,做出比正常速度快兩倍的讀數速率,以減低噪聲,即使連續震蕩仍可避免跳線情況出現,現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要先把信號進行提前讀取,也就是我們見到機子的加速,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過RAM的聲音,這樣就是它的過程。當沒有防震時是由于信號是1比1讀取的,所以當受到沖擊后,就會出現跳音。而當開了防震時,機子受到沖擊后,由RAM釋放出來的聲音使音樂不停地播放,而與此同時,光頭迅速進行復位檢索,當檢索到信號后立即補充,所以不會出現跳音。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,所以跳音的機會還是蠻高,如果增大RAM又帶來造價的增高因為RAM這東西價格較貴,尤其是質量好的。
    18. 在電子防震技術中,有那些IC或器件可供選擇?
    答:在電子防震技術中,最重要的技術之一要數是RAM技術,而一直以來都是因為它的成本問題,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研究。
    19. 如何進行編程可以減少程序的bug?
    答:在此提供一些建議,因系統中實際運行的參數都是有范圍的。系統運行中要考慮的超范圍管理參數有:物理參數。這些參數主要是系統的輸入參數,它包括激勵參數、采集處理中的運行參數和處理結束的結果參數。合理設定這些邊界,將超出邊界的參數都視為非正常激勵或非正;貞M行出錯處理。資源參數。這些參數主要是系統中的電路、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。在程序設計中,對資源參數不允許超范圍使用。應用參數。這些應用參數常表現為一些單片機、功能單元的應用條件。如E2PROM的擦寫次數與資料存儲時間等應用參數界限。過程參數。指系統運行中的有序變化的參數。
    在上述參數群對一程序編寫者而言,須養成良好習慣,在程序的開頭,有順序的用自己喜歡文字參數對應列表來替代,然后用自己定義的文字參數來編寫程序,這樣在做程序的修改及維護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。
    20. 有人認為單片機將被ARM等系列結構的嵌入式系統所取代。單片機的生命期還有多長?
    答:因為8位單片機與嵌入式系統的ARM在功能結構和單價的差異,故應用層次上就有很大的不同。 ARM適用于系統復雜度較大的高級產品,如PDA、手機等應用。而8位單片機因架構簡單,硬件資源相對較少,適用于一般的工業控制,消費性家電……等等。評估單片機近期是否會給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的功能較單片機強,但兩者定位不同。就如現階段不會有人用ARM去作一個簡單的工業定時開關。當然,如果兩者單價相同也無不可,但現實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年單片機仍有價格優勢,仍能存活!但ARM是否會精簡架構,降低成本,搶奪低階市場?我想可能性不大,ARM應該會向上發展。同樣,單片機也只能向上發展,如16位,高功能……等。原因就是因為芯片制造工藝進步太快。壓迫芯片設計往高集成發展。
    21. 在單片機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,要達到最高的效率,最好能夠很了解所使用的C編譯器。先試驗一下每條C語言編譯以后對應的匯編語言的語句行數,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,優秀的嵌入式系統C編譯器代碼長度和執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。
    22. ARM單片機和哪種內核的單片機比較接近?
    答:嚴格的說,ARM不是單片機,是一個嵌入式的實時操作系統。ARM(Advanced RISC Machines)是微處理器行業的一家知名企業,設計了大量高性能、廉價、耗能低的RISC處理器、相關技術及軟件。ARM將其技術授權給世界上許多著名的半導體、軟件和OEM廠商,每個廠商得到的都是一套獨一無二的ARM相關技術及服務。所以市場上像Intel、IBM、LG半導體、NEC、SONY、菲利浦和國半這樣的大公司都有ARM系列,現在不存在什幺ARM單片機和哪種內核的單片機比較接近的問題。而且由于廠家購買內核后會根據自己芯片應用方向的不同,自行添加不同的外掛功能模塊,所以,同樣內核的芯片其提供的功能是不同的。
    23. 從51轉到ARM會有困難嗎?
    答:從51轉到ARM,其實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,在ARM的應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。
    24. 我學過MCS51單片機教材,很有興趣,但缺乏實踐經驗,手頭沒有任何道具可供演練,資金又有限,請問該怎幺辦?
    答:在沒有任何條件進行實踐時,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行一些編程,像一些做得比較好的51仿真軟件應該具有這種功能。同時可以到一些電子市場去購買一些簡單器件自己練習搭一下電路以加強硬件方面的知識。
    25. 如果已經有了針對某MCU的C實現的某個算法,保持框架不變,對核心的部分用匯編優化,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格與習慣,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,否則本來預期達到事倍功半,說不定反而事半功倍了。要參考他人的程序當然可以,但是首要是要看懂并理解他人程序的算法精髓,而不是在他的基礎上打補丁。而關于算法方面的優化,可以購買一些數據結構的書籍,上面有比較詳細的說明。
    26. 如果準備估計一個算法的MIPS,有什幺好的途徑?
    答:算法的運行時間是指一個算法在計算機上運算所花費的時間。它大致等于計算機執行簡單操作(如賦值操作,比較操作等)所需要的時間與算法中進行簡單操作次數的乘積。通常把算法中包含簡單操作次數的多少叫做算法的時間復雜性。它是一個算法運行時間的相對量度,一般用數量級的形式給出。度量一個程序的執行時間通常有兩種方法:一種是事后統計的方法。因為很多計算機內部都有計時功能,不同算法的程序可通過一組或若干組相同的統計數據以分辨優劣。但這種方法有兩個缺陷:一是必須先運行依據算法編制的程序;二是所得時間的統計量依賴于計算機的硬件、軟件等環境因素,有時容易掩蓋算法本身的優劣。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。一個程序在計算機上運行時所消耗的時間取決于下列因素:
    ① 依據的算法選用何種策略;
    ② 問題的規模。例如求100以內還是1000以內的素數;
    ③ 書寫程序的語言。對于同一個算法,實現語言的級別越高,執行效率就越低;
    ④ 編譯程序所產生的機器代碼的質量。這個跟編譯器有關;
    ⑤ 機器執行指令的速度。
    顯然,同一個算法用不同的語言實現,或者用不同的編譯程序進行編譯,或者在不同的計算機上運行時,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。撇開這些與計算機硬件、軟件有關的因素,可以認為一個特定算法"運行工作量"的大小,只依賴于問題的規模(通常用整數量n表示),或者說,它是問題規模的函數。一個算法是由控制結構(順序、分支和循環三種)和原操作(指固有數據類型的操作)構成的,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)來說是基本運算的原操作,以該基本操作重復執行的次數作為算法的時間度量。算法的MIPS有專門的一門學問,可以去好好參考相關的數據結構書籍。
    27. 遙控的編解碼思路和設計流程是怎樣的?
    答:一般來說完整的遙控碼分為頭碼、地址碼、數據碼和校驗碼四個組成部分。頭碼根據不同的廠家各不相同,地址碼和數據碼都由邏輯“1”和邏輯“0”組成。編碼的設計目的,就是按照編碼規則發送不同的碼值。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、DVD、車庫門等遙控器上。設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,數據碼和校驗碼根據不同的鍵值而改變。第二部分是計算發碼時間。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。所以選擇發碼單片機型號的時候,就要考慮到單片機的運行速度是不是夠快,以及程序運行時間夠不夠。第三部分就是程序的編寫。選定單片機型號之后,開始設計程序流程。一般來說我們使用I/O口就可以做發碼的輸出端口。發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子程序以及校驗碼的算法子程序。一旦我們得到要發送碼的命令后,首先調用頭碼子程序,然后根據客戶碼和鍵值調用邏輯1子程序或者邏輯0子程序,最后調用校驗碼算法子程序輸出校驗碼。HOLTEK公司的HT48CA0/HT48RA0、HT48CA3/HT48RA3和HT48CA6是專為遙控器設計的單片機,它們具有專門紅外輸出口,可以實現絕大部分發碼的要求設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口中斷響應方法來接收編碼。這兩者的區別是I/O口查詢方式比較耗費單片機的運行時間資源,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省資源,當外部有電平變化時,單片機才需要去處理,不需要時刻進行偵測。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,因為INT中斷只是在上升沿或者下降沿的時候才觸發。第三部分將接收的碼值存儲并分析執行。根據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。一般我們連續收到3個相同的完整碼值,就確認此碼的確被發出,并接收成功。當解碼結束,根據碼值我們可以判斷出是哪個按鍵被按下,由此去執行相對的按鍵功能。
    HOLTEK公司的HT48以及HT49(帶LCD)系列單片機,都可以符合大多數解碼的任務。
    28. 在學習單片機的過程中,如何理解預分頻,12時鐘模式(6時鐘模型)等概念?
    答:預分頻器的英文是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HT48R05A-1,我們就以這款單片機為例說明。HT48R05A-1有一個8位向上計數的定時器Counter。系統時鐘Fsys(4MHz)進入八階預分頻器(8-stage Prescaler)進行分頻,再進入定時計數器Counter計數。根據軟件設置,預分頻器可以將Fsys進行2的n次方分頻(n=1~8)。舉例來說,如果軟件設置為預分頻器2分頻,那幺預分頻器輸出的頻率就是Fsys/2=2MHz,這個2MHz信號再進入定時計數器Counter。12時鐘模式(6時鐘模型)應該就是在MCS51系列中,12個系統時鐘為一個機器周期,2個系統時鐘為一個狀態,即一個機器周期有6個狀態。
    29. A/D、D/A的采樣速率與其它單片機相比有什幺優勢?
    答:HOLTEK A/D Tyep MCU內嵌逐位逼近的A/D轉換電路,精度有8bit/9bit/10bit,A/D轉換時間最快為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的特點是其輸出頻率由系統頻率決定(既系統頻率選定后,PWM頻率也就定了),其占空比通過對[PWM]寄存器賦值進行控制,不需要占用定時/計數器資源。
    30. 采用AT89S51時,出現了按了復位按鈕,RAM中的數據被修改了。這是怎幺回事?注:數據放在特殊寄存器之外。
    答:如果是RESET腳的復位按鈕:一般MCU的RESET復位,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。如果復位按鈕是電源復位:那就是MCU的上電復位,其特殊寄存器會被初始化,而通用寄存器的值是隨機數。
    31. 將P2。7用來驅動一個NPN三極管,中間串接了一個1K的電阻。問題是:當我嘗試向P2。7寫'1'時,發現管腳只能輸出大約0。5V的一個電平。這個電路的使用得妥當幺?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的驅動能力不夠,不能驅動NPN三極管,應該改用PNP三極管(一般在MCU應用中,都采用PNP方式驅動)。如果斷開后輸出電壓還不正常,那有可能是仿真器(或芯片)已經損壞。
    32. 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。怎幺辦?
    答:你所說的PWM是通過定時/計數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,只能通過提高系統振蕩頻率來解決。
    33. 汽車電子用的單片機是8位多,還是32位?如何看待單片機在汽車電子市場中的前景?
    答:現今汽車制造也是一個進步很快的工業,特別是電子應用于汽車上,令多種新功能得以實現?偟膩碚f,汽車電子應用分三部份。
    - 汽車發動機控制:限速控制,渦輪增壓,燃料噴注控制……
    - 汽車舒適裝置:遙控防盜系統,自動空調系統,影音播放系統,衛星導航系統……。
    - 汽車操控和制動:剎車防抱死系統(ABS),循跡系統(TCS),防滑系統(ASR),電子穩定系統(ESP)……
    汽車上的各系統繁多,且日新月異,故利用何種單片機是依各系統規格,要求不一,但有一樣可肯定是該單片機要符工業規格,才能忍受汽車應用的惡劣環境,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位單片機在較低階的系統如機械控制,遙控防盜等應該還有空間,但高階的系統如影音,導航……將來的無人駕駛!,就非一般單片機能實現。因汽車工業現階段由歐美日數個大集團所把持,相關的汽車電子配件各集團會挑選單片機大廠合作, 故汽車內置的電子系統亦由單片機大廠把持,市場只剩外置系統如遙控防盜,影音導航供小廠開發。
    34. 在使用三星的s3c72n4時,覺得它的time/counter不夠用,F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志的話,可以取這三個定時最基本的時基作為timer的基礎計數,然后以這個時基來計算這三個需要的計數標志的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行,但是這個方法必須是外部脈沖的頻率與mcu執行速度有一定的數量級差,否則mcu可能無法處理其它程序,一直在處理外部中斷。
    35. 在芯片集成技術日益進步的今天,單片機的集成技術發展也很迅速,在傳統的40引腳的基礎上,飛利浦公司推出20引腳的單片機系列,使很多的引腳可以復用,這種復用技術的使用在實際應用中會不會影響其功能的執行?
    答:現在有很多品牌的單片機都有引腳復用功能,不止飛利浦一家,應該說這個方式前幾年就已經有了。在實際應用中不會影響其功能的執行,但是要注意的是,有的MCU如果采用復用引腳的話,該引腳會有一些應用上的限制,這在相應的datasheet里面都會有描述,所以在系統規劃的時候都要予以注意。
    36. Delta-Sigma軟件測量方式,是什么概念?
    答:Delta-Sigma原理一般應用在ADC應用中。具體來說,Delta-Sigma ADC的工作原理是由差動器、積分器和比較器構成調制器,它們一起構成一個反饋環路。調制器以大大高于模擬輸入信號帶寬的速率運行,以便提供過采樣。模擬輸入與反饋信號(誤差信號)進行差動 (delta)比較。該比較產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,而自身被饋送到數字濾波器中。這種反饋環路的目的是使反饋信號(誤差信號)趨于零。比較器輸出的結果就是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、低精度位流轉換成低速率、高精度數字輸出。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算,得出外部信號隨時間變化的基本狀況。
    37. 通常采用什么方法來測試單片機系統的可靠性?
    答:單片機系統可以分為軟件和硬件兩個方面,我們要保證單片機系統可靠性就必須從這兩方面入手。首先在設計單片機系統時,就應該充分考慮到外部的各種各樣可能干擾,盡量利用單片機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HT48R05A-1為例,它內部提供了看門狗定時器WDT防止單片機內部程序亂跑出錯;提供了低電壓復位系統LVR,當電壓低于某個允許值時,單片機會自動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。當一個單片機系統設計完成,對于不同的單片機系統產品會有不同的測試項目和方法,但是有一些是必須測試的:
    ① 測試單片機軟件功能的完善性。這是針對所有單片機系統功能的測試,測試軟件是否寫的正確完整。
    ② 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,可以進行多次開關電源,測試單片機系統的可靠性。
    ③ 老化測試。測試長時間工作情況下,單片機系統的可靠性。必要的話可以放置在高溫,高壓以及強電磁干擾的環境下測試。
    ④ ESD和EFT等測試?梢允褂酶鞣N干擾模擬器來測試單片機系統的可靠性。例如使用靜電模擬器測試單片機系統的抗靜電ESD能力;使用突波雜訊模擬器進行快速脈沖抗干擾EFT測試等等。
    當然如果沒有此類條件,可以模擬人為使用中,可能發生的破壞情況。例如用人體或者衣服織物故意摩擦單片機系統的接觸端口,由此測試抗靜電的能力。用大功率電鉆靠近單片機系統工作,由此測試抗電磁干擾能力等。
    38. 在開發單片機的系統時,具體有那些是衡量系統的穩定性的標準?
    答:從工業的角度來看,衡量系統穩定性的標準有很多,也針對不同的產品標準不同。下面我們大概介紹單片機系統最常用的標準。
    ① 電試驗(ESD)
    參考標準: IEC 61000-4-2
    本試驗目的為測試試件承受直接來自操作者及相對對象所產生之靜電放電效應的程度。
    ② 空間輻射耐受試驗(RS)
    參考標準:IEC 61000-4-3
    本試驗為驗證試件對射頻產生器透過空間散射之噪聲耐受程度。
    測試頻率:80 MHz~1000 MHz
    ③ 快速脈沖抗擾測試(EFT/B)
    參考標準:IEC 61000-4-4
    本試驗目的為驗證試件之電源線,信號線(控制線)遭受重復出現之快速瞬時叢訊時之耐受程度。
    ④ 雷擊試驗(Surge)
    參考標準: IEC 61000-4-5
    本試驗為針對試件在操作狀態下,承受對于開關或雷擊瞬時之過電壓/電流產生突波之耐受程度。
    ⑤ 傳導抗擾耐受性(CS)
    參考標準:IEC 61000-4-6
    本試驗為驗證試件對射頻產生器透過電源線傳導之噪聲耐受程度。
    測試頻率范圍:150 kHz~80 MHz
    ⑥ Impulse
    脈沖經由耦合注入電源線或控制線所作的雜抗擾性試驗。
    39. 在設計軟體時,大多單片機都設有看門狗,需要在軟體適當的位置去喂狗,以防止軟體復位和軟體進入死循環,如何適當的喂狗,即如何精確判定軟體的運行時間?
    答:大多數單片機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--HT48R05A-1,我們就以它為例做個說明吧。首先了解一下WDT的基本結構,它其實是一個定時器,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位RESET。當定時器溢出時,會造成WDT復位,也就是我們常說的看門狗起作用了。在程序正常執行時,我們并不希望WDT復位,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預分頻數1~128,Tclock是指時鐘來源周期。如果使用內部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左右的時間進行喂狗,以保證看門狗不會溢出,同時喂狗次數不會過多。軟件運行時間是根據不同的運行路線來決定的,如果可以預見軟件運行的路線,那么可以根據T=n*T1來計算軟件的運行時間。n是指運行的機器周期數,T1是指機器周期。HOLTEK單片機是RISC結構,大部分指令由一個機器周期組成,只需要知道軟件運行了多少條指令,就可以算出運行時間了。HOLTEK的編譯軟件HT-IDE3000中,就有計算運行時間的工具。但是對于CISC結構的單片機,一條指令可以由若干個機器周期組成,那么就需要根據具體執行的指令來計算了。
    40. 我們是一家開發數控系統的專業廠,利用各種單片機和CPU開發了很多產品,在軟件開發上也采用了很多通用的抗干擾技術,如:軟件陷阱、指令允余、看門狗和數字濾波等等,但實際運用中還是很不可靠,如:經常莫名其妙地死機、程序跳段、I/O數據錯誤等,并且故障的重復性很不確定,也不是周期性地重復。往往用戶使用中出現故障,但又無法重現,很讓人頭痛。反復檢查硬件也設查出原因,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,所以只能看單片機抗干擾能力夠不夠強了。單片機干擾最常見的現象就是復位;至于程序跑飛,其實也可以用軟件陷阱和看門狗將程序拉回到復位狀態;所以單片機軟件抗干擾最重要的是處理好復位狀態。一般單片機都會有一些標志寄存器,可以用來判斷復位原因;另外也可以自己在RAM中埋一些標志。在每次程序復位時,通過判斷這些標志,可以判斷出不同的復位原因;還可以根據不同的標志直接跳到相應的程序。這樣可以使程序運行有連續性,用戶在使用時也不會察覺到程序被重新復位過?梢栽诙〞r中斷里面設置一些暫存器累加,然后加到預先設定的值(一個比較長的時間),SET標志位,這些動作都在中斷程序里面。而主程序只需要查詢標志位就好了,但是注意標志位使用后,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。
    41. 在單片機的應用方面應注重哪幾個方面的學習?
    答:學習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,大至了解單片機的硬體結構。如ROM、RAM、地址、I/O口等,以及看一些廠家的Data Sheet如HOLTEK網站有提供簡體版各項MCU資料,來加強IC所提供各項資源的印象。第二階段就是了解二進位數字、十六進位數和軟體方面的內容。盡管有很多高階語言可用于單片機的編程,但我覺得初學還是以組合語言為好(即匯編語言),更有利于和硬體結合,掌握硬體結構。知道組合語言、機器語言、指令、程式、根源程式、目的程式等概念后,就從MOV指令開始,學習組合語言和編程,在此如HOLTEK的MCU組合語言系統有63條指令,簡單又好理解它們怎樣和硬體聯系,更有助于一般學習單片機的指令整合與運用.因此其方法可先了解幾條基本的MOV指令和它的機器語言,大致建立起單片機的硬體和軟體概念,來知道單片機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,F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。如果初學者想要快點熟悉使用單片機的開發系統,HOLTEK有提供單片機開發系統詳細操作資料,可上HOLTEK網站(www.holtek.com.cn) 來Download HT-IDE3000使用手冊。第四階段是依靠實驗板,學習掌握單片機的組合語言指令系統和簡單編程。同時和前面所學硬體知識結合組裝,起到主學軟體,鞏固硬體的雙重作用。開始時可用別人編的簡單程式在實驗板上進行驗證、分析,主要是熟悉該學習方法,在應用方面主要針對單片機I/O各項介面的使用,如A/D,D/A,PWM輸出口的應用,LCD與VFD的控制,以及如何規范各項串列輸出入口的通訊協定等,對其所控制的各項元器件須先分析驅動能力,如電流電壓問題等。
    42. 當今世界單片機的應用與發展有什么不同?
    答:對于應用與發展是一體兩面,是以市場為導向,當有市場需求時,在其應用層面的規劃和分析,而引導單片機朝此方面的發展。
    43. 在中國,單片機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比重,可以發現中國大陸市場比重逐漸提升,臺灣與北美市場則逐漸衰退,主要原因在于多項產品制造基地轉移至大陸,MCU在大陸的需求也隨之提升。銷貨至大陸的MCU產品,多應用于電話、Caller ID、玩具與LCD等產品,預計在未來,銷貨至大陸的比重仍將持續增加。在中國產品應用領域可分為五大項目,包括電腦周邊(高速Modem、DSC、NB中的電源管理等)、通訊產業、消費性產品(家電、冷氣等)、車用市場(定速器、控制器、防盜器)及工業上的應用。有部份廠家將特別瞄準消費性產品市場跨入,如Audio方式將朝多媒、MP3解決方案前進,另外在PC連結應用上,包括無線、網路及標準應用產品,都會有一系列產品推出。另外在電源系統應用方面,在UPS(不斷電系統)、Server Power(伺服器電源)、Charger(充電器)等應用上;以及周邊應用領域方面,針對Game Device、記憶卡、讀卡機、及Pen Drive(隨身碟)等應用上。邏輯IC包括微處理器(MPU)、微控制器(MCU)、特殊應用IC(ASIC)、可程式邏輯元件(PLD)以及一般的標準應用IC(ASSP)等,不同的邏輯IC有其發展方向,而MCU產品則朝向整合型產品發展,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設計上的困難度與成本。
    44. 雖然16位也很多,但是真正低端用戶還是用4,8位。高性能要求的現在可以選用32位單片機。而16位只能是充當一個過渡的角色。這樣認為對嗎?
    答:基本上可以這樣說,微控制器歷經4位元、8位元、16及32位元等開發過程,投入廠商眾多,亦無所不在地應用于各種生活領域,只要與操作介面有關的范圍,都能發現MCU的蹤跡,MCU的使用數量,在國外甚至成為評估收入、經濟狀況的指標之一。由于汽車、家電和消費電子產品的銷售穩健,因此將使2003年MCU市場充滿活力。32位元MCU市場之中,成長最快的領域仍屬因汽車、可上網手機、PDA、印表機、數位相機、高速MODEM和其它應用對其需求較大,市場機構預估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,而無論是國內外的
    IC供應商,現階段的產品發展策略重心仍擺在8 bit領域的市場之中,而8 bit及32 bit MCU也成為廠商跨入發展的對象,至于16 bit MCU產品雖然速度比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,因此對于業者對于16 bit產品的著墨程度相較之下少了許多。
    45. 將原來的51系統過渡到ARM系統,需要注意哪些事情以及如何入手?
    答:51系統轉為ARM系統是比較困難的。ARM提供一系列內核、體系擴展、微處理器和系統芯片方案,并且現在已經發展了好幾種內核了,現在主要有以下幾種:
    ARM7:小型、快速、低能耗、集成式RISC內核
    ARM7TDMI(Thumb):它將ARM7指令集同Thumb擴展結合在一起,減少了內存容量和系統成本;而且還利用嵌入式ICE調試技術,簡化了系統設計;并且有DSP增強擴展改進了性能。
    ARM9TDMI:采用5階段管道化ARM9內核,同時配備Thumb擴展、調試和Harvard總線。
    如果只是想學習上手的話,建議先做個最小系統板,根據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。其實還是多實踐,多點經驗,多上上電子網站,吸取他人的開發經驗,會對自己的成長有所幫助的。
    46. 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即指單片機的程序可重復燒寫,其程序記憶體(Program ROM)可分以下幾種:
    ① 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,可重復燒寫,但包裝成本非常高,僅適合小量生產或實驗使用。
    ② EEPROM:屬于可重復寫入/清除之元件,此類記憶體使得程式之內容可加以清除或修改,而無需使用開窗之包裝,可節省包裝之成本,亦方便重復使用,但生產制程較復雜。
    ③ Flash EPROM:當須要清除/寫入較大量的非揮發性程式記憶體時,Flash EPROM比傳統式EEPROM可提供較好的解決之道,因為Flash EPROM較EEPROM于清除/寫入周期次數及速度上表現更好。利用Flash ROM來當作程式記憶體,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,相當合理,又具有多次重復燒寫的功能。
    ISP(In-System Programming)在系統可編程,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,已經編程的器件也可以用ISP方式擦除或再編程。ISP的實現相對要簡單一些,一般需要很少的外部電路輔助實現,通用做法是內部的記憶體可以由上位機的軟體通過串口來進行改寫。對于單片機來講可以通過SPI或其他的串列介面接收上位機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,只要留出和上位機介面的這個串口,就可以實現晶片內部記憶體的改寫,而無須再取下晶片。ISP技術的優勢是不需要編程器就可以進行單片機的實驗和開發,單片機晶片可以直接焊接到電路板上,調試結束即成成品,免去了調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的實現相對要復雜一些,在實現IAP功能時,單片機內部一定要有兩塊存儲區,一般一塊被稱為BOOT區,另外一塊被稱為存儲區。單片機上電運行在BOOT區,如果有外部改寫程式的條件滿足,則對存儲區的程式進行改寫操作。如果外部改寫程式的條件不滿足,程式指標跳到存儲區,開始執行放在存儲區的程式,這樣便實現了IAP功能。IAP技術是從結構上將Flash記憶體映射為兩個存儲體,當運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向另一個。IAP的優點 IAP技術是從結構上將Flash記憶體映射為兩個存儲體,當運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向另一個。而IAP的實現更加靈活,通?衫脝纹瑱C的串列口接到電腦的RS232口,通過專門設計的固件程式來編程內部記憶體,可以通過現有的INTERNET或其他通訊方式很方便地實現遠端升級和維護。
    47. 目前市場上單片機開發系統產品型號很多。想開發51系列單片機,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:正如您所說的現在51系列單片機的仿真器產品型號很多,關于選用什么型號的仿真器,因為HOLTEK的IC不是51內核,仿真器都是HOLTEK自行開發,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上google一下有關仿真器的論壇,看看其他用戶的評價,選擇一個性價比最好的仿真器。
    48. 在完成程序編寫運行以后看到的結果是存儲器中從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,不同型號的單片機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,那么運行過程中自然會影響到這些寄存器,例如執行運算程序就會影響狀態特殊寄存器的值。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,單片機在上電復位時,通用寄存器的值通常是隨機的。
    49. 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,單片機的頻率要求100kHz*256=25。6MHz。所以,要實現這種要求的單片機需要滿足兩個條件:1。單片機有PWM輸出;2。系統頻率達到25。6MHz,或者單片機內部能自己提供25。6MHz的頻率(ATtiny15內部就有提供一個25。6MHz的頻率做為定時/計數器的時鐘)。
    50. ARM董事長認為,醫療電子將成為下一個10年推動電子產業增長的動力,EMS預測醫療電子將成為最大的代工市場。藍牙使醫療產品移動能力增強將會廣泛應用,那么隨著醫療電子發展,單片機在這一領域應用會變大嗎?醫療電子應用的最多是幾位單片機?
    答:隨著16/32位嵌入式RISC發展,是會擴大醫療電子領域的應用。一般的電子醫療保健系列產品有如下: 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品,在醫療電子儀器有酸堿度測定器,比色計等此類產品可用8位單片機來完成。但從研究制造方面來說,針對醫療電子儀器,目前已有廠商制造心電圖機、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、超聲診斷儀、電腦斷層成像系統、心臟起博器、監護儀、輔助診斷系統、專家系統等,較大型復制的醫療嵌入式系統電子儀器就須用上16位,32位單片機來完成。
    51. 普通商業級單片機的使用溫度范圍為0-70度,在低于0度和高于70度環境中使用會出現什么問題?商業級芯片和工業及芯片除溫度范圍不同外,在其他方面還有區別嗎?(如抗干擾性能)
    答:一般單片機根據工作溫度可分為民用級(商業級)、工業級和軍用級三種:民用級的溫度范圍是0℃~70℃,工業級是-40℃~85℃,其HOLTEK的MCU就屬于此項等級,軍用級是-55℃~125℃。如果是一般普通商業級單片機,在超規格范圍使用IC時,就有可能部份IC無法工作,或工作運作不正常等發生。至于抗干擾性能,是屬于整個產品的EMS(電磁雜訊耐受性)檢測,它是EMC(電磁相容)中的一項檢測,另一項是EMI(電磁輻射干擾)。各國都有其EMC認證標準,例如目前在歐洲EMC指令下常用的測試規范下,針對其中法規EN61000-4-2是做靜電試驗(ESD),本項試驗目的為測試試件承受直接來自操作者及相對物件所產生之靜電放電效應的程度,其法規范如下:
    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,也跟應用電路及PCB Layout有直接關聯。
    52. 各種各樣的輸入怎么樣與MCU進行通訊?
    答:首先必須確定此類輸入信號是否與MCU系統的信號電平兼容,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,兩者各有其優劣,并行通信速度快,缺點是數據有多少位,就需要多少根傳輸線。這在位數較多,傳輸距離又遠時就不太適宜;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,即通信協議,它對什么時候開始通信、什么時候結束通信、何時交換信息等問題都必須作出明確的規定。
    53. 在嵌入式開發中軟件抗干擾有哪些問題?如何解決?
    答:關于軟件抗干擾問題和策略,如果在實際應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。但有時往往因為程序本身的復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,至于具體的實現,就需要各位在平時的項目實踐中不斷的摸索和積累經驗。以下是之前有關軟件抗干擾的問題答復,謹供參考: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,所以只能看單片機抗干擾能力夠不夠強了。單片機干擾最常見的現象就是復位;至于程序跑飛,其實也可以用軟件陷阱和看門狗將程序拉回到復位狀態;所以單片機軟件抗干擾最重要的是處理好復位狀態。一般單片機都會有一些標志寄存器,可以用來判斷復位原因;另外也可以自己在RAM中埋一些標志。在每次程序復位時,通過判斷這些標志,可以判斷出不同的復位原因;還可以根據不同的標志直接跳到相應的程序。這樣可以使程序
    運行有連續性,用戶在使用時也不會察覺到程序被重新復位過。
    54. 語音識別會不會是單片機下個消費熱點?
    答:語音識別在多年前即開始應用在低階玩具上,如遙控車的左右前后控制,教育玩具利用發語音方式,依記憶體大少能容納的長度經壓縮編碼采集后儲存各字詞,日后再發相同語音經單片機處理辨識后,即可作出相應動作。依成本不同,影響相關的MCU資源和速度,以及所利用的辨識技術algorithm (運算法則)的優劣,記憶體大少等,所設計出的產品其辨識率和字詞長度亦有很大差異。此低階市場在現今芯片價格下降應有可為,就看產品創新應用是否吸引人!高階的語音識別應用是在PC(個人計算機)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)無關!另一個語音識別應用是嵌入式系統,如目前的手機大都配備語音辨識電話簿,其實一般的嵌入式系統如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。產品的功能定位很重要,語音識別是否必需要評估實際使用率!
    55. 如何設計實現一個共模范圍在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,下面先說明運放一些概念:
    運放有所謂的dynamic range是指運放(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。尤其是可攜式消費性電子產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,尤其是運放的ground電位,若是設于Vcc~VEE正負電源電壓的中點(亦即動作點)時,就可獲得極寬廣的dynamic range。有鑒于此設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,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,所以兩單電源用在運放輸入信號到達VEE之前輸出會反轉。需注意的是即使是單電源使用運放,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。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0伏特。同相輸入電壓范圍VICM與正負電源電壓相同是屬于理想狀態。一般運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,這樣就可以達到同相輸入范圍擴大之差動放大。如果要設計共模范圍在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的負端輸入口即可。
    56. 在使用單片機控制LCD的時候,利用T1的溢出中斷顯示刷新時鐘信息,在主程序循環時中為了顯示浮點數,不斷調用了spritf()函數,可是時鐘信息不在刷新了,把這個函數屏蔽后,就恢復正常,請問調用這個函數會不會影響定時/計數器的中斷?
    答:這應該與程序有關,一般來說sprintf()函數,不會影響定時/計數器的中斷,因為沒看到具體程序,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。
    57. 現在RISC架構的單片機應用很廣,它的主要特點是什么?優越性在哪里?還有處理器中哈佛結構有什么特點?
    答:在MCU開發方面,以架構而言,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 結構來設計。再說RISC因為指令集的精簡,所以許多工作都必須組合簡單的指令,而針對較復雜組合的工作便需要由『編譯程式』(compiler) 來執行,而 CISC MCU因為硬體所提供的指令集較多,所以許多工作都能夠以一個或是數個指令來代替,compiler 的工作因而減少許多。以一個數值運算程式來說,使用 CISC 指令集的MCU運算對于一個積分運算式可能只需要十個機器指令,而 RISC MCU在執行相同的程式時,卻因為CPU 本身不提供浮點數乘法的指令,所以可能需要執行上百個機器指令 (但每一個指令可能只需要 CISC 指令十分之一的時間),而由程式語言轉換成機器指令的動作是由程式語言的Compiler 來執行,所以在 RISC MCU的Compiler 便會較復雜。因為同樣一個高階語言 A=B*C 的運算,在 RISC MCU轉換為機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硬體架構與軟體(Compiler) 的平衡之爭,應該沒有絕對優勢的一方,只能說因應不同的需求而有不同的產品,例如工作單純的印表機核心 MCU,便適合使用效能穩定,但單位指令效率較佳的 RISC MCU。對單片機處理方式而言,目前單片機的系統結構有兩種類型:一種是將程式和資料記憶體分開使用,即哈佛(Harvard)結構,當前的單片機大都是這種結構。另一種是采用和PC機的馮。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分,即普林斯頓(Princeton)結構。
    58. 在很多情況下,以單片機為主控制器的測量系統要長時間保持無故障運行,因此其自診斷就成為關鍵。請介紹一下有關單片機系統的故障自診斷的一些知識?
    答:要保證系統可以長時間故障運行,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,所以只能看單片機抗干擾能力夠不夠強了。單片機干擾最常見的現象就是復位;至于程序跑飛,其實也可以用軟件陷阱和看門狗將程序拉回到復位狀態;所以單片機軟件抗干擾最重要的是處理好復位狀態。一般單片機都會有一些標志寄存器,可以用來判斷復位原因;另外也可以自己在RAM中埋一些標志。在每次程序復位時,通過判斷這些標志,可以判斷出不同的復位原因;還可以根據不同的標志直接跳到相應的程序。這樣可以使程序運行有連續性,用戶在使用時也不會察覺到程序被重新復位過。
    59. 作為IC生產廠商的測試人員,是在整個Wafer上進行的,還是將Wafer切割成Die后對單個Die進行?
    答:裸片燒ROM Code是使用針壓機器來燒錄,所以必須是整個Wafer一起燒,單個Die無法排列整齊供燒錄。
    60. “裸片燒ROM Code是使用針壓機器來燒錄,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測試矢量來測試整個MCU的功能是否正確?
    答:在芯片還未經分割的wafer階段,在測試時當然要把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其實分兩部份,Probe(針壓)是機械部份,有位置對準和芯片排測功能?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裝置,經編寫不同的測試程序便可測試不同的芯片。
    61. 如何編寫一個很好測試程序代碼以達到較高的功能測試覆蓋度?
    答:應在芯片電路最初的設計及仿真階段,就要規劃好測試的方法,由于現今已經有很power的芯片設計和測試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,應該是執行一些內建測試指令使所有電路都曾經toggle過即可,這和指令組合變化無關。
    62. 如果封裝對OTP產生了影響,導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,看芯片內部ROM是否為空。2、寫入一部分所需Code,驗證是否ok。3、測試邏輯電路,一旦裸片被刮壞的話,靜態電流就會變大。一旦這三個步驟測試OK,那么基本上OTP封裝片就是合格的。
    63. 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)是停止狀態,用WDT的主要目的,是在程序運行當中,MCU受到外面雜訊干擾,導致程序運行亂掉或MCU當掉,此時就須WDT(一般WDT時鐘來源是選用內部RC振蕩)來自救及做復位動作,而當MCU處于sleep時,其MCU是處于省電模式狀態,因主振停止所以程序不運行,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),如果MCU處于sleep時,又要WDT能繼續動作,此時只有一個目的,就是用WDT的時間段來做定時工作(因程序停止運行,無法清除WDT計數器,故WDT計數一定會溢出),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,其優點在省電模式下,其主振停止而保持第二振蕩系統維持振蕩,此振蕩系統為RTC(Real Time Clock 32768Hz振蕩系統),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,可準確做定時工作。
    64. 在開發一個需要長時間可靠運行的電子測量設備,有關單片機(DSP)系統的故障自診斷相關問題(包括主控制器,外圍器件,如AD,RAM,ROM等)如何解決?
    答:DSP是專門用在數字信號處理的晶片,與單片機相比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,計算能力強大,運算速度快,能夠滿足系統的要求內置有串列傳輸速率發生器和FIFO緩沖器。提供高速,同步串口和標準非同步串口。有的片內集成了A/D和采樣/保持電路,可提供PWM輸出。DSP器件采用改進的哈佛結構,具有獨立的程式和資料空間,允許同時存取程式和資料。內置高速的硬體乘法器,增強的多級流水線,使DSP器件具有高速的資料運算能力。DSP的計算能力雖然很強,但其事件管理能力較弱,而且直接支援的I/O口很少。為了方便地實現人機交互,采用DSP與單片機協同工作的方式:以單片機為主機,通過通訊介面對DSP實現控制;同時利用單片機較強的外圍設備管理能力實現人機介面,顯示等功能。主要工作流程是:彈簧的輸入輸出信號經過濾波電路進行調理后, 由A/D轉換器轉換為數字信號,再進入DSP進行運算,得到的診斷結果通過通訊介面電路送入單片機,單片機將結果顯示在液晶顯示器上,并經過串口送入到其它應用介面。因為DSP電路完成數據采集及數字濾波,軟件的設計主要包括DSP編程和單片機編程。DSP程式的主要任務是初始化, 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置的演算法完成故障診斷等任務,單片機程式包括鍵盤控制程式,液晶驅動顯示程式,與DSP及其它機器通信的程式。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。
    65. 在電路上有一個溫控開關串聯在供電回路,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,好象是工作在復位狀態,液晶不斷閃爍,想在軟件中這樣判斷:如果有連續5次上電復位,且每次間隔不超過100ms,就關閉所有功能。但是這樣的話,cpu會一直工作在復位狀態,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一直復位。如果是這種情況,可能會造成CPU復位不正常。正常的上電復位是指電源電壓從0V上升到VDD;掉電復位是指電源電壓從VDD跌落到0V,后又恢復到VDD的過程;所以不管怎樣,復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位電路,可以采用三極管復位電路,或采用低電壓復位IC。
    66. 單片機系統為了省電,經常要進入掉電(POWER DOWN)狀態,此時單片機的I/O口的PIN應設置為何種狀態能獲得最低功耗?
    答:單片機I/O口可用作輸入和輸出狀態。以HOLTEK一款最簡單的I/O單片機HT48R05A-1為例,當作為輸入時可設置成帶上拉電阻的斯密特輸入;作為輸出時是CMOS輸出。如果程序進入省電狀態(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(如長時間導通繼電器);對于暫時不用的I/O口,為了節約功耗我們建議將I/O置為輸出狀態,并且輸出為低。
    67. 怎么樣才能快速學會使用51系列和cygnal系列單片機?
    答:建議購買一套ARM的開發學習板和仿真器(可以在網上查到適合自己的),結合教材在實踐中學習ARM的基本開發方法。首先可以通過簡單的程序編寫熟悉ARM的指令集、體系結構、運行模式等基本原理,如果有一定的單片機知識基礎,相信很快就能對此熟練掌握。接下來,因為32位ARM的應用大多會使用操作系統,所以此時可根據個人的計算機知識程度選擇一個適合自己學習的嵌入式實時操作系統,多上機實作掌握嵌入式系統設計的基本方法,學習操作系統的應用程序的編程,并進一步掌握包含軟硬件的基于ARM的系統應用開發。這一步需要具有高級語言的編程及操作系統知識,可能對非計算機專業的人員會有較大的難度,不過事在人為,相信只要有決心,難關總是可以被攻破的。另外,網上也有很多關于ARM開發的論壇,可以常上去下載相關的學習資料,請教高手,相互交流,相信會有所幫助。
    68. 同樣的功能實現,采用RISC和CISC內核的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雜度可分為RISC及CISC這兩類。下面先針對這兩項做說明:
    一、復雜指令集電腦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90年代中期之前,大多數的微處理器都采用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)里執行,新設計的處理器,只需增加較少的電晶體就可以執行同樣的指令集,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,減輕程式師的負擔。 高階語言對應的指令集:包括雙運算元格式、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體系的優缺點
    優點:能夠有效縮短新指令的微代碼設計時間,允許設計師實現CISC體系機器的向上相容。新的系統可以使用一個包含早期系統的指令超集合,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:指令集以及晶片的設計比上一代產品更復雜,不同的指令,需要不同的時鐘周期來完成,執行較慢的指令,將影響整臺機器的執行效率。
    二、精簡指令集電腦RISC(Reduce Instruction Set Computer)RISC是為了提高處理器運行的速度而設計的晶片體系。它的關鍵技術在于流水線操作(Pipelining):在一個時鐘周期里完成多條指令。而超流水線以及超標量技術已普遍在晶片設計中使用。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,可以在一個單獨操作里完成。單機器周期指令:大多數的指令都可以在一個機器周期里完成,并且允許處理器在同一時間內執行一系列的指令。2.RISC體系的優點:在使用相同的晶片技術和相同運行時鐘下,RISC系統的運行速度將是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、浮點單元等都能設計在同一塊晶片上。RISC處理器比相對應的CISC處理器設計更簡單,所需要的時間將變得更短,并可以比CISC處理器應用更多先進的技術, 開發更快的下一代處理器。缺點:多指令的操作使得程式開發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部,就是L1 Cache(一級緩存)。綜合上面所述,若要再進一步比較CISC與RISC之差異,我們可以由以下幾點來分析:
    1。指令的形成
    CISC因指令復雜,故采微指令碼控制單元的設計,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使用大小應該與程序的應用比較有關系。
    2。定址模式
    CISC的需要較多的定址模式,而RISC只有少數的定址模式,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。指令的執行
    CISC指令的格式長短不一,執行時的周期次數也不統一,而RISC結構剛好相反,故適合采用管線處理架構的設計,進而可以達到平均一周期完成一指令的方向努力。顯然的,在設計上RISC較CISC簡單,同時因為CISC的執行步驟過多,閑置的單元電路等待時間增長,不利于平行處理的設計,所以就效能而言RISC較CISC還是站了上風,但RISC因指令精簡化后造成應用程式碼變大,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。
    69. 如何設計出具有照像、存儲、輸出、視頻同步。本線路可接監視器,用為監視之用;在不拍照時,圖像是時實的,在拍照的時候,在監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用。如何才能做到?
    答:針對數位相機一些技術層面說明:數位相機使用JPEG或MPEG-4影像壓縮標準,其負責中樞的專用控制晶片組逐漸走向單晶片化,一般單晶片內含資料壓縮與記憶體控制。若從整個系統的控制方式來看,影響數位相機質量的參數包含:鏡頭,曝光裝置,觀景窗,瞻前螢幕、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:其一是負責I/O介面,JPEG影像處理,資料壓縮與儲存,其二是負責處理所有自動光學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。經由光電轉換元件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換成數位信號,再將拍得圖像存至數位相機的記憶體里。信號傳遞方式是類比R。G。B。信號自CCD轉換成數位R。G。B。,整個過程中經信號放大、Gamma修正與白平衡修正才得以達成;數位R。G。B。資料再轉換成亮度資料(Y)與兩色差(Cr,Cb)。當影像資料進行壓縮,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資料經再次取樣重排后一個圖框的數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使用。CCD(Charged Coupled Device)中文譯為「電子耦合元件」,它就像傳統相機的底片一樣,是感應光線的裝置,可以將它想像成一顆顆微小的感應粒子,鋪滿在光學鏡頭后方,當光線與影像從鏡頭透過、投射到CCD表面時,CCD就會產生電流,將感應到的內容轉換成數位資料儲存起來。CCD畫素數目越多、單一畫素尺寸越大,收集到的影像就會越清晰。因此,盡管CCD數目并不是決定影像品質的唯一重點,我們仍然可以把它當成相機等級的重要判準之一。播放處理系經由記憶體讀出所擷取之數位信號資料,透過解壓縮電路及內插法處理轉成PC或TV需要之信號。曝光控制,則由CCD(或CMOS)驅動電路里的Timing Generator來負責。
    70. 在一個由MCU的產品中,開發完成,批量生產時,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。如何實現?
    答:以HOLTEK IC生產廠商的角度來看,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行正常,此MCU成品基本上就是良品了。因為IC在出廠前,都經過了邏輯、燒寫測試,所以發給客戶的封裝片都是合格的?蛻羯a時所產生的不良片,大多數是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邏輯功能運行正常就說明此IC可以運行任何程序,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可以保證IC的良率了。
    71. 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:單片機系統產品的加密和解密技術永遠是一個矛盾的統一體,針對科研成果保護是每一個科研人員最關心的事情,目的不使自己的辛苦勞動付注東流。對其單片機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,錯誤引導加密,專利保護等措施。有矛就有盾,有盾就有矛,有矛、有盾,才促進矛、盾質量水平的提高。而加密只講盾的運用,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。
    ① 高電壓或鐳射燒斷某條引腳,使其讀不到內部程式,用高電壓會造成一些器件損壞,即把單片機資料匯流排的特定I/O永久性地破壞,解密者即使擦除了加密位,也無法讀出片內程式的正確代碼。此外還有破壞EA引腳的方法。
    ② 重要 RAM 資料采用電池對RAM進行掉電資料保護。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,當單晶片微處理器系統運行后,CPU首先從RAM讀出資料,這些資料可以是CPU執行程式的條件判別依據,也可以是CPU將要執行的程式。如果資料正確,整個系統正常運行。反之,系統不能運行。
    ③ 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器碼,最好要加巧妙一點等。用真真假假方法加密:①擦除晶片標識。②DIP 封裝改成 PLCC、TQFP、SOIC、BGA 等封裝。
    72. 在開發一個需要長時間可靠工作的控制系統(發電機系統),如何設計復位電路?
    答:單片機復位可分為內部與外部事件復位。外部事件復位包括上電復位、RES復位和低電壓復位。上電復位和RES復位是人為的正常復位,以保證程序計數器被清零且程序從頭開始執行。要正常進行這兩種復位動作,需要外接正確的RES復位電路,一般來說不同的單片機的復位電路稍有不同,單片機廠商都會提供標準的復位電路資料。以HOLTEK IC為例,我們提供的復位電路是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,會造成程序功能運行不正常,嚴重的還可能造成單片機死機。此時發電機系統就會造成嚴重的后果,我們就需要用低電壓復位來解決這個問題。通常我們可以用兩個方法實現低電壓復位:1、外加一個電壓檢測芯片(例如7033)加到RES腳上,當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腳是單片機復位,防止單片機死機。2、有些廠家的單片機內部會有一個低電壓檢測LVR的功能,例如HOLTEK單片機。當電源電壓低于某一個臨界值時,單片機會自動復位避免死機,外部不需要再連接任何檢測電壓的電路。除了外部電源不穩定會造成單片機復位,內部WDT溢出也會造成復位,即內部事件復位。對于需要長時間穩定工作的系統來說,看門狗是十分必要的,它可以避免程序跑飛造成的錯誤。當復位發生時,要保證復位后能與復位前的各個狀態無縫的連接起來,就需要用軟件來判定復位前程序執行到哪個程序段。以HOLTEK MCU為例,除了上電復位之外,通用寄存器復位前后的值不會發生變化。那么就可以設定一些寄存器記錄程序當前運行在哪一個程序功能段。一旦發生復位,只需要讀出那些寄存器的值就可以跳轉到復位之前運行的程序功能段運行。另外HOLTE MCU內部有兩個特殊標志位PD和TO,可以根據此兩位的值來判定具體是什么原因造成的復位。
    73. 從芯片封裝及設計過程中增強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,layout時可否采取措施?設計方面需要注意哪些問題?
    答:一般在IC內部的抗干擾的處理方法,各家有各家的看家本領,例如在靜電放電防護電路(ESD protection circuits)是積體電路上專門用來做靜電放電防護之用,此靜電放電防護電路提供了ESD電流路逕,以免ESD放電時電流流入IC內部電路而造成損傷。因ESD來自外界,所以ESD防護電路都是做在PAD的旁邊。在輸出PAD,其輸出級中大尺寸的PMOS及NMOS元件本身便可當做ESD防護元件來用,但是其布局(layout)方式必須遵守Design Rules中有關ESD布局方面的規定。又例如傳統的積體電路設計中,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。改進的技術將電源、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設計上更容易安排,以降低系統雜訊。另一個在積體電路設計上降低雜訊的例子是驅動電路的設計。一些單片機提供若干個大電流的輸出引腳,從幾十毫安培到數百毫安培。這些大功率的驅動電路集成到單片機內部無疑增加了噪音源。而跳變沿的軟化技術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,再?每個管子輸出端串上不同等效阻值的電阻,以降低di/dt。
    74. 對于有WATCHDOG功能的單片機,如何去檢查確認其是否起作用?比如說有的單片機要在程序執行HANGUP時,WATCHDOG才執行RESET,如何確認呢?
    答:以HOLTEK最基本的I/O單片機HT48R05A-1為例說明。在單片機特殊寄存器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位原因,例如上電復位、正常工作下RES復位,HALT狀態下RES復位、正常工作下WDT復位、以及HALT狀態下WDT復位。因此只需要判斷此兩位的數值,就可以確認WDT是否起作用了。如果需要WDT在HALT(即HANGUP)狀態時發生復位動作,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部RC時鐘,當程序進入HALT狀態后一旦WDT溢出會發生復位了。
    75. 要研究一個將同步串口數據轉換到以太網或USB的模塊,能否推薦一個DSP或現在的高速單片機等,要能支持同步數據的DSP,同時這個DSP在連接REltek8139等網絡芯片的開發又比較容易?
    答:一般為網路多媒體應用來挑選一種DSP,是一件很復雜的工作。首先必須針對處理器的內核架構和周邊配置進行全面的分析,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的系統中傳輸十分重要,以便預防帶寬瓶頸;另外,了解各種系統特性(包括DMA和記憶體存取)也很有幫助,這能使設計方案穩定可靠,而不只是勉強合格。網路多媒體處理器的選擇取決于一項設計對性能和連接性的要求。許多應用既需要MCU也需要DSP:MCU提供系統的控制功能,DSP完成密集的數值計算。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內執行充分的控制功能和繁重的信號處理任務,同時還提供適合多媒體連接的各種周邊介面。系統工程師在選擇DSP時首先應該分析的要素包括:1。每秒執行的指令數,2。每一處理器時鐘周期內完成的運算元, 3。運算單元的效率。在待評估的DSP上運行一組有代表性的基準測試程式(如音頻/視頻壓縮演算法),就可完成這些指標的評估。評判結果將指示出系統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對系統新增的或不斷演變發展的需求。許多標準的基準測試程式假設待處理的資料已經駐留在DSP片內記憶體中。只要工程師協調好各I/O設計考慮,采用這種方法就能對不同廠家的DSP進行更直接的比較。另外合適的周邊埠組合,省去了支援所需介面的外部電路,而減少了開發時間及成本。網路多媒體設備(NMD)可帶有各種各樣的標準周邊。這其中最重要的是與網路介面的連接。在有線應用中,乙太網(IEEE 802。3)是在局域網上實現聯網的最普遍選擇;而IEEE 802。11b/a正在成為實現無線局域網連接的首選方案。作為DSP的直接延伸,現在有許多乙太網解決方案可供選用。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與多媒體系統環境所必需的。在網路多媒體設備系統中,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數據機,也能支援用于近距離紅外傳輸的IrDATM。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備,如PCI到IDE、USB到802。11b等。PCI還有提供一條單獨內部匯流排的優點,這使得PCI匯流排主控器無需通過DSP內核或其他周邊單元就能向DSP記憶體發送或讀取資料。另外適于網路多媒體設備市場的DSP應包括一個外部記憶體介面,以便充當非同步和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。
    76. 用一個12M的晶振,怎么能實現480MB/S的數據傳輸率呢?
    答:在集成了PLL的12MHz的晶體振蕩器即可達到480MHz,相位鎖定回(環)路(Phase Locked Loop,PLL)又被稱為相鎖回路或鎖相回路,其原理是經由閉回路自動控制系統的反饋作用,驅使另一個動作不精準、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定地與正確的頻率參考源達到同相甚至是同相又同頻的狀態,如此即是相位鎖定(Phase Locked)的狀態,我們若以電路外部精準、頻率變動量極低的振蕩頻率源作為基準參考,來驅使電路內部精準、頻率變動量極低的振蕩頻率源,使其達成相位鎖定的狀態,即可用來作為通訊系統的調變/解調電路。一般480MB/S的數據傳輸率是運用在USB 2。0,當通用序列匯流排(Universal Serial Bus)規格于1996年1月發表時,代表業界成功研發出一套連結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版本的技術規格,可將訊號傳輸速度提升整整40倍,由原先 USB 1。0的最高12MHz的速度至現今USB 2。0的高速480MHz,并擴增了更先進的功能,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控制器之間的附加功能。針對實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歸功于USB 2。0規格運用了微訊框(micro-frame)、可容納更多資訊的傳輸封包、更頻繁的傳輸次數、分割式傳輸處理(split transaction)、以及一些新的執照(token)等嶄新技術。USB 2。0裝置的架構同時增加了兩項全新的描述元(descriptor),即裝置認可(Device Qualifier)與其他的速度配置(Speed Configuration),可用來明確標示出資料傳輸裝置在其它運作速度下的功能表現。針對電子規格的變動:在主機與新型的高速控制器之間的連結則重新定義,以支援現今高達480MHz的傳輸效能表現。新的高速拓璞新的標準采用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規范,以便嚴格控制游離電容(stray capacitance)、點對點抖動(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。
    77. 在單片機程序設計中遇,從被嵌套的高級中斷中如何強行返回到主程序。子程序返回指令在恢復堆棧后可不可以用跳轉指令替代返回到主程序中?
    答:如果是51系列,那直接用POP指令就可以實現強行返回;如果是用RISC結構的單片機(HOLTEK 單片機是RISC結構的),那一般都是硬件堆棧,沒有PUSH和POP指令,所以子程序調用和返回指令必須成對使用。
    78. PSoC是一種功能靈活和強大的軟硬件嵌入式開發系統,能否用PSoC代替部分單片機系統呢?
    答:在一般在嵌入式系統的應用中,都可能需要使用幾十種甚至是更多的類比或數位周邊元器件。熟悉MCU開發的工程師們都知道,在MCU的開發過程中,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,設計人員要想從中尋找到適合自己應用的元器件是一件令人頭痛的事情。因此,設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,另一方面需要設計人員具有專門的設計技能。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)可編程系統晶片,是美國Cypress MicroSystems公司在最近推出的新一代功能強大的8位元可配置的嵌入式單片機。該系列單片機與傳統單片機的根本區別在于其內部集成的數位和類比block模組,工程師可以根據不同設計要求調用不同的數位和類比block模組,完成晶片內部的功能設計;實現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;用以實現從確定系統功能開始,到軟/硬體劃分,并完成設計的整個過程。因此,PSoC能夠適應非常復雜的即時控制需求,使用它進行產品開發可以大大提高開發效率,降低系統開發的復雜性和費用,同時增強系統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域。所以PSoC的動態配置能力給開發者提供了快速方便的編程和開發方法,同時也為單片機的應用開拓了更大的空間。因此利用片內集成的閃速記憶體可以降低產品開發成本,縮短產品開發周期。因此,此MCU結構具有廣闊的應用推廣前景。
    79. 單片機對modem要進行哪些初始化操作?
    答:一般單片機的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送器(UART)。
    ①AT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立即進入摘機狀態,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。
    ,:標準暫停。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內部的寄存器。
    S0:自動回應。如果要求MODEM具有自動回應特性,則應該預先將MODEM的S0寄存器設置為非0。
    S8:逗號撥號修飾符的暫停時間。該寄存器決定了當MODEM在撥號中遇
    到逗號(,)時應該暫停的時間。
    ②通用非同步接收發送器UART
    深入理解UART內部結構以及內部寄存器各位的含義,詳細了解資料發送和接收的過程,有助于編寫出高效、穩定的程式。一般介紹編寫基本通訊程式需要知道的寄存器。實際的ADDRESS由具體接線決定。
    <1>串列傳輸速率除數鎖存器(LSB、MSB)
    在通訊之前要進行一些參數初始化,串列傳輸速率是首先應該考慮的一項。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。
    另外單片機訪問的是串列傳輸速率除數鎖存器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,用于控制發送和接收資料的速度。
    下面給出串列傳輸速率除數鎖存器值的計算公式:
    串列傳輸速率除數鎖存器值=工作頻率/(16×期望串列傳輸速率)=1843200/(16×期望串列傳輸速率)
    <2>接收緩沖寄存器和發送保持寄存器(transmit and receive holding register)
    讀操作單片機訪問接收緩沖寄存器(RHR),寫操作單片機訪問發送保持寄存器(THR)。
    <3>中斷允許寄存器(interrupt enable register)
    <4>FIFO控制寄存器(FIFO control register)
    資料發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。
    80. 我使用的單片機是AT89C51,試過用彈出指令強行返回中斷的方法,確實能夠返回主程序,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,最后執行RETI指令就可以返回到該地址了。如果彈出指令執行完后直接用跳轉指令而不通過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。請問是從被嵌套的高優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?
    答:對于51系列的單片機而言,當中端響應發生時,會將相應的優先級有效觸發器職位;當退出中斷時,執行RETI,單片機又自動將優先級有效觸發器清0。因此,如果直接使用跳轉指令從中斷子程序出來的話,單片機沒有清0優先級有效觸發器,下一次中斷發生時就不能響應了。
    如果要從高優先級中斷程序返回主程序的話,必須執行兩條RETI指令,才可以清除高/低優先級有效觸發器。具體的程序可以是:
    MOV DPTR, #LABLE1
    POP ACC ;將高優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
    關鍵字:單片機  技巧
     
     
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