单片机外围器件怎么学习单片机外围器件？|设计与开发|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

怎么学习单片机外围器件？

单片机现在水平只能说会，想在外设上多多学习下，手里面只有开发板，请问大家有没有什么好的方法?目前基础知识只有C 会单片机数电懂点，模电没看过，电路还没有开课。WE胃：1、学会看时序图 2、学会各种通讯协议(典型的有I2C、SPI等) 3、学会看datasheet（要求有一定的英语阅读能力） 4、根据datasheet设计外围电路 5、根据datasheet写程序。阏 男秀： 我来分享一下自己的学习历程，比较偏重于软件，希望能帮到题主以及其他正在学习的同学。======================================我是直接使用了单片机学习板，在某宝上面购买的，然后送了一大堆资料，现在都准备毕业了，我居然还没有把所有外设都玩一遍，真是揪心！虽然题主只是问了怎么学习单片机外设，但我认为，外设的学习与单片机的片上资源同时学习最好，给自己一个项目题目然后动手去写代码是最好的。单片机的片上资源就是那些IO口，定时器/计数器，ADC等等。我想给出以下学习建议：一、基础知识一定要学好；二、分模块学习；三、做完一个项目一定要总结；四、学通了一种单片机，再学习其他的单片机就会上手很快的，学习外设同理；五、学会移植（抄）程序。 ======================================一、基础知识

技术性的东西学习起来都是一层一层的，如果前面的基础知识如果没有学好，到了后面的学习会让你懵懵懂懂，最后会走很多弯路。对外设的学习，可以从两方面来看，一个是单片机与外设的电路图连接，这是硬件方面；另一个是软件方面，如何用软件控制这个外设。例如：

这是一个LED流水灯模块，你至少要从电路图上知道以下信息：1、LED灯D1到D8分别连接到了单片机的P1.0到P1.7引脚；2、当你把其中一个引脚置零，相应的LED灯就会亮。这是读电路图的能力，是最基础的也是最重要的。然后是例程，点亮一个LED灯。

#include<reg52.h>sbit LED=P1^0;void main (void){ LED=0; while (1)；}

为什么要包含reg52.h？里面有什么内容？2、sbit是什么意思？是标准C里的关键字还是keil C里的关键字？为什么要写这一条语句？3、为什么最后要加while死循环？……初学的时候一般是不会问自己这些问题的，我自己学的时候都没有问过自己这些问题。但是这些知识点恰恰却是基础，或者说学习时的盲点。关于基础我就不多写了，点到即止。二、分模块

不多说了，我直接上我的学习资料的图片吧，买了学习板后客服送的资料挺好的。

可以说，这些都是外设。把每一个模块的电路图分析一遍，再把代码分析一遍。真是够大学玩四年的了。对了，光看资料是不够的，因为资料是非常凌乱的，你根本不知道从哪开始看，这个时候就很有必要买一本关于单片机的书，因为讲技术的书籍都是整理好的，你做什么模块，就看那一章节，边做实验边看书边看资料，学习是非常快的。这种方法不一定适合每一个人，但是至少我就是这么过来的。熟悉完几个模块后，可以尝试把这几个模块组合起来，给自己一个小项目做。比如我就试过用DS1302（一种时钟芯片）和LCD1602做过一个LCD日历+时钟。三、总结

一定要总结！再强调一遍！一定要总结！把你用到的技术，对电路图的分析，对代码的分析用文字描述出来。总结不需要逐字逐字的打，可以拷贝资料里的文字以及代码等等，但一定要先理解透彻，如果没有理解透，请不要把那些文字拷贝到你的总结里，又不是为别人写什么文章，只是为自己而学。（像点亮LED这种简单的项目就不用总结了...）如果不知道总结要写什么，可以参考大学里的单片机实验指导书或者实验报告。我一直觉得，写那些实验报告和课程设计报告真是最好的学习方法啊！可能以后出来工作再也不用写实验报告或者课程设计论文了。我们的实验报告是这样的：1、实验目的2、实验内容3、仪器、设备和材料4、实验原理（用到了什么芯片，什么外设）5、实验步骤6、实验结果（代码）7、注意事项如果是自己写的总结，最重要的就是4，其他什么的都可以不写。把用到的芯片、外设、电路图和代码整理总结一下，对这些技术的理解就会非常深刻的。注意事项可以写一些做实验中为什么卡住的技术难题，或者很多资料都没写，自己发现的技术细节。比如红外NEC协议：

这是NEC协议的典型脉冲链，一开头有一个9ms的高电平，和4.5ms的低电平，接下来是用户码和数据码等等。但是，在红外接收头那一端，这些信号是相反的。也就是说，红外接收头输出信号的那个引脚，在没有信号的时候输出高电平，当接收到信号后会输出一个9ms的低电平和4.5ms的高电平，接下来是取反的数据码等等。一开始学习的时候不一定会注意到这些细节，以为只要例程跑起来了，看懂了例程代码和电路图就算学会了。不是这样的！我曾经为老师调试过这个红外协议，为了优化红外接收的稳定性和精确性，差不多调试了一个半月（其实也就每星期就花8、9小时吧？记不清了）。最后项目结束后一总结起来，发现了很多很多以前没有注意到的知识点。（我怎么感觉我在强调参与项目的重要性呢？）总之一定要总结，不要偷懒。我现在就正在尝试总结IIC，SPI，UART这些总线协议。有些技术知识一总结了之后，我就会发现了好多调试程序的时候学不到的知识点。比如SPI，我用它的时候就只是很简单的移植程序（在某宝买回来的模块，客服都会顺便把例程给你了），看懂了例程，然后就可以按自己的想法修改程序了，根本没吃透SPI，但是对SPI有了一个感性的认识，回过头来再总结，联想自己做项目遇到的技术难题，就会发现是某个知识点不知道从而下不了手而已。另外，不一定要做完项目后才总结，查资料的时候就可以开始总结了。再说一遍，我说的总结写起来很简单，就是把你分析过的，理解透的相关技术资料用新的word文档组织起来。四、一通百通

我认为，只要你精通了一种单片机，再学习其他单片机是非常快的，学习外设同理，学习其他东西也是一样的。还是帮老师做项目的时候（真心觉得多参与项目收获是非常多的），用到了LCD12864，后来我发现LCD12864和LCD1602的指令是类似的，而1602我之前就用它做过一个时钟，于是使用LCD12864的时候我非常的有信心。而且，我也是在使用1602的时候，加深了「对芯片的操作本质上是对寄存器的操作」这句话的理解。除了二极管、数码管、蜂鸣器这些分立元件，其他诸如液晶显示屏、外部存储器（24C02）、DS1302等等这些有芯片的外设，本质上都是对寄存器的操作。所以不用担心以后玩其他的模块需要重新学习，那些外设或者说模块，都是有一定的标准的。就比如LCD液晶模块，我只是稍微接触过LCD1602，之后上手LCD12864是非常快的，而且那个LCD12864没有例程，需要自己写程序，只有初始化程序需要修改下，然后其他的驱动程序我都是直接移植1602的了。五、学会移植

上面刚刚也引出了第五点，学会移植程序。51单片机真的是在行业内玩烂了的单片机，几乎每一个电类专业都会学，所以如果你想用51控制任何外设，在网上基本能找到很多资料和程序，很多程序不需要自己重头写的，这就是一个很好的机会去理解外设的工作原理和程序。当你不用51作为主控芯片的时候，或者使用了类似的外设时，直接移植之前的程序就可以了。=============================================一些题外话：实际上我想强调的就是以下几点：一、基础；二、分模块（分成小目标学习）；三、总结；四、先精通一种；不止这样学习单片机比较好的，学习任何东西都可以这样做的。那些看时序图、看datasheet的能力，我觉得可以在写总结的时候提高一下。会看datasheet是工程师一项基本能力，我想问，玩了51那么久了，看过51的datasheet么？没看过？可以马上去看啊！会看了51的datasheet，也就会看其他芯片的datasheet了（一通百通）。由于本人比较偏软，硬件方面我就只能稍微提及一下了。一开始的时候，最主要的是学会分析电路图。比如：

这是学习板上的DS1302模块电路图。1、从电路图中可以看出是用单片机的哪两个引脚控制该模块？2、晶振在电路图中有什么作用？3、电容C12有什么作用？……分析了电路图，就会明白其中的原理，需要设计的时候就会信手拈来，或者看datasheet来设计电路图时，就会知道为什么要这样设计。这里我只强调一个词：原理。至于什么画电路图的，画PCB的我就不提了。

电子器件的“中控室”：单片机MCU详解

上一篇（只有想不到，没有嵌不到，嵌入式系统科普）文章介绍了嵌入式系统的组成部分。其中提到了单片机MCU，其实它也是一个小系统，它是控制电子产品的大脑。现如今，我们生活中的许多电器都含有单片机。例如：手机、电视机、冰箱、洗衣机、以及开关、LED等。那么，什么是单片机？它在这些电器中究竟做了些什么呢？以及是如何构成的？

它是如何诞生的

单片机诞生于1971年，经历SCM、MCU、SoC三大阶段。单片机由以前的1位、4位、8位、16位。早期的单片机都是4位或8位。其中最成功的是英特尔的8031，因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。

随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大的提高。如今已发展到32位甚至64位。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大提高，相继诞生了一批经过市场考验获得良好口碑的单片机制造厂商。

“神通广大”，到哪儿都有它

实际工作中并不是任何场合都要求计算机有很高的性能。应用的关键看是否够用，是否有很好的性价比。单片机是电器动作的关键，是指挥硬件运行的。例如：接收按钮或按键的输入信号，按照事先编好的程序，指挥马达和LCD的外围功能电路动作。

为什么很多电器设备都要使用单片机呢？我们用一个点亮LED电路为例来说明。

（右）无单片机的电路是一个由LED，开关和电阻构成的简单电路。很显然，使用单片机的电路要复杂得多，而且设计电路还要花费精力与财力。这样看来使用单片机并没有什么优点，其实不然。

如果我们让这个电路做一些比较复杂的操作，会怎么样呢。例如：如果希望LED在按下开关后，经过一段时间再点亮或熄灭，那么，对于安装有单片机的电路来说，只需更改单片机中的程序就可以了，并不需更改原电路。另一方面，对于没有单片机的电路来说，就必须在元电路中加入定时器IC，或者用标准逻辑IC和FPGA构成逻辑电路，才能实现这个功能。也就是说，在更改和添加新功能时，带有单片机的电路显然更加容易实现。

单片机通常用于工业生产的控制、生活与程序和控制有关领域。由于单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统，因此它得到了最多的应用。事实上单片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。据了解，一辆汽车上要配备40多部单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作。这样算下来，单片机的数量已经远超过地球人口的数量了。

那么“无所不能”的单片机都由哪些器件构成的？

以PC为例，一台计算机主要有这几个部位组成：中央处理单元CPU（进行运算、控制）、随机存储器RAM（数据存储）、存储器ROM（程序存储）、输入/输出设备I/O（串行口、并行输出口等）。在个人计算机上这些部份被分成若干块芯片，安装在一个被称之为主板的印刷线路板上。而在单片机中，这些部份全部被做到一块集成电路芯片中，所以就称为单片机，而且有一些单片机中除了上述部份外，还集成了其它部份如模拟量/数字量转换（A/D）和数字量/模拟量转换（D/A）等。此外，现在的单片机绝大多数都是基于冯·诺伊曼结构。

以51单片机为例，其功能组件及作用主要有：

1、CPU主芯片（内部通过总线连接扩展的设备）

2、时钟电路（为单片机提供震荡脉冲）

3、电源电路（为单片机提供电源）

4、内部数据存储器RAM（包括通用数据寄存器和专用寄存器SFR，主要是数据存储区。）

5、程序存储器ROM（主要是存储程序，51系列有4K内部程序ROM，可以外扩64K。）

6、并行端口4*8位（P0，P1，P2，P3主要是数据交换接口。）

7、串行口（TXD，RXD用于串口通信。）

8、中断系统（外中断0，定时计数T0，外中断1，定时计数T1，串口中断。）

9、定时/计数器（16位用于外部的计数和定时功能。）

在这些组成里，内存是单片机的记忆装置，主要记忆程序和数据，但ROM与RAM有所区别：

ROM是只读内存的简称。保存在ROM中的数据不能删除，也不会因断电而丢失。ROM主要用于保存用户程序和在程序执行中保持不变的常数。

RAM是可随机读/写内存的简称。可以随时读写数据，但关机后，保存在RAM中的数据也随之消失。主要用于存储程序中的变量。在单芯片单片机中，常常用SRAM作为内部RAM。SRAM允许高速访问，但是，内部结构太复杂，很难实现高密度集成，不适合用作大容量内存。除SRAM外，DRAM也是常见的RAM。DRAM的结构比较容易实现高密度集成，因此，比SRAM的容量大。但是，将高速逻辑电路和DRAM安装于同一个晶片上较为困难，因此，一般在单芯片单片机中很少使用，基本上都是用作外围电路。

工作原理

虽说CPU相当于人的大脑，但是它却不能像人的大脑一样，能有意识的、自发的思考。CPU只能依次读取并执行事先存储在内存中的指令组合。

单片机自动完成赋予它的任务过程，即一条条执行的指令过程，所谓指令就是把要求单片机执行的各种操作用的命令的形式写下来，这是在设计人员赋予它的指令系统所决定的，一条指令对应着一种基本操作；单片机所能执行的全部指令，就是该单片机的指令系统，不同种类的单片机，其指令系统亦不同。

所以必须把要把问题编成一系列指令，这一系列指令的集合就成为程序，程序需要预先存放在存储器中。存储器由许多存储单元组成，你可以想像成宾馆的房间，指令就存放在这些房间里，房间里的指令取出并执行就像入住要分配房间一样，每一个存储单元也必须被分配到唯一的地址号，该地址号称为存储单元的地址，这样只要知道了存储单元的地址，就可以找到这个存储单元，其中存储的指令就可以被取出，然后再被执行。

主流单片机

现在主流单片机有：

51系列单片机——对所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称，51单片机是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。

PIC系列单片机——用来开发的去控制外围设备的集成电路，有计算和记忆功能，处理能力一般，存储器容量也很有限。

AVR系列单片机——AVR最大的优点就是哈佛结构速度快；片上资源丰富；驱动能力强；功耗低；可选择型号种类多；性价比高；保密性好；带PWM脉冲宽度调制、串行外设接口SPI，片内RC 振荡器，SRAM比51大。

这些是应用最多的三大系列单片机。其主要特点就是：51系列单片机是冯.诺依曼结构，后两种是哈佛结构。

典型玩家介绍

经多年发展，MCU厂商可谓是多种多样。简单介绍下这个圈里典型玩家

1. 恩智浦（收购飞思卡尔）

单片机是基于80C51内核的单片机，嵌入了掉电检测、模拟以及片内RC振荡器等功能，这使51LPC在高集成度、低成本、低功耗的应用设计中可以满足多方面的性能要求。NXP的MCU几乎都是采用cortex-m系列架构。

2. 瑞萨电子

NEC电子和瑞萨科技于2010年4月1日通过合并诞生了“瑞萨电子”，现为全球首屈一指的微控制器供应商，也是SoC系统晶片与各式类比及电源装置等先进半导体解决方案的领导品牌之一。他们推出的针对中国市场的MCU产品RL78系列分为通用产品和集成LCD驱动的产品，通用产品的升级款又围绕着传感器、小系统、马达驱动等具体应用领域做了相应拓展。

3. 微芯科技(Microchip)（收购爱特梅尔(Atmel)）

微芯科技是全球领先的单片机和模拟半导体供应商，微芯单片机是市场份额增长最块的单片机。他们强调节约成本的最优化设计，使用量大、档次低、价格敏感的产品。

4.三星(Samsung)

三星单片机有KS51和KS57系列4位单片机，KS86和KS88系列8位单片机，KS17系列16位单片机和KS32系列32位单片机。

5. 意法半导体(ST)

意法半导体微控制器拥有一个强大的产品阵容，从稳健的低功耗8位单片机STM8系列，到基于各种ARM Cortex-M0和M0+、 Cortex-M3、Cortex-M4、Cortex-M7内核的32位闪存微控制器STM32家族。STM32系列32位微控制器基于Arm® Cortex®-M处理器，旨在为MCU用户提供新的开发自由度。它包括一系列产品，集高性能、实时功能、数字信号处理、低功耗/低电压操作、连接性等特性于一身，同时还保持了集成度高和易于开发的特点。

6. 英飞凌(Infineon)

其前身是西门子集团的半导体部门。英飞凌8位单片机能实现高性能的电机驱动控制，在严酷环境下(高温、EMI、振动)具有极高的可靠性。英飞凌针对中国市场推出的XMC1000工业单片机，在电机控制领域拥有很高的性价比。

7. 德州仪器(TI)

TI是全球领先的模拟及数字半导体 IC 设计制造公司。除了提供模拟技术、数字信号处理 (DSP) 以外，TI 在单片机领域也涉入较深，推出一系列的32位单片机，其中Piccolo系列微处理器最具代表性,具体型号如C2000和F28x系列。

8. 东芝(Toshiba)

东芝单片机的特点从4位机到64位，门类齐全。4位机在家电领域仍有较大的市场。8位机主要有870系列、90系列等，该类单片机允许使用慢模式，采用32K时钟时功耗低至10uA数量级。CPU内部多组寄存器的使用，使得中断响应与处理更加快捷。东芝的32位单片机采用MIPS3000ARISC的 CPU结构，面向VCD、数字相机、图像处理等市场。

9. Silicon Laboratories(芯科实验室)

Silicon Laboratories成立于1996年，位于美国德州奥斯汀市，是一家专业研发设计类比电路及混合信号IC的公司，为成长快速的通信产业设计等提供广大应用。在8051系列MCU领域居于领先军团行列。这家公司2013收购了一家叫Energy Micro的节能型MCU公司，所以产品有两个型号。

10. Maxim

Maxim的超低功耗32 位 Arm® Cortex®-M4 FPU微控制器（单片机），可以帮助您在任意地方收发其他超低功耗MCU的产品。超低功耗MCU系列产品既智能又省电。他们在去年发布了一款名为MAX78000的革命性芯片。这颗低功耗神经网络加速微控制器能将人工智能（AI）推向边缘端，更重要的是，因为其低功耗特性，那就意味着即使在将其应用在电池供电的物联网（IoT）设备里，芯片性能并未受到影响。