MCU程序的编写方式，以及各型号单片机的区别和用途

MCU程序的编写方式，以及各型号单片机的区别和用途

单片机的程序编写

MCU的程序的编写与PC下的程序的编写存在很大的区别，虽然现在基于C的MCU开发工具越来越流行，但对于一个高效的程序代码和喜欢使用汇编的设计者来讲，汇编语言仍然是最简洁、最有效的编程语言。

对于MCU的程序编写，其基本的框架可以说是大体一致的，一般分为初始化部分(这是MCU程序设计与PC最大的不同)，主程序循环体和中断处理程序三大部分，其分别说明如下：

初始化：对于所有的MCU程序的设计来讲，出世化是最基本也是最重要的一步，一般包括如下内容：

屏蔽所有中断并初始化堆栈指针：初始化部分一般不希望有任何中断发生。

清除系统的RAM区域和显示Memory：虽然有时可能没有完全的必要，但从可靠性及一致性的角度出发，特别是对于防止意外的错误，还是建议养成良好的编程习惯。

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IO口的初始化：根据项目的应用的要求，设定相关IO口的输入输出方式，对与输入口，需要设定其上拉或下拉电阻;对于输出口，则必须设定其出世的电平输出，以防出现不必要的错误。

中断的设置：对于所有项目需要用到的中断源，应该给予开启并设定中断的触发条件，而对于不使用的多余的中断，则必须给予关闭。

其他功能模块的初始化：对于所有需要用到的MCU的外围功能模块，必须按项目的应用的要求进行相应的设置，如UART的通讯，需要设定Baud Rate，数据长度，校验方式和Stop Bit的长度等，而对于Programmer Timer，则必须设置其时钟源，分频数及Reload Data等。

参数的出世化：完成了MCU的硬件和资源的出世化后，接下来就是对程序中使用到的一些变量和数据的初始化设置，这一部分的初始化需要根据具体的项目及程序的总体安排来设计。对于一些用EEPROM来保存项目预制数的应用来讲，建议在初始化时将相关的数据拷贝到MCU的RAM，以提高程序对数据的访问速度，同时降低系统的功耗（原则上，访问外部EEPROM都会增加电源的功耗）。

主程序循环体：大多数MCU是属于长时间不间断运行的，因此其主程序体基本上都是以循环的方式来设计，对于存在多种工作模式的应用来讲，则可能存在多个循环体，相互之间通过状态标志来进行转换。对于主程序体，一般情况下主要安排如下的模块：

计算程序：计算程序一般比较耗时，因此坚决反对放在任何中断中处理，特别是乘除法运算。

显示传输程序：主要针对存在外部LED、LCD Driver的应用。

中断处理程序：中断程序主要用于处理实时性要求较高的任务和事件，如，外部突发性信号的检测，按键的检测和处理，定时计数，LED显示扫描等。

一般情况下，中断程序应尽可能保证代码的简洁和短小，对于不需要实时去处理的功能，可以在中断中设置触发的标志，然后由主程序来执行具体的事务――这一点非常重要，特别是对于低功耗、低速的MCU来讲，必须保证所有中断的及时响应。

对于不同任务体的安排，不同的MCU其处理的方法也有所不同。

例如，对于低速、低功耗的MCU(Fosc=32768Hz)应用，考虑到此类项目均为手持式设备和采用普通的LCD显示，对按键的反应和显示的反应要求实时性较高，应此一般采用定时中断的方式来处理按键的动作和数据的显示；而对于高速的MCU，如Fosc》1MHz的应用，由于此时MCU有足够的时间来执行主程序循环体，因此可以只在相应的中断中设置各种触发标志，并将所有的任务放在主程序体中来执行。

在MCU的程序设计中，还需要特别注意的一点就是：要防止在中断和主程序体中同时访问或设置同一个变量或数据的情况。有效的预防方法是，将此类数据的处理安排在一个模块中，通过判断触发标志来决定是否执行该数据的相关操作；而在其他的程序体中(主要是中断)，对需要进行该数据的处理的地方只设置触发的标志。――这可以保证数据的执行是可预知和唯一的。

在学校里学了这些知识，并没有时间思考这些之间概念之间的区别，一直注重渴望技术的提升，却忘了这些基础才是根本。蹭着在家的这一段时间，准备好好梳理一下之间的关系，这是一个宏大的框架，写下这些，也是因为在求职的时候对于这些涉及到了，加深一下自己的印象吧。不说了，直接入主题吧。

ARM

在嵌入式领域里，ARM本意是微处理器行业的一家知名企业，英国ARM公司是全球领先的半导体知识产权提供商。全球超过95%的智能手机采用ARM架构，ARM设计了大量的高性价比、耗能低的精简指令集计算（RISC）处理器。这里的ARM指的是处理器。处理器也是CPU的意思，所以ARM处理器就是CPU的意思。ARM公司不生产芯片、生产CPU.是一个32位精简指令集处理器架构，ARM处理器包含以下几个系列的处理器产品以及其它厂商实现的基于ARM体系结构的处理器。如ARM7 系列、ARM9系列、ARM9E系列、ARM10E系列等等。这些处理器广泛应用于实时嵌入式应用，如存储设备、汽车、工业和网络设备。

STM32

上面说了ARM处理器核当前ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10E、SecurCore以及最新的ARM11系列。而STM32使用的其中的Cortex-M3内核。当时由于arm7能效低，arm9的硬件和编程过于复杂。为了满足消费电子的需求而改进arm7，代号为cortex -m，这样st或nxp等产家以这个新的核心来加自己的外设就得到了stm32或lpc系列的单片机了。可以清楚得到stm32是基于ARM Cortex-M3内核的，但不属于ARM。因为ARM公司只提供了处理器，st（意法半导体）还有nxp（恩智浦半导体）厂家以此内核为核心添加外设得到了stm32或lpc系列单片机。只能说stm32是基于ARM Cortex -M3内核的，但是不属于ARM。ARM Cortex-M3内核具有高性能、低成本、低功耗等特点，属于ARM7架构中的一员。

51单片机

谈谈51单片机与stm32单片机的区别，先介绍一下，什么是单片机。单片机全称单片微型计算机，简单来说就是集CPU(运算、控制)、RAM(数据存储-内存)、ROM(程序存储)、输入输出设备（串口、并口等）和中断系统处于同一芯片的器件。在我们个人电脑中CPU、RAM、ROM、I/O这些都是单独的芯片，然后这个芯片被安装一个主板上，这样就构成了我们的PC主板，进而组装成电脑，而单片机只是将这所有的集中在一个芯片上而已。

51单片机是对所有兼容Intel8031指令系统的单片机的统称，这一系列的单片机的始祖是Intel的8031单片机，后来随着flash ROM技术的发展，8031单片机取得了长足的进展成为了应用最广泛的8bit单片机之一，他的代表型号是ATMEL公司的AT89系列。STM32单片机则是ST(意法半导体)公司使用arm公司的cortex-M为核心生产的32bit系列的单片机，它的内部资源（寄存器和外设功能）较8051、AVR和PIC都要多的多，基本接近于计算机的CPU了，适用于手机、路由器等等。

开发板与单片机的区别

经过之前的总结，ARM处理器内核加上外设模块（如UART、IIC）组成了芯片（如STM32），也就是单片机，单片机芯片再加上

一些常用的电子器件构成的电路板便是开发板。方便初学者使用，上面常用的外设有led灯、数码管、独立按键、矩阵按键、液晶显示屏、红外线接收头等。而单片机只是上面的核心芯片。

看完大学横着走，嵌入式软件框架设计常用模式

接着前几期关于嵌入式软件框架

框架设计中的常用模式

模板方法模式

模板方法模式是框架中最常用的设计模式。其根本的思维是将算法由框架固定，而将算法中详细的操作交给二次开发者达到。例如一个设备初始化的逻辑，框架代码如下：

DownloadFPGA和InitKeyPad都是CBaseDevice定义的虚函数，二次开发者创建一个继承于CBaseDevice的子类，详细来达到这两个接口。框架定义了调用的次序和错误的处理方式，二次开发者没须关怀，也没权决定。

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创建型模式

由于框架通常都波及到各种不同子类对象的创建，创建型模式是经常运用的。例如一个绘图软件的框架，有一个基类定义了图形对象的接口，基于它能够派生出椭圆，矩形，直线各种子类。当用户绘制一个图形时，框架就要实例化该子类。这时候能够用工厂方法，原型方法等等。

音讯订阅模式

音讯订阅模式是最常用的别离数据和界面的方式。界面开发者只须要注册须要的数据，当数据变化时框架就会将数据“推”到界面。界面开发者能够没须关注数据的来源和内部组织形式。

音讯订阅模式最常见的问题是同步模式下怎么样处理重入和超时。作为框架设计者，一定要考虑好这个问题。所谓重入，是二次开发者在音讯的回调函数中执行订阅/取消订阅的操作，这会破坏音讯订阅的机制。所谓超时是指二次开发者的音讯回调函数处理时长过长，导致其他音讯没法响应。最简略的办法是运用异步模式，让订阅者和数据发布者在独立进程/线程中运行。假如不具备此条件，则必需作为框架的重要约定，禁二次开发者产生此类问题。

装饰器模式

装饰器模式赋予了框架在后期增加功能的才能。框架定义装饰器的抽象基类，而由详细的达到者达到，动态地添加到框架中。

举一个游戏中的例子，图形绘制引擎是一个独立的模块，假如能够绘制人物的静止，跑动等图像。假如策划决定在游戏中增加一种叫“隐身衣”的道具，要求穿着此道具的玩家在屏幕上显示的是若有若没的半透明图像。应该怎么样设计图像引擎来适应后期的游戏升级呢？

当隐身衣被装备后，就向图像引擎添加一个过滤器。这是个极度简化的例子，现实中的游戏引擎要比这个复杂。装饰器模式还常见用于数据的前置和后置处理上。

框架的缺少点

一个好的框架能够大大提高产品的开发效率和质量，但也有它的缺少点。

1.框架一般都比较复杂，设计和达到一个好的框架须要相当的时长。所以，一般独有在框架能够被屡次反复应用的时候合适，这时候，前提投入的老本会得到丰厚的回报。

2.框架规定了一系列的接口和规则，这虽然简化了二次开发工作，但同时也要求二次开发者必需记住很多规定，假如违反了这些规定，就不能正常工作。但是由于框架屏蔽了大量的领域细节，相对而言，其进修老本还是大大降低了的。

3.框架的升级对已有产品可能会造成严重的影响，导致须要完整的回归测试。对这个问题有两个办法。第一是对框架自身进行严格的测试，有必要建设完善的单元测试库，同时开发示例项目，拿来测试框架的所有功能。第二则是运用静态链接，让已有产品不轻易跟随升级。当然，假如已有产品有较好的回归测试伎俩，就更好。

4.性能损失。由于框架对系统进行了抽象，增加了系统的复杂性。诸如多态这样的伎俩运用也会普遍的降低系统的性能。但是从整体上来看，框架能够保证系统的性能处于一个较高的水平。

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