1月16日单片机入门学习笔记

背景知识：

1.1 单片机的发展过程
(1)第一阶段(1976一1978)
初级8位单片机
以Intel公司首先推出的MCS-48系列单片机为代表。它以体积小、功能全、价格低等特点，赢得了广泛的应用，成为单片机发展过程中的一个重要阶段。

(2)第二阶段(1978—1982)
高档8位单片机，Intel公司推出了完善、典型的MCS-51单片机系列。

MCS-51设置了经典的8位单片机的总线结构，包括8位数据总线、16位地址总线、控制总线及具有多机通信功能的串行通信接口。
CPU外围功能单元的集中管理模式。
体现工控特性的位地址空间及位操作方式。
指令系统趋于丰富和完善，增加了许多突出控制功能的指令。例如：位控，乘除等等。
Intel MCS-51系列：

51子系列：8031/8051/8751
52子系列：8032/8052/8752
低功耗型80C31高性能型80C252
廉价型89C2051/1051
(3)第三阶段(1982—1990)
16位单片机，也是单片机向微控制器发展的阶段。

16位单片机Intel MCS-96 系列8098/8096、80C198/80C196

(4)第四阶段(1990之后)
高速、大寻址范围、强运算能力的8位／16位／32位通用型单片机，以及小型廉价的专用型单片机。

16位单片机凌阳系列
32位单片机ARM7 、ARM9、ARM10、80960、…….
​ 最具典型代表的应属Intel公司的MCS-51系列单片机。直到现在MCS-51仍不失为单片机中的主流机型。这主要由于在工业控制、智能仪表、家用电器、IC卡等诸多应用领域，8位单片机系列在性能、价格两方面都做到了较好的兼顾。

原文链接：https://blog.csdn.net/m0_52316372/article/details/126092490

入门知识：
1.1 电路
    物理课的电学知识，直流电，交流电，当电路，负载，构成一个回路形成电路
    基尔霍夫电压定律
    基尔霍夫电流定律
    欧姆定律
    功率，体积，功能
    趋势 ： 功率越小（越来越省电），体积越小，功能越多，工作电压越低，待机时间长
    CPU : 电压1.2v, 1.1v ，  IO电压为 5V
    
1.2 微器件的出现
    电路的核心：开关控制（用电来控制一个开关开和关，三极管），
    倍率控制（2A的电流-> 200mA，电流控制电流源，电流控制电压源）
    电子管，晶体管，所有元器件的变小，导致集成电路的出现
    
1.3 集成电路的出现
    IC ( Intergrated circuit) 集成电路
    集成电路就是使用微器件为积木搭建具有一定功能的电路板
    加法器，一边输入2，一边输入4 得出结果 6
    然后有了微器件，集成电路的体积变小，一致变小，最后能小到 mm级别和 um级别。
    用炉料外壳封装起来，就行做成了IC芯片。
    芯片也叫（IC,也叫集成电路）其实就是：里边是塑料，外边是绝缘体壳（塑料，聚酯纤维）
    研究芯片，就是研究引脚，设计芯片在设计制造时就已经设计好的！
 

CPU 就是 一块超大规模的集成电路
CPU ( Central Processing Unit ) 中央处理器
CPU = 运算器（逻辑+-x /） + 控制器 (LED的点亮，蜂鸣器的高低电平使其工作)
CPU = ALU （逻辑控制单元） + Cache + BUS （总线）
CPU = 汇编指令+ 寄存器， C语言会变成汇编语言！

DSP： 偏向于运算的CPU , 控制弱
单片机： 控制强，运算弱

CPU的工作原理：CPU通过总线从存储器取出指令到内部，然后编译执行的过程
指令： 指令码 + 数据
对CPU的编程，就是对寄存器的编程！
对单片机变成，就是对CPU写指令序列！

计算机的三大组成部分：CPU , 内部存储器，IO（输入，输出）
触摸屏，鼠标，键盘就是输入，声卡，显示器为输出到设备上
内部存储器：计算机工作时的辅助器件
单片机属于计算机的一种
单片机的结构框图分析（类似下图）
 

画出来的示意图，从结构的角度来讲（Block background）, 
方块是组成器件，箭头是表示总线
CPU 处于单片机系统的核心位置，别的模块都通过总线和CPU进行通信，别的模块之间一般
没有总线直接相连，有时候2个互相联系的模块也会有总线直接相连
内部存储器有很多种： SRAM , 闪存 ，DROM
IO 其实就是芯片上的引脚
不同的单片机，IO 的功能不同，IO的数量不同
单片机的这台计算机的所有零部件都做在了IC内部，并出厂的时候都定义好了

MCU（微控制单元），单片微型计算机， 也叫单片机
 

计算机中的存储器分为2种
1.内存：跟cpu接轨比较紧密，内存可以直接被cpu访问，内存可以按照字节的单位来随机访问，
程序运行离不开内存，程序中的变量定义都在内存中的： 容量小（速度快）
2.外存：跟CPU接轨比较远，外存不可以和cpu直接交互，外存一般以块来访问，
不能以字节单位随机访问。（容量大，速度慢）

ROM： Read Only Memory ( 只读存储器 )  ，只能读不能写，实际上世界上不存在只能读不能写的器件，
ROM的这里只读的意思是，程序运行时只能通过程序本身的操作去读而不能写！
单片机用来存储用户烧录的程序固话到单片机里，数据不会丢失
烧录的过程其实就是写ROM的，程序运行的时候不能写ROM
烧录程序通过烧录器实现
Storage： 存储器，用来仓库存储东西
ROM 就有点像外存，计算机有不同的设计
单片机：直接ROM 把程序直接功能CPU运行，不用经过内存

RAM ： Read Access Memory ( 随机访问存储器 )
Memory : 也叫存储器，内存
Memory 的种类，SRAM（静态内存） 和 DRAM（动态内存） ,
单片机是：SARM , 嵌入式和PC 是DRAM 

单片机的ROM 是Flash 是闪存。Flash 是一种内存的制作工艺
单片机的RAM 是SRAM
这两个构成了单片机的存储器

ROM  用来存储，运行时从ROM 中读取一条一条的指令运行，指令运行过程中的临时数据放在RAM中
ROM 是放在程序的
RAM 是放数据的
 

CPU，存储器，IO 在工作的时候在干啥
CPU（运算和控制）干活怎么干，放在存储器中，ROM是存程序，RAM是放数据，IO 是输入输出的
统一时钟节拍
什么叫同步？ 跑步1212121节拍，好多个独立的部分按照同一个节奏来工作，以此实现配合
什么叫异步？各自干各自的，
单片机的各个模块之间的工作，CPU和存储器和IO和单片机的其他东西这些模块之间，
是通过统一的节拍来同步工作，这个统一的节拍就叫做单片机的始终 
（例如：-_-_-_-_- 高低电平的方式，t1为低电平，t2为高电平 , t1=t2 = 1s 则始终节拍为1秒）
这个时钟节拍对单片机很重要，单片机内部在一个始终节拍中只能做1件事情。
.所以单片机要发现一些变化或者做一些事情，最小的时间单位就是1个时钟节拍。
单片机的时间单位都是时钟节拍的整数倍！
单片机的cpu，存储器，Io等都是以时钟节拍来工作的。 （晶体震荡器 和 晶振电路）就会产生时钟信号。
时钟周期的长短和时钟节拍快慢，影响了单片机的速度，所以这个时钟就叫做单片机的主频！
 

什么叫外设（英文：Peripheral）属于单片机中的模块。
单片机除了cpu，IO，储存器的设备例如：串口控制器
早期的单片机功能很弱小，不具备很多功能，譬如串口通信功能，只能外部扩展一些外部设备结合起来一起工作，这个结合的方式是做到一块电路板上用导线连接起来。
后期集成电路的发展，我们就把一些常用的外设直接集成到单片机内部了。称为内部外设
 

什么是电路板（PCB） printed ciruit borad, 基板的材质一般是FR4(玻璃纤维)，
一定要考虑阻燃性，有一些韧性，同时不能导电。
电路是印刷在表面的，PCB版是多层的，一层一层粘起来的，单面板（只有一层），
双面板（2层、4层版，8层，12层），12层，16层已经特别高了！双层和4层多
印刷电路：在不导电的基板上印刷一层导电物质（铜），使用掩模（把电路部分盖住），
放到硫酸和铜就会发生反应，保留下电路部分，最终形成电路板，为了避免外部导电和氧化，
在外部在覆盖一层油墨，覆盖油墨的时候要漏出焊接点（焊接点有2种，一种插针式和贴片式）。
为了方便焊接一般是会做镀锡。
PCB 作用是：骨架和连接；
什么是芯片，里边是半导体电路，外面是塑料绝缘壳，里边的电路通过芯片的引脚接出来，进行通讯，.
和电路板是一样的，只是里边用的都是微器件。
我们总体对一个电子产品设计？芯片+电路板的方式，能做到芯片的尽量往芯片里放，功率大的不能往里放！

文章链接

http://t.csdnimg.cn/75d1E

51单片机

所属系列为8051，即51单片机。8051最开始指在80年代生产的8051内核的单片机。后延伸为只要是8051内核的单片机，都统称为51单片机。

51单片机结构

单片机编程总体原则

1、清晰第一 

清晰性是易于维护、易于重构的程序必需具备的特征。代码首先是给人读的，好的代码应当可以像文章一样发声朗诵出来。

目前软件维护期成本占整个生命周期成本的40%~90%。根据业界经验，维护期变更代码的成本，小型系统是开发期的5倍，大型系统（100万行代码以上）可以达到100倍。业界的调查指出，开发组平均大约一半的人力用于弥补过去的错误，而不是添加新的功能来帮助公司提高竞争力。（代码容易牵一发动全身，尤其是结构不好的代码）

一般情况下，代码的可阅读性高于性能，只有确定性能是瓶颈时，才应该主动优化。

2、简洁为美

简洁就是易于理解并且易于实现。代码越长越难以看懂，也就越容易在修改时引入错误。写的代码越多，意味着出错的地方越多，也就意味着代码的可靠性越低。因此，我们提倡大家通过编写简洁明了的代码来提升代码可靠性。

废弃的代码(没有被调用的函数和全局变量)要及时清除，重复代码应该尽可能提炼成函数。

3、选择合适的风格，与代码原有风格保持一致

产品所有人共同分享同一种风格所带来的好处，远远超出为了统一而付出的代价。在公司已有编码规范的指导下，审慎地编排代码以使代码尽可能清晰，是一项非常重要的技能。 如果重构/ / 修改其他风格的代码时，比较明智的做法是根据现有代码的现有风格继续编写代码，或者使用格式转换工具进行转换成公司内部风格。

原文链接：https://blog.csdn.net/qq_28576837/article/details/125732770