51单片机程序及调试步骤实战经验
我刚参加工作的时候,用的是stc 51单片机的,51单片机不像stm32那样可以通过st-link在keil上面在线仿真。
有时候出现bug的时候,非常难找问题,要一段一段屏蔽然后测试。
在刚开始接触开发的时候,我非常不习惯用在线仿真,大概是因为没用过。
记得有一次进了一家公司做行车记录仪,用的台产GRAIN的单片机。
那时候基本上没什么资料,就一个dada sheet和demo程序。
在开发之前,老大安排了给我一个任务,就是把这个仿真环境先给搭起来。
相当于是他们原厂没有的东西,让我去搞定,这个芯片是基于Fa626TE core的32位控制器。
网上的资料太少了,光是测试搭建这个环境花了半个多月,最后还没搭建出来。
那个时候完全是懵逼状态,摸着石头过河,不知道仿真啥原理,反正网上搜到一个我就试一个。
做这个之前基本都是在做51的东西,所以对我来说太难了,加上资料又少,就是跨级打boss。
后面我有点不耐烦,就跟老大说:这个我不用仿真了,以前不用仿真照样也能把产品做出来。
后来老大思考了一下,还是希望能想把仿真搞出来,我有点崩溃,实在想不明白为何他这么固执。
当我后面慢慢接触32位的单片机多了,开发的产品多了,我才真正体会到了仿真的好处。
毫不夸张地说,用好仿真,你的开发效率至少提高3倍,这里说的不是仿真软件。
拿stm32单片机举例,用st-link+keil在线硬件仿真,不但能监控程序怎么跑的,还能监控跑过程中变量的值的变化,指针地址的变化。
用熟了你就知道,特别是做指针的应用,实在太香了,有时候指针指来指去,你的理解可能只是在自己的理论层面上,而用仿真你可以监控到指针的指向变化。
那像51这种,不能像stm32那样用st-link在线仿真怎么办?(现在51好像也有了,具体没用过)
大家别小看51单片机,有些51内核的ROM都有几十K,最终产品程序的大小并不会比stm32的小。
这种如果没仿真,那出现一个BUG,够你调半天了。
在过去的开发中,我也总结了一些经验,大家可以借鉴下。
我一般是借助产品硬件上一切能作为提示的东西,比如说:
1.数码管
2.LCD
3.LED灯
4.串口
我在开发程序的时候,第一个做的肯定是点亮一个LED灯。
点亮LED能够最快地让你验证硬件核心部分(单片机最小系统)有没有问题,
点亮以后,我再开一个定时器它每秒闪烁1次,直到产品大多数功能完成。
这样做的好处就是可以验证你程序有没有跑着跑着死机之类的问题,如果有,那就及时解决,不然后面程序大了找起来会更难。
如果有数码管和LCD,调试起来会更加得心应手,直接在数码管和LCD上显示要调试的数据即可,虽然没仿真这么方便,但是总比都没有好。
还有就是串口,一般硬件在第一次打板的时候,我都会把串口预留出来,方便调试,特别是做物联网产品,串口调试可以说是必备的。
主要作用就是用来监控MCU和WiFi模组之间的通讯数据。
最后,还有一种情况就是产品啥都没有,连LED都没有,这种情况该怎么办?
这种情况就只能听天由命了,完全靠你的开发经验。
一般第一板硬件设计成这样的,都是初级水平工程师,经验不足。
即便你产品用不到那些资源,好歹把串口或者LED预留出来,把整体功能调试完以后最终一板把它去掉不就行了?
51单片机 ESP8266模块 APP控制继电器,物联网DIY入门新手指南
题目
大家好,超子能力有限,技术不高,有什么错误的地方,欢迎批评指正。超子之前写过一篇STM32单片机配合ESP8266的WiFi模块接入阿里云生活物联网平台的DIY实验,有小伙伴问我51单片机能不能实现,答案是能。那么今天超子就给大家介绍下51单片机的实现方法。
程序设计中,我们使用的软件是Keil集成开发环境,C语言编写。如果大家想要程序源码的话,可以私信我,超子不是专业的程序员,水平不高,大家不嫌弃就行。
一说到51单片机的型号那就太多了,因为我们要使用MQTT协议对接阿里云生活物联网平台,所以对RAM空间要求比较多,一些常见的型号比如89C51,89C52,因为RAM空间太少不能用,所以我们本次DIY程序设计使用的单片机型号是STC12LE5A60S2。
ESP8266模块是通过串口AT指令控制的那种,网上有很多,价格也比较便宜,非常适合我们做DIY。
虽然我们前面使用STM32单片机做了第一个DIY设计,但是考虑到有些小伙伴,没有看过,所以超子还是说的详细一点,把每一个步骤再重新走一遍。
图1
首先进入我们自己的阿里云生活物联网平台,然后创建项目,我们就创建一个51单片机DIY项目吧,以后所有51单片机相关的DIY设计,我们都加入到这个项目内。
图2
项目建立完毕后,可以在项目列表中,看到51单片机DIY项目,旁边的第一个DIY设计项目,是上次STM32单片机DIY设计时建立的。然后我们点击51单片机DIY项目,进入项目管理界面。
图3
接下来,我们需要创建新产品。
图4
产品名称就叫51单片机插座,大家也可以起自己喜欢的名字。然后所属品类选择电工照明下的插座。节点类型选择设备,不接入网关,因为ESP8266可以连接WiFi路由器,直接具备接云的能力,所以是直连设备,不需要网关。连网方式一定要注意,虽然ESP8266是WiFi模块,但是不能选择WiFi连网,因为我们使用的是通用的,AT指令控制的ESP8266,没有在阿里云生活物联网平台认证,不兼容阿里云生活物联网平台APP的配网协议,如果我们选择WiFi方式的话,配网过不去,程序设计就无法进行了。所以我们取个巧,使用蜂窝连接方式,跳过阿里云生活物联网平台APP的配网,我们可以用ESP8266模块自己的APP配网或是直接把WiFi的SSID以及密码写在程序里。然后数据格式选择JSON,不适用ID2认证,最后点击完成就行了。
图5
产品建立完成后,我们要先进行第1步的功能定义的设置,我们选择的是电工照明分类下的插座,所以阿里云生活物联网平台自动帮我们添加了电源开关的功能属性。所以这一步我们不需要做什么额外的设置,直接点击下一步:设备调试。
图6
我们新建设备的时候,为了跳过配网协议,所以故意选择了蜂窝的连接方式,所以我们随便选一个通过认证的模组就行,选哪个型号都不会影响我们的DIY设计。
图7
选好模组后,我们点击新增测试设备,每个产品下可以添加最多50个免费的测试设备,我们做DIY程序设计,50个足够我们用了。
图8
新增测试设备时,我们要输入设备名称,就叫D001吧,超子喜欢用这种编号命名设备,大家可以根据喜好自己设置设备名称,然后点击确定就行。
图9
然后会弹出激活凭证,也就是三元组信息,这个是登录阿里云生活物联网平台的认证信息,稍后我们修改51单片机C语言程序时要用到这些重要信息。然后我们点击下一步:人机交互。
图10
和使用STM32单片机做DIY设计时一样,我们使用阿里云生活物联网平台的公版APP,也就是云智能APP。我们打开上图中红圈所示的开关。
图11
然后我们点击未设置,选择一个界面。
图12
自己喜欢哪个,选一个就行,然后点击确认。
图13
然后页面下方,我们要配置APP功能,同STM32单片机DIY时一样,我们主要设置多语言管理,填写品牌名称,设备名称,产品编号等等,大家根据喜好自己填一个就。最下方我们看到了天猫精灵,插座是天猫精灵支持的品类,所以可以直接绑定天猫精灵的账号,用天猫精灵控制开关,非常方便。然后我们点击下一步:批量投产。
图14
我们勾选上充分了解的对勾,然后点击开发完成,到此我们整个项目的配置就算完成了,就下来我们要修改51单片机的程序了。
图15
首先看esp8266.c源文件,wifi_mode变量用于设置使用哪种方式进行配网,大家根据注释自行选择就行,如果选择0的话,SSID和密码要在esp8266.h头文件中设置。
图16
然后我们需要修改mqtt.h头文件中的6个字符串,最麻烦的就是第3个,也就是MQTT协议中CONNECT报文中的包含的密码信息。我们一个一个来,讲一下怎么修改。
我们先看第6个需要修改的字符串,服务器的域名,格式如下所示:
*.iot-as-mqtt.cn-shanghai.aliyuncs.com
我们把*号替换成我们自己设备的ProductKey,这个ProductKey就是我们新建设备时弹出的3元组信息,图9所示,以我新建的设备作为例子,我们修改一下,最终结果如下:
a1jWDQfzbVB.iot-as-mqtt.cn-shanghai.aliyuncs.com
然后看第4和第5个字符串, 都是Topic主题,第4个set是用来接收控制开关命令推送的Topic,我们需要订阅它,第5个post是用来往服务器上传数据的,这次的实验post不是关键点。那么这两个Topic再那找呢?看下图。
图17
测试设备点击红圈圈中的查看。
图18
然后在Topic列表下,可以看到post和set,根据自己设备的实际内容,修改程序中第4和第5个字符串即可。
接下来看第1个字符串,也就是MQTT协议中CONNECT报文中包含的客户端ID信息,格式如下:
*|securemode=3,signmethod=hmacsha1|
其中*号是设备名称,以我的设备为例,修改一下,结果如下:
D001|securemode=3,signmethod=hmacsha1|
然后再看第2个字符串,也就是MQTT协议中CONNECT报文中包含的用户名信息,格式如下:
*
其中*号是设备名称 ,#号是ProductKey,都是图9中的三元组信息,就以我的设备为例,修改一下,结果如下:
D001&a1jWDQfzbVB
最后再看最麻烦的第3个字符串,也就是MQTT协议中CONNECT报文中包含的密码信息,需要经过一步加密,我们先要构建待加密的明文字符串,格式如下:
clientId*deviceName*productKey#
其中*号是设备名称 ,#号是ProductKey,以我的设备为例,修改一下,结果如下:
clientIdD001deviceNameD001productKey a1jWDQfzbVB
加密用的秘钥是图9中,三元组信息里的DeviceSecret,我们网上找一个加密算法的网站。
图19
我们复制待加密的字符串和密钥的时候,一定要多检查,不要多空格,不要多回车,错一点加密后的结果都不会正确的,所以大家一定要小心。加密后的结果就是第3个字符串的内容,到此6个需要修改的字符串我们都修改完毕了,重新编译程序,下载到开发板就行了。然后我们再回到阿里云生活物联网平台。
图20
我们进入第3步,人机交互设置页面,我们点击红圈所示的内容,然后弹出页面,需要我们填写设备名称,以我的为例,填上D001,然后就可以生成我们需要的,添加设备的二维码,因为文章中不能出现二维码,所以超子就不展示了。到此我们本次51单片机的DIY程序设计,基本就完成了。
大家如果有什么想做的,或者有什么想法,都可以评论区留言告诉超子哦~~~
想要程序的小伙伴,可以举手哦~~~
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