單片機設計與KeilC編程總結

2021-05-23
質(zhì)量是關(guān)鍵。沒(méi)有人會(huì )對很差的工作感到滿(mǎn)足。當完成高質(zhì)量的工作時(shí)，你會(huì )為此而感到驕傲。不管你是否知道，你都會(huì )因為你的高質(zhì)量工作而得到信譽(yù)。因此，要想為自己所做的事感到驕傲，就需要建立個(gè)人標準，并為達到這一標準而努力奮斗。在達到這些標準時(shí)，再提高標準并繼續努力。挑戰自己去完成更優(yōu)良的工作，你將會(huì )為自己的成就而感到驚訝。

　　1.1 了解單片機的能力

　　【規則1】設計滿(mǎn)足要求的最精簡(jiǎn)的系統。

　　正確估計單片機的能力，知道單片機能做什么，最大程度的挖掘單片機的潛力對一個(gè)單片機系統設計者來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。我們應該有這樣一個(gè)認識，即單片機的處理能力是非常強大的。早期的PC 機，其CPU(8086)處理能力和8051 相當，卻能處理相當復雜的任務(wù)。單片機的能力的關(guān)鍵就在軟件設計者編寫(xiě)的軟件上。只有充分地了解到單片機的能力，才不會(huì )做出“冗余”的系統設計。而采用許多的外圍芯片來(lái)實(shí)現單片機能實(shí)現的功能。這樣做即增加了系統成本，也可能會(huì )降低了系統的可靠性。

　　1.2 系統可靠性至關(guān)重要

　　【規則2】使用看門(mén)狗。

　　看門(mén)狗電路通常是一塊在有規律的時(shí)間間隔中進(jìn)行更新的硬件。更新一般由單片機來(lái)完成，如果在一定間隔內沒(méi)能更新看門(mén)狗，那看門(mén)狗將產(chǎn)生復位信號，重新復位單片機。更新看門(mén)狗的具體形式多是給看門(mén)狗芯片相關(guān)引腳提供一個(gè)電平上升沿或讀寫(xiě)它的某個(gè)寄存器。使用看門(mén)狗電路將在單片機發(fā)生故障進(jìn)行死機狀態(tài)時(shí)，重新復位單片機。當前有多種看門(mén)狗的芯片，如MAXIM 公司的MAX802，MAX813等。而且，有好多種單片機中本身就集成有看門(mén)狗。一個(gè)外部的看門(mén)狗是最好的，因為它不依賴(lài)于單片機。如果可能的話(huà)，看門(mén)狗更新程序不應該放在中斷或是子程序中，原則上應該放在主程序中。我曾經(jīng)見(jiàn)過(guò)一個(gè)工程師，他所調試的程序在運行時(shí)偶而會(huì )引起看門(mén)狗的復位動(dòng)作，于是他干脆在每10ms 就中斷一次的時(shí)鐘中斷程序中清看門(mén)狗。我相信他也知道使看門(mén)狗失去作用，可他卻沒(méi)有不是去查明引起這個(gè)現象的真正原因。因此，我想提醒大家：不論什么理由，絕對不要忽略系統故障的真正原因。高質(zhì)量的產(chǎn)品來(lái)自于高素質(zhì)的工程師，高質(zhì)量的產(chǎn)品造就高素質(zhì)的工程師。

　　【規則3】確定系統的復位信號可靠。

　　這是一個(gè)很容易忽略的問(wèn)題。當你在設計單片機系統時(shí)，你腦中有這個(gè)概念嗎?什么樣的復位信號才是可靠的嗎?你用示波器查看過(guò)你設計的產(chǎn)品的復位信號嗎?不穩定的復位信號可能會(huì )產(chǎn)生什么樣的后果?你有沒(méi)有發(fā)現過(guò)你所設計的單片機系統，每次重新上電啟動(dòng)后，數據變得亂七八糟，并且每一次現象并不相同，找不出規律，或者有時(shí)候干脆不運行，或者有時(shí)候進(jìn)入一種死機狀態(tài)，有時(shí)候又一點(diǎn)事都沒(méi)有正常運行?在這種情況下，你應該查一下你的系統的復位信號。一般在單片機的數據手冊(Datasheet)中都會(huì )提到該單片機需要的復位信號的要求。一般復位信號的寬度應為。復位電平的寬度和幅度都應滿(mǎn)足芯片的要求，并且要求保持穩定。還有特別重要的一點(diǎn)就是復位電平應與電源上電在同一時(shí)刻發(fā)生，即芯片一上電，復位信號就已產(chǎn)生。不然，由于沒(méi)有經(jīng)過(guò)復位，單片機中的寄存器的值為隨機值，上電時(shí)就會(huì )按PC 寄存器中的隨機內容開(kāi)始運行程序，這樣很容易進(jìn)行誤操作或進(jìn)入死機狀態(tài)。

　　【規則4】確定系統的初始化有效。

　　系統程序開(kāi)始應延時(shí)一段時(shí)間。這是很多單片機程序設計中的常用方法，為什么呢?因為系統中的芯片以及器件從上電開(kāi)始到正常工作的狀態(tài)往往有一段時(shí)間，程序開(kāi)始時(shí)延時(shí)一段時(shí)間，是讓系統中所有器件到達正常工作狀態(tài)。究竟延時(shí)多少才算合適?這取決于系統的各芯片中到達正常工作狀態(tài)的時(shí)間，通常以最慢的為準。一般來(lái)說(shuō)，延時(shí)20-100 毫秒已經(jīng)足夠。對于系統中使用嵌入式MODEM 等“慢熱”型的器件來(lái)說(shuō)，則應更長(cháng)。當然，這都需要在系統實(shí)際運行中進(jìn)行調整。

　　【規則5】上電時(shí)對系統進(jìn)行檢測。

　　上電時(shí)對系統中進(jìn)行檢測是單片機程序中的一個(gè)良好設計。在硬件設計時(shí)也應該細細考慮將各個(gè)使用到的芯片、接口設計成容易使用軟件進(jìn)行測試的模式。很多有經(jīng)驗的單片機設計者都會(huì )在系統上電時(shí)(特別是第一次上電時(shí))進(jìn)行全面的檢測，或者更進(jìn)一步，將系統的運行狀態(tài)中分為測試模式和正常運行模式，通過(guò)加入測試模式對系統進(jìn)行詳細的檢測，使得系統的批量檢測更為方便容易。另外要注意的是，一個(gè)簡(jiǎn)單明了的故障顯示界面也是頗要費得心思的。比如：系統的外部RAM(數據存儲器)是單片機系統中常用的器件。外部RAM 如果存在問(wèn)題，程序通常都會(huì )成為一匹脫韁的野馬。因此，程序在啟動(dòng)時(shí)(至少在第一次上電啟動(dòng)時(shí))一定要對外部RAM 進(jìn)行檢測。檢測內容包括：1)檢測RAM 中的單元。這主要通過(guò)寫(xiě)入和讀出的數據保持一致。

　　2)檢測單片機與RAM 之間的地址數據總線(xiàn)?？偩€(xiàn)即沒(méi)有互相短路，也沒(méi)有連接到“地”上。另外，很多芯片，都提供了測試的方法。如串行通信芯片UART，都帶環(huán)路測試的功能。

　　【規則6】按EMC 測試要求設計硬件。

　　EMC 測試要求已經(jīng)成為產(chǎn)品的必需。有很多的文章關(guān)于這方面的。

　　1.3 軟件編程和調試

　　【規則7】盡可能使用Small 模式編譯

　　對比起Large 模式和Compact 模式，Small 模式能生成更為緊湊的代碼。在Small模式下，C51 編譯器將沒(méi)有使用關(guān)鍵詞，如idata、pdata、xdata 特殊聲明的變量通通放在data 單元中。在編程中，對于在的數據區，可以指定放在外部存儲器中。

　　【規則8】在仿真前做好充分的準備

　　單片機硬件仿真器給單片機開(kāi)發(fā)者帶來(lái)了極大的方便，同時(shí)也很容易造成人的依賴(lài)性。很多時(shí)候，沒(méi)有仿真器卻能促使工程師寫(xiě)出更高質(zhì)量的程序。也許在硬件仿真調試之前，下面準備工作將會(huì )對你有用：

　　1)程序編完后，對代碼仔細逐行檢查。檢查代碼的錯誤，建立自己的代碼檢查表，對經(jīng)常易錯的地方進(jìn)行檢查。檢查代碼是否符合編程規范。

　　2)對各個(gè)子程序進(jìn)行測試。測試的方法：用程序測試程序，編制一個(gè)調用該子程序的代碼，建立要測試子程序的入口條件，再看看它是否按預期輸出結果。

　　3)如果代碼有修改，再次對代碼進(jìn)行檢查。

　　4)有可能的話(huà)，進(jìn)行軟件仿真——Keil C 的軟件仿真功能十分強大。軟件仿真可以防止因硬件的錯誤，如器件損壞、線(xiàn)路斷路或短路，而引起調試的錯誤。

　　5)開(kāi)始硬件仿真。