单片机学习指南

队长 路飞的电子设计宝藏 7月26日

鉴于原文只介绍了51单片机的学习路线（当时STM32刚兴起），与当前流行的STM32等高端单片机相比，显得有些落后，所以笔者更新了此文。

一、51和STM32的区别。

STM32比51主频高、RAM大、FLASH大，那么STM32能处理的事情就更多了。

STM32外设比51多，如：CAN、USB、FSMC等，能让你省点芯片。

STM32有固件库，不再需要看着手册，查寄存器来写代码，网上也有很多例程。

众多优势让STM32成为大众化、主流单片机，所以必须从51过渡到STM32的时代。

二、内核与外设。

外设就是外部的设备，如：GPIO、ADC、IIC、UART、SPI等。

内核就是内部的核心，如：ALU算术逻辑单元、流水线、指令集等。

51的内核仍然叫51。STM32的内核有Cortex M0、M0+、M3、M4、M7等。

因为ARM Cortex系列的芯片分为高端的A系列，中端的R系列、低端的M系列，所以STM32有好几种内核。

三、如何从51过渡到STM32？

尽管51有那么多的不好，但是低成本依然是它的优势。一片OTP（一次性编程）的51低至0.3毛，它适用于众多家电产品。

所以并不能以单纯的技术崇拜而把51贬得一无是处。只不过，我们需要掌握更多的技术，以适应不同的工作环境。

既然要从51过渡到STM32，那么停留在51的时间不宜太久，掌握基本的定时器、串口，就可以转到STM32上来了。

有的学校先教汇编，再教C，但我认为，先学C，再到汇编会比较好，因为汇编枯燥难学，导致单片机还没用起来，兴趣就消减一大半了。正如linus那句话，你得先学会使用它。

一、首先掌握C语言语法。

单片机用的C语言叫C51，C51除了标准C的语法之外，还特意为单片机增添了几个语法而已，没有很大区别，那么我们可以装个VS（别再用VC6.0那个老掉牙的IDE啦）然后，随便找本语法书抄代码，模仿写，不看书做出课后习题就可以了，其中流程控制（包括if,for,while,switch等）以及指针和结构体都是需要掌握的。推荐看视频《边用边学C语言》。

二、少量的实践。

接下来，你可以买一块单片机开发板来做一些小玩意了（只买一块开发板56元即可，不必浪费太多钱），譬如：摇摇棒，光立方，密码锁，超声波测距，红外摇控等等（很多新奇有趣的小玩意都可以在论坛找到）。当然，也不需要每个都做，我们可以选一些差异性较大的来做，这样升级会快一些。推荐视频《十天学会单片机》，也可以看开发板配套的视频，教材《单片机c语言程序设计实训100例——基于8051+proteus仿真》。适当的做几个就行，不要在这个阶段停留太久，重点掌握定时器和串口。

三、养成良好的编码习惯。

在《十天学会单片机》里会出现众多不怎么好的代码，但是我们不能一下子写出优秀的代码，必须有个过渡期，所以建议大家先看郭大侠的视频。那么如何写出高效而且可读性好的代码呢？这里只提到一点，不要用拼音来命名变量或者函数名，像int shi,fen,miao;这些都是不良的编码习惯，必须全部使用英文命名。推荐的做法就是多参考大神们写的代码，在百度文库或者各大电子论坛都可以看到很多优秀的代码。此外，推荐《从单片机初学者迈向单片机工程师》、《MISRA C标准工程师笔记》、《C语言编程规范》、《C51代码风格》。

四、了解汇编语言。

单片机工程师又叫固件工程师，因为他们写的代码都是跟寄存器打交道，而寄存器又可以直接控制硬件，处于最底层的软件而且不用经常改动，所以叫固件。这部分需要数电、模电的基础才好理解，所以在大学都是先教数电、模电再教单片机的。现在你要用汇编语言来玩单片机，你会发现汇编比较棘手，写出来的代码可读性差、可移植性差而且很难维护，但汇编即让你很清晰地感受到单片机是如何工作的，以及理解C语言指针的原理。不过，我们不需要钻研汇编语言，只需要有所了解，比如，精准的延时。

一、编译、编辑、版本控制器。

由于STM32的固件库中，函数名、变量名都是很长，我们不可能逐一输入，这就需要用到先进的工具。

1、编译器。仍然使用keil编译代码。

2、编辑器。编辑器就是写代码的工具，因为keil的代码补全、提示都很差，所以要用其它工具来写代码。这就得开两个软件，一个写代码，一个编译代码。虽然这样有点麻烦，但是相对于输入那一大串函数名来比，不算什么。推荐VS、Eclipse(C/C++版本)。不推荐使用source insight（功能不够强大）。

3、版本控制器。这个东西就是用来备份代码的，不要再用压缩包了。推荐git教程。

二、学会固件库。

有了上一步的准备工作之后，先买一块STM32开发板，带仿真器，248元。这里下载代码可不像51那些，用串口就能下载的了，得另外用一个仿真器。

这里的仿真器有ST link、Ulink等，不推荐使用J link。而仿真器的接口有JTAG和SWD，推荐使用SWD，接3根线就可以了。

推荐教材《STM32开发指南库函数教程》，也可以看开发板配套的视频。这里要掌握STM32的外设，如：ADC、RTC、CAN、IIC、SPI、UART、DMA、SDIO、IAP等。

三、自制PCB。

数电、模电基础差的，需要先补充点理论再来。然后下载一个Altium Designer6.9，看《Altium Designer视频教程》。根据自己感兴趣的小玩意来做一块PCB。画好之后先发到群里，让大家指导一下，然后再发到嘉立创打样，很便宜的，而其它材料则到淘宝上买。主要掌握焊接、维修、原理图、PCB等基本功，自己多动手就能掌握的。

四、单片机外面的世界。

就算你现在能玩转单片机，但也只是打开了一扇小小的窗户而已，下面你可以选一个方向，但是工作中可以会用到几个方向的知识，反正尽量多学点。

1、嵌入式操作系统。不推荐用51单片机跑系统。而STM32可以跑ucos II、ucos III、free RTOS、coos、RT-Thread、RTX等。推荐学ucos II，教材是任哲的《嵌入式实时操作系统ucosII原理及应用》，只要掌握一种嵌入式操作系统，其它都可以触类旁通。移植系统时，会用到汇编。推荐学习free RTOS或者RT-Thread。

2、ucgui/STemwin、Touch GFX。STM32可以通过FSMC接口来驱动TFT LCD屏，这里要用到图形界面库，可以学STemwin，STemwin其实就是ucgui，推荐《STemwin开发手册》，也可以学习Touch GFX。

3、上位机。使用单片机采集信号送到PC机上，而PC机需要一个上位机来控制单片机，这个上位机可以用Labview、C++、C、JAVA、甚至是HTML5来写。其中最常用的是单片机跟PC机的串口通信，上位机建议用C或者QT来写，尽管还有很多企业用MFC(C++库)，但是上手比较难，不推荐学MFC。推荐的教材是《C#入门经典》、《QT简介》。

4、数据结构和算法。推荐的教材是周航慈的《嵌入式系统软件中的常用算法》、《数据结构课件》。

5、接口应用。单片机的内部资源比较少，很多时候需要外接一些芯片、传感器。这里需要到用模电、电子测量、计算机网络等知识。推荐的教材是陈尚松等著的《电子测量与仪器》和谢希仁的《计算机网络》。此外，还会用到一些通信模块，比如Zigbee、WIFI、蓝牙、NB-IOT、433模块、NRF24L01、RFID智能卡等，有兴趣可以弄一下，这些都是比较实用的技术。

五、其它问题。

1、单片机的代码是如何运行的？

推荐看《计算机组成原理》。

2、FPGA。

可以参考本博客的《如何学习FPGA》。

3、嵌入式。

很多电子专业的学生就感觉嵌入式很难，那是因为嵌入式涉及很多计算机领域的知识，而这些知识很多是电子专业不开课的，基本功没过关，学起来肯定吃力。具体的学习路线可以参考本博客的《如何学习嵌入式软件》。

4、硬件设计。

可以参考本博客的《如何学习硬件设计——理论篇》、《如何学习硬件设计——实践篇》。

5、开发板的选择。

这里推荐的开发板都是一整板（上面的链接并非广告，只是确实有人不会选开发板才给出来的），里面有很多芯片的。不推荐一个核心板留了很多接口，每个接口都要另外买一块小板，这种板叫子母板，一个母板不贵，但是子板很多，买多几块就花很多钱，而且子板很小，容易丢。

6、为什么学生很难定方案？

因为学生积累的东西并不多，考虑的不那么周全，很多知识似懂非懂，难以制订方案。这时要多接触新事物，只要积累的多，就自然而然的能出方案了，不用太急躁。

7、MDK。

Keil有51版本和ARM版本，其中ARM版本的Keil又称为MDK。

8、stm32 cubemx。

cubemx可以自动生成配置代码，虽然很方便，但不建议初学者使用，会让你懒得不想写代码。

9、为什么编译没问题，下载到单片机却不对？

编译没问题，说明语法没问题，但不能表明逻辑、功能是正确的。

10、为什么网上都有那么多代码可以复制粘贴，还要自己写代码？

因为网上能找到的代码很多，而网上找不到的代码却更多。

11、proteus及multisim仿真。

proteus很适合仿真单片机，但是仿真的效果不能替代实物，一切以实物为准。

multisim适合在学模电时，做一下仿真，以帮助理解电路。

12、为什么有的STM32开发板可以用串口下载代码，还需要仿真器吗？

STM32有个IAP的功能（又称为远程升级），可以用任意的接口来下载代码，但是这种方法是建立在芯片本身有IAP的代码，才可以使用。

在一个没有任何代码的芯片上，不能使用串口下载代码，这时，必须使用仿真器。

13、单片机不就是C语言嘛，还需要学单片机原理？

在工程上会遇到单片机内部资源的调度、IO口的电气特性、带宽等问题，你不懂单片机原理是解决不了这些问题的。

14、单片机的汇编和微机原理的汇编。

微机原理讲的是PC机中x86架构的汇编，和51单片机的汇编是有区别的。不要看错书。

而51单片机的汇编和STM32的汇编也是有区别的，51的是CISC架构，而STM32的是RISC架构。

15、除STM32以外的高端单片机品牌。

有NXP的LPC、新唐、GD32(高仿STM32)、英飞凌、TI的MSP430、Microchip的PIC、瑞萨、ADI、Maxim（美信）、三星。

16、其它单片机品牌。

合泰、辉芒、松瀚、海尔（东软）、STC、义隆、新茂、中颖、ABOV（现代）、Megawin（笙泉）、晟矽微、HOLTEK（盛扬）、九齐、佑华、灵动微。

————————————————

版权声明：本文为CSDN博主「队长-Leader」的原创文章，授权转载

传感器在工厂自动化设备中的应用

传感器是工厂自动化和机器人技术的支柱。将其输出连接到固件是工业应用中的重要领域之一。了解它们的参数对于设计控制系统非常重要。温度，气体，湿度，红外，超声波激光，PIR等传感器广泛应用于工业中。开发涉及此类传感器的项目可以清楚地了解其使用和限制。数据采集，SCADA，模糊逻辑控制是少数通常采用嵌入式系统的高级项目，需要软件领域知识，特别是“C”语言。

关于少数传感器项目的细节

非接触式液位控制器：

开发了一种水位控制机构，其在不与水箱接触的情况下感测水箱中的水位，并因此控制泵将水注入水箱。这里使用超声波传感器来感测水箱中的水位。

超声波传感器检测水箱中的液位并将此信息提供给微控制器。基于来自传感器的输入，微控制器相应地控制继电器开关的切换，在这种情况下，继电器开关是晶体管和MOSFET的组合。因此，控制继电器以在水位较低的情况下接通负载或在水位较高的情况下关闭负载。

将电视遥控器用作计算机的无线鼠标：

该系统使用电视遥控器作为无线鼠标在计算机上执行操作。电视遥控器按照IR通信原理工作，命令通过控制单元发送到计算机。

这里的命令是以调制红外线的形式从电视遥控器发送的。这些射线由IR接收器接收并转换为电信号，该电信号被提供给微控制器。微控制器将这些信号转换为二进制命令，并通过电平转换器IC将这些命令以串行形式发送到计算机。

远程干扰设备：

这里开发了一种产生红外线的装置，可以阻挡来自电视遥控器的光线。红外灯的频率与电视遥控器的红外光频率相同。这可以放置在TV接收器上，使得由遥控器接收的光线由该装置发射的IR光线叠加。

这里，由电池供电的定时器用于产生频率等于远程输出信号频率且占空比超过50％的脉冲，以驱动晶体管，该晶体管为IR二极管提供电源，因此IR二极管发射那个频率的红外线。

Speed Checker检测车辆上的皮疹：

皮疹驾驶是道路交通事故的主要原因之一。如果控制皮疹驾驶，大多数交通事故都可以预防。这是通过监测车辆的速度来实现的，并因此在车辆速度增加时产生警告。这里设计了速度检查系统，其中测量车辆从高速公路上的点到另一个点的时间，并且相应地计算车辆的速度。

这里有两个红外传感器用于两个不同的位置。使用两个定时器，其接收来自两个传感器的输入。两个定时器的输出驱动一个与非门，这又驱动另一个定时器，以便在速度超过设定限值时触发蜂鸣器。十进制计数器显示输出脉冲的时间计数或计数时钟脉冲，即从IR传感器位置移动到另一个位置所花费的时间。设置速度限制并且两个点之间的距离是固定的。如果定时计数小于设定的时间限制，则已知超过速度，相应地蜂鸣器开始响铃以给出指示。

超声波传感器测量距离：

超声波传感器可用于测量任何物体距特定位置的距离。传感器发射超声波，该超声波被物体反射回来。计算波浪来回行进所花费的时间并乘以声速以获得距离测量。

最佳能源管理系统：

该系统用作以最佳方式管理能量消耗的方式。它定义了一种通过仅根据进入房间的人数来控制房间中负载的切换来节省能量的简单方法。该项目使用红外传感器来感应进出房间的人员，因此控制单元控制负载的切换。

带遥控装置的异步电动机双向旋转：

家中使用的排气扇仅用于排出房间内的热空气。这些风扇使用分相感应电动机运行，该电动机包括直接接收主电源的主绕组和通过电容器获得主电源的辅助绕组。通过在两个绕组之间交换电源，可以互换绕组并且可以改变电动机的方向。该项目利用该原理实现电机的双向旋转。用于所需方向的命令由电视遥控器给出，因此电动机沿所需方向旋转。

检测到车辆运动时发出的路灯：

使用LED作为路灯的主要优点是可以通过控制LED的电源来控制其强度。通过感测车辆的到达，可以使LED路灯仅在车辆通过时接通。这有助于节省相关的能量。该项目开发了一种方法来实现这一目标，通过使用一系列LED来代表路灯，并使用一对红外传感器来感知路上的车辆数量。

基于密度的PIC单片机交通信号系统：

该系统定义了另一种优化能源使用的方法，也克服了交通堵塞的问题。通过感测交叉点每侧的车辆数量，可以相应地控制交通信号灯的红灯发光的时间。该项目通过使用LED作为交叉点每侧的交通信号灯并使用每侧的红外传感器来感知车辆数量来实现这一目标。

@Tarun Agarwal

相关问答

一般来说,单片机属于硬件工程师的工作范畴。毕竟单片机驱动编程和电路设计是分不开,只有明白了单片机如何驱动才能设计出更为合理的电路产品。如果想更好的从...

一、材料篇单片机学习少不了的常用材料,最好配一块单片机开发板学习。在单片机的学习过程中,切不可有以下错误认识:1、看完学习视频后,认为自己这部分已经...C...

[回答]当然可以了.f=(1/2piC)sqrt(k/mu)mu:成键两原子的约化质量.f:频率C:光速.k:化学键力常数.理论上来说是可以的~但由于谱带的位置有偏差,而且误...

5、焊接中焊工常受到的辐射危害有强光、红外线、紫外线等。焊接中的电子束产生.../iknow-pic.***.起调影玉触海穿多红步com/9345d688d43f879415硫传哥察显将害c...

一头猪喂到三百斤要2000元左右很多情况下,养猪业有一个计算公式,3斤猪饲料可以为猪境重1斤肉。除去仔猪原来的体重,以30斤来计算,您的猪需要增重270斤。养...

1楼如此豪华的一套设备,不过进口先进的却不一定是最适用的,ffap在此中控分析的运用并不一定比非极性的柱子好,色谱仪的数量和检测器还不全。某公司...

这是一个节目选择菜单源码,根据接受红外遥控键盘来选择节目,并发送给PLAYER.--Amenuselectionprogram.Itselectsmenuitembyremotec...

9f54ef2ca2e27a6ba/a686c9177f3e6709c7fcd39e37c79f3df9dc55d6.com/zhidao/pic...另外是否要带红外灯,带红外灯晚上也能看清。是...

[回答]本文档介绍了PIC微控制器中的MLX90614红外温度计SMBus通信。e热电阻测温仪电路图免费下载。返程潮已至,我们该如何在疫情中保障自己的安全?红外测温...

冲水电磁阀的原理:电路由输入接口、逻辑信号处理、输出驱动控制和电源四部分组成。电路原理图见图一所示(略)输入接口电路由CD4011四一二输入预非...