45. 在单片机的应用方面应注重哪几个方面的学习?
答:学习的过程基本上可分四个阶段:
第一阶段是先浏览教科书里的硬体部分,大至了解单片机的硬体结构。如
ROM、RAM、地址、I/O口等,以及看一些厂家的Data Sheet如HOLTEK网
站有提供简体版各项MCU资料,来加强IC所提供各项资源的印象。
第二阶段就是了解二进位数字、十六进位数和软体方面的内容。尽管有很多
高阶语言可用于单片机的编程,但我觉得初学还是以组合语言为好(即汇编语
言),更有利于和硬体结合,掌握硬体结构。知道组合语言、机器语言、 指令、
程式、根源程式、目的程式等概念后,就从MOV指令开始,学习组合语言和编
程,在此如HOLTEK的MCU组合语言系统有63条指令,简单又好理解它们怎
样和硬体联系,更有助于一般学习单片机的指令整合与运用.因此其方法可先了
解几条基本的MOV指令和它的机器语言,大致建立起单片机的硬体和软体概念,
来知道单片机的硬体是由指令控制指挥的。
第三阶段按照编程器的使用手册,熟悉使用编程器。现在的编程器一般都和
电脑相连,只要具备基本电脑知识的人都可很快掌握操作步骤。如果初学者想要
快点熟悉使用单片机的开发系统,HOLTEK有提供单片机开发系统详细操作资
料,可上HOLTEK网站(www.holtek.com.cn) 来Download HT-IDE3000使用手册。
第四阶段是依*实验板,学习掌握单片机的组合语言指令系统和简单编程。
同时和前面所学硬体知识结合组装,起到主学软体,巩固硬体的双重作用。开始
时可用别人编的简单程式在实验板上进行验证、分析,主要是熟悉该学习方法,
在应用方面主要针对单片机I/O各项介面的使用,如A/D,D/A,PWM输出口
的应用,LCD与VFD的控制,以及如何规范各项串列输出入口的通讯协定等,
对其所控制的各项元器件须先分析驱动能力,如电流电压问题等。
46. 当今世界单片机的应用与发展有什么不同?
答:对于应用与发展是一体两面,是以市场为导向,当有市场需求时,在其应用
层面的规划和分析,而引导单片机朝此方面的发展。
47. 在中国,单片机在哪方面有较好的前景?
答:观察之前几年以来各家厂商的销售地区比重,可以发现中国大陆市场比重逐
渐提升,台湾与北美市场则逐渐衰退,主要原因在于多项产品制造基地转移至大
陆,MCU在大陆的需求也随之提升。销货至大陆的MCU产品,多应用于电话、
Caller ID、玩具与LCD等产品,预计在未来,销货至大陆的比重仍将持续增加。
在中国产品应用领域可分为五大项目,包括电脑周边(高速Modem、DSC、NB
中的电源管理等)、通讯产业、消费性产品(家电、冷气等)、车用市场(定速器、
控制器、防盗器)及工业上的应用。有部份厂家将特别瞄准消费性产品市场跨入,
如Audio方式将朝多媒、MP3解决方案前进,另外在PC连结应用上,包括无线、
网路及标准应用产品,都会有一系列产品推出。另外在电源系统应用方面,在
UPS(不断电系统)、Server Power(伺服器电源)、Charger(充电器)等应用上;以及
周边应用领域方面,针对Game Device、记忆卡、读卡机、及Pen Drive(随身碟)
等应用上。逻辑IC包括微处理器(MPU)、微控制器(MCU)、特殊应用IC(ASIC)、
可程式逻辑元件(PLD)以及一般的标准应用IC(ASSP)等,不同的逻辑IC有其发
展方向,而MCU产品则朝向整合型产品发展,希望能在单一的IC中加入更多
的功能,以降低使用者在系统设计上的困难度与成本。
48. 虽然16位也很多,但是真正低端用户还是用4,8位。高性能要求的现
在可以选用32位单片机。而16位只能是充当一个过渡的角色。这样认为对
吗?
答:基本上可以这样说,微控制器历经4位元、8位元、16及32位元等开发过
程,投入厂商众多,亦无所不在地应用于各种生活领域,只要与操作介面有关的
范围,都能发现MCU的踪迹,MCU的使用数量,在国外甚至成为评估收入、
经济状况的指标之一。由于汽车、家电和消费电子产品的销售稳健,因此将使
2003年MCU市场充满活力。32位元MCU市场之中,成长最快的领域仍属因汽
车、可上网手机、PDA、印表机、数位相机、高速MODEM和其它应用对其需
求较大,市场机构预估2003年将成长30%、2004年上升38%。虽然32 bit市场
成长潜力雄厚,不过目前能以32 bit为主力的厂商毕竟少数,而无论是国内外的
IC供应商,现阶段的产品发展策略重心仍摆在8 bit领域的市场之中,而8 bit及
32 bit MCU也成为厂商跨入发展的对象,至于16 bit MCU产品虽然速度比8 bit
快,但由于16 bit介于8与32之中尴尬位置,且32 bit价格也逼近16 bit,因此
对于业者对于16 bit产品的着墨程度相较之下少了许多。
49. 将原来的51系统过渡到ARM系统,需要注意哪些事情以及如何入手?
答:51系统转为ARM系统是比较困难的。ARM提供一系列内核、体系扩展、
微处理器和系统芯片方案,并且现在已经发展了好几种内核了,现在主要有以下
几种:
ARM7:小型、快速、低能耗、集成式RISC内核
ARM7TDMI(Thumb):它将ARM7指令集同Thumb扩展结合在一起,减少了内
存容量和系统成本;而且还利用嵌入式ICE调试技术,简化了系统设计;并且
有DSP增强扩展改进了性能。
ARM9TDMI:采用5阶段管道化ARM9内核,同时配备Thumb扩展、调试和
Harvard总线。
如果只是想学习上手的话,建议先做个最小系统板,根据硬件写一个能够启
动的小代码包括初始化端口,屏蔽中断,把程序拷贝到SRAM中;完成代码的
重映射;配置中断句柄,连接到C语言入口。其实还是多实践,多点经验,多
上上电子网站,吸取他人的开发经验,会对自己的成长有所帮助的。
50. holtek的编程语句是否就是C51或是相关的,能否介绍有关汽车电子设
计的资料或网站地址?
答:HOLTEK的编程语句就汇编指令来说,与MCS51是不一样的,但是很多指
令比较类似;而C语言,每家公司的C编译器都会有点差异,但是很多与TURBO
C相似,所以还是有很大相似性,所以可读性要比汇编语言好得多,但是不同厂
家也还是有一定差别
51. 如何理解如下概念:
MTP = Multi-Time Programming (via parallel programmer)
ISP = In-System Programming (via serial interface)
IAP = In-Application Programming ?
答:MTP即指单片机的程序可重复烧写,其程序记忆体(Program ROM)可分以下
几种:
① Window with EPROM:提供使用者更改程式的空间,具视窗式陶瓷包装,利
用紫外线灯清除资料,可重复烧写,但包装成本非常高,仅适合小量生产或
实验使用。
② EEPROM:属于可重复写入/清除之元件,此类记忆体使得程式之内容可加以
清除或修改,而无需使用开窗之包装,可节省包装之成本,亦方便重复使用,
但生产制程较复杂。
③ Flash EPROM:当须要清除/写入较大量的非挥发性程式记忆体时,Flash
EPROM比传统式EEPROM可提供较好的解决之道,因为Flash EPROM较
EEPROM于清除/写入周期次数及速度上表现更好。利用Flash ROM来当作
程式记忆体,由于封装上不需要EPROM特殊的视窗式陶瓷包装,使用上价
格与OTP(One Time Programming)相差不大,相当合理,又具有多次重复烧写
的功能。
ISP(In-System Programming)在系统可编程,指电路板上的空白器件可以
编程写入最终用户代码,而不需要从电路板上取下器件,已经编程的器件也可以
用ISP方式擦除或再编程。ISP的实现相对要简单一些,一般需要很少的外部电
路辅助实现,通用做法是内部的记忆体可以由上位机的软体通过串口来进行改
写。对于单片机来讲可以通过SPI或其他的串列介面接收上位机传来的资料并写
入记忆体中。所以即使我们将晶片焊接在电路板上,只要留出和上位机介面的这
个串口,就可以实现晶片内部记忆体的改写,而无须再取下晶片。
ISP的优点 ISP技术的优势是不需要编程器就可以进行单片机的实验和开
发,单片机晶片可以直接焊接到电路板上,调试结束即成成品,免去了调试时由
于频繁地插入取出晶片对晶片和电路板带来的不便。
IAP(In-Application Programming)指MCU可以在系统中获取新代码并对自
己重新编程,即可用程式来改变程式。IAP的实现相对要复杂一些,在实现IAP
功能时,单片机内部一定要有两块存储区,一般一块被称为BOOT区,另外一
块被称为存储区。单片机上电运行在BOOT区,如果有外部改写程式的条件满
足,则对存储区的程式进行改写操作。如果外部改写程式的条件不满足,程式指
标跳到存储区,开始执行放在存储区的程式,这样便实现了IAP功能。IAP技术
是从结构上将Flash记忆体映射为两个存储体,当运行一个存储体上的用户程式
时,可对另一个存储体重新编程,之后将程式从一个存储体转向另一个。
IAP的优点 IAP技术是从结构上将Flash记忆体映射为两个存储体,当运行
一个存储体上的用户程式时,可对另一个存储体重新编程,之后将程式从一个存
储体转向另一个。而IAP的实现更加灵活,通常可利用单片机的串列口接到电
脑的RS232口,通过专门设计的固件程式来编程内部记忆体,可以通过现有的
INTERNET或其他通讯方式很方便地实现远端升级和维护。
52. 目前市场上单片机开发系统产品型号很多。想开发51系列单片机,选用
什么型号的仿真器和编程器(每次编一片即可)比较好?
答:正如您所说的现在51系列单片机的仿真器产品型号很多,关于选用什么型
号的仿真器,因为HOLTEK的IC不是51内核,仿真器都是HOLTEK自行开发,
故并不能给你非常好的建议。而且市面的51仿真器,林林总总1500--10000价
格不等,所以要选择的话可以在网上google一下有关仿真器的论坛,看看其他
用户的评价,选择一个性价比最好的仿真器。
53. HOLTEK的C语言是否有关于位操作和读定义的寄存器地址的指令,如
果有,它们是什么?
答:HOLTEK的C语言与标准C类似,不仅有标准C的位操作、&(按位与、按
位或)、^(按位异或)、~(取反)、<<(左移)和>>(右移);还有相应的内建函数实现
对整型和长整型的带和不带进位C的左移和右移。对已定义变量的地址的操作
也与标准C相同,可通过指针运算符 * 和 & 来实现。
54. 在完成程序编写运行以后看到的结果是存储器中从R0到R7都被占用,
而我根本就没用到几个,这是为什么?
答:要看用的是什么型号的单片机,不同型号的单片机R0到R7的定义是不同
的。如果R0~R7是被定义成特殊寄存器的话,那么运行过程中自然会影响到这
些寄存器,例如执行运算程序就会影响状态特殊寄存器的值。如果R0~R7是被
定义成通用寄存器的话,那么可能就是在程序的开头没有初始化,单片机在上电
复位时,通用寄存器的值通常是随机的。
55. 请推荐一些比较好的理论及实践教材,以其配套的编译仿真烧录的硬软
件?
答:当今单片机市场种类繁多,应用广泛。以HOLTEK公司为例。HOTLEK的单
片机是RISC结构的8位单片机,它可以广泛应用在家用电器、安全系统、掌上
游戏等方面。大概来说可以分成I/O型单片机、LCD型单片机、A/D型单片机、
A/D with LCD型单片机等等。
答:要做到PWM频率100kHz(8bit)以上,单片机的频率要求100kHz*256=25。
6MHz。所以,要实现这种要求的单片机需要满足两个条件:1。单片机有PWM
输出;2。系统频率达到25。6MHz,或者单片机内部能自己提供25。6MHz的
频率(ATtiny15内部就有提供一个25。6MHz的频率做为定时/计数器的时钟)。
57. ARM董事长认为,医疗电子将成为下一个10年推动电子产业增长的动
力,EMS预测医疗电子将成为最大的代工市场。蓝牙使医疗产品移动能力增
强将会广泛应用,那么随着医疗电子发展,单片机在这一领域应用会变大吗?
医疗电子应用的最多是几位单片机?
答:随着16/32位嵌入式RISC发展,是会扩大医疗电子领域的应用。
一般的电子医疗保健系列产品有如下: 笔式电子体温计、婴儿奶嘴式电子
体温计、测温音乐奶瓶、妇女电子体温计,电子血压计等系列产品,在医疗电子
仪器有酸碱度测定器,比色计等此类产品可用8位单片机来完成。
但从研究制造方面来说,针对医疗电子仪器,目前已有厂商制造心电图机、
酸碱度测定器、电子测温计等仪器,仪器中心可自制示波器(oscilloscope)、显
微镜等,以及X光机、超声诊断仪、电脑断层成像系统、心脏起博器、监护仪、
辅助诊断系统、专家系统等,较大型复制的医疗嵌入式系统电子仪器就须用上
16位,32位单片机来完成。
58. 普通商业级单片机的使用温度范围为0-70度,在低于0度和高于70度
环境中使用会出现什么问题?商业级芯片和工业及芯片除温度范围不同外,
在其他方面还有区别吗?(如抗干扰性能)
答:一般单片机根据工作温度可分为民用级(商业级)、工业级和军用级三种:
民用级的温度范围是0℃~70℃,工业级是-40℃~85℃,其HOLTEK的MCU就
属于此项等级,军用级是-55℃~125℃。如果是一般普通商业级单片机,在超规
格范围使用IC时,就有可能部份IC无法工作,或工作运作不正常等发生。
至于抗干扰性能,是属于整个产品的EMS(电磁杂讯耐受性)检测,它是
EMC(电磁相容)中的一项检测, 另一项是EMI(电磁辐射干扰)。各国都有其EMC
认证标准,例如目前在欧洲EMC指令下常用的测试规范下,针对其中法规
EN61000-4-2是做静电试验(ESD),本项试验目的为测试试件承受直接来自操
作者及相对物件所产生之静电放电效应的程度,其法规范如下:
Air Discharge
Leve1 2KV
Leve2 4KV
Leve3 8KV
Leve4 15KV
以上是举个例子,就如抗静电能力,不只跟IC性能有关,也跟应用电路及
PCB Layout有直接关联。
59. 各种各样的输入怎么样与MCU进行通讯?
答:首先必须确定此类输入信号是否与MCU系统的信号电平兼容,如果不兼容,
则需要外接电路或用集成块来完成电平转换。其次就是选择通讯方式,通信的基
本方式分为并行通信和串行通信,两者各有其优劣,并行通信速度快,缺点是数
据有多少位,就需要多少根传输线。这在位数较多,传输距离又远时就不太适宜;
而串行通信与前者相反,传输成本低,但是传送速度较低。最后,为了确保通信
的成功,通信双方必须有一系列的约定,即通信协议,它对什么时候开始通信、
什么时候结束通信、何时交换信息等问题都必须作出明确的规定。
60. 那种型号的51单片机具有两个串口、16KEPROM、512个字节的RAM?
答:PHILIPS半导体的P87C591应该能满足此条件,目前生产51单片机的半导
体厂家有INTEL、ATMEL、PHILIPS、ANANOG DEVICES、DALLAS等,可
以登陆其网站,查询相应的产品信息。
61. 在嵌入式开发中软件抗干扰有哪些问题?如何解决?
答:关于软件抗干扰问题和策略,如果在实际应用中能很好的遵循这些原则,再
配合硬件电路的抗干扰措施,基本上可以消除干扰影响。但有时往往因为程序本
身的复杂度和芯片资源的限制,再加上编程人员本身的能力限制,不能做到十分
完善。所以我们只能给出一些建议,至于具体的实现,就需要各位在平时的项目
实践中不断的摸索和积累经验。以下是之前有关软件抗干扰的问题答复,谨供参
考:
防止干扰最有效的方法是去除干扰源、隔断干扰路径,但往往很难做到,所
以只能看单片机抗干扰能力够不够强了。单片机干扰最常见的现象就是复位;至
于程序跑飞,其实也可以用软件陷阱和看门狗将程序拉回到复位状态;所以单片
机软件抗干扰最重要的是处理好复位状态。
一般单片机都会有一些标志寄存器,可以用来判断复位原因;另外也可以自
己在RAM中埋一些标志。在每次程序复位时,通过判断这些标志,可以判断出
不同的复位原因;还可以根据不同的标志直接跳到相应的程序。这样可以使程序
运行有连续性,用户在使用时也不会察觉到程序被重新复位过。
62. 语音识别会不会是单片机下个消费热点?
答:语音识别在多年前即开始应用在低阶玩具上,如遥控车的左右前后控制,教
育玩具利用发语音方式,依记忆体大少能容纳的长度经压缩编码采集后储存各字
词,日后再发相同语音经单片机处理辨识后,即可作出相应动作。 依成本不同,
影响相关的MCU资源和速度,以及所利用的辨识技术algorithm (运算法则)的优
劣,记忆体大少等,所设计出的产品其辨识率和字词长度亦有很大差异。 此低
阶市场在现今芯片价格下降应有可为,就看产品创新应用是否吸引人!高阶的语
音识别应用是在PC(个人计算机)上,有CPU等级的资源速度和硬盘大少的记忆
容量, 但此市场和硬件(单片机)无关!
另一个语音识别应用是嵌入式系统,如目前的手机大都配备语音辨识电话
簿,其实一般的嵌入式系统如PDA,DSC,MP3……等都有能力builtin此功能,
就看需占用多少硬件资源和所能作出的效果。产品的功能定位很重要,语音识别
是否必需要评估实际使用率!
压的装置?
答:这里所谓高共模输入电压,是指高范围的同相输入电压,下面先说明运放一
些概念:
运放有所谓的dynamic range是指运放(OP)未饱和时,正常动作时的输出、
入电压范围。一般而言dynamic range越大,电源电压的有效利用率越高,例如
处理同等级的信号时,就不需刻意提高电源电压也获得省能源效应。尤其是可携
式消费性电子产品要求低电压低耗电量的场合,高效率的电源电压始终是备受重
视的焦点,尤其是运放的ground电位,若是设于Vcc~VEE正负电源电压的中点
(亦即动作点)时,就可获得极宽广的dynamic range。有鉴于此设计人员通常会在
不减损输出dynamic range的前提下,使输入dynamic range大于输出dynamic
range。
输入信号的电位为VEE(电源电压)时,有些OP它的极性会造成反转,虽然
Output允许因过大输入造成的饱和,不过大部份的情况却不允许极性反转,所以
两单电源用在运放输入信号到达VEE之前输出会反转。需注意的是即使是单电
源使用运放,如果超越VEE下0。5V亦即VEE-0。5V 时,输出的极性也可能
会反转。
所谓的同相输入电压范围VICM(共模输入电压)是指两个输入端子与ground
之间,可施加的同相电压范围。虽然施加的同相电压超过该范围时,并不会造成
元件损坏等问题,不过却会使运放的功能停止。只要差动输入电压作为增幅器时
的动作正常基本上是0伏特。同相输入电压范围VICM与正负电源电压相同是
属于理想状态。
一般运放会利用差动放大器的CMR(共模信号消除比)来做相同成份的去除
时,在有必要将同相范围扩大的情况,可用增益(Game)1/10的反相放大器A2 之
输入Vs2讯号,另外用加法方式再加入一级也是增益(Game)1/10反相放大器A1
之输入Vs1讯号,这样就可以达到同相输入范围扩大之差动放大。
如果要设计共模范围在0 - 120V 之间,其上述反相放大器A1,可用
R1=100K,Rf=10K,而反相放大器A2,也是用R1=100K, Rf=10K,并且反相
放大器A1输出串一10K电阻到反相放大器A2的负端输入口即可。
64. 在使用单片机控制LCD的时候,利用T1的溢出中断显示刷新时钟信息,
在主程序循环时中为了显示浮点数,不断调用了spritf()函数,可是时钟信息
不在刷新了,把这个函数屏蔽后,就恢复正常,请问调用这个函数会不会影
响定时/计数器的中断?
答:这应该与程序有关,一般来说sprintf()函数,不会影响定时/计数器的中断,
因为没看到具体程序,所以猜测原因可能是程序里面对定时器初始化的部分与
sprintf()使用的buffer有些冲突,造成了定时器初始化的错误。
65. LM4915是什么IC?
答:LM4915是一款音频功率放大器,常用于带单听筒的手机、PDA和其他的便
携式音频装置等低电压的应用场合,在外接极少的元器件情况下,为其提供高质
量的功率输出以驱动发声装置。
66. 现在RISC架构的单片机应用很广,它的主要特点是什么?优越性在哪
里?还有处理器中哈佛结构有什么特点?
答:在MCU开发方面,以架构而言,可分为两大主流;RISC(Reduced Instruction
Set Computer)与CISC(Complex Instruction Set Computer), RISC代表MCU的所
有指令都是利用一些简单的指令组成的,简单的指令代表 MCU 的线路可以尽
量做到最佳化,而提高执行速率,相对的使得一个指令所需的时间减到最短。
HOLTEK的一系列MCU便是采用 RISC 结构来设计。
再说RISC因为指令集的精简,所以许多工作都必须组合简单的指令,而针
对较复杂组合的工作便需要由『编译程式』(compiler) 来执行,而 CISC MCU
因为硬体所提供的指令集较多,所以许多工作都能够以一个或是数个指令来代
替,compiler 的工作因而减少许多。以一个数值运算程式来说,使用 CISC 指
令集的MCU运算对于一个积分运算式可能只需要十个机器指令,而 RISC MCU
在执行相同的程式时,却因为CPU 本身不提供浮点数乘法的指令,所以可能需
要执行上百个机器指令 (但每一个指令可能只需要 CISC 指令十分之一的时
间),而由程式语言转换成机器指令的动作是由程式语言的 Compiler 来执行,
所以在 RISC MCU的Compiler 便会较复杂 。因为同样一个高阶语言 A=B*C
的运算,在 RISC MCU转换为机器指令可能有许多种组合,而每一种组合的『时
间/空间』组合都不尽相同。所以 RISC 与 CISC 的取舍之间,似乎也是MCU
硬体架构与软体(Compiler) 的平衡之争,应该没有绝对优势的一方,只能说因应
不同的需求而有不同的产品,例如工作单纯的印表机核心 MCU,便适合使用效
能稳定,但单位指令效率较佳的 RISC MCU。
对单片机处理方式而言,目前单片机的系统结构有两种类型:一种是将程式
和资料记忆体分开使用,即哈佛(Harvard)结构,当前的单片机大都是这种结
构。另一种是采用和PC机的冯。诺依曼(Von Neumann)类似的原理,对程式
和资料记忆体不作逻辑上的区分,即普林斯顿(Princeton)结构。
67. 在很多情况下,以单片机为主控制器的测量系统要长时间保持无故障运
行,因此其自诊断就成为关键。请介绍一下有关单片机系统的故障自诊断的
一些知识?
答:要保证系统可以长时间故障运行,防止干扰是很重要的。最有效的方法是去
除干扰源、隔断干扰路径,但往往很难做到,所以只能看单片机抗干扰能力够不
够强了。单片机干扰最常见的现象就是复位;至于程序跑飞,其实也可以用软件
陷阱和看门狗将程序拉回到复位状态;所以单片机软件抗干扰最重要的是处理好
复位状态。
一般单片机都会有一些标志寄存器,可以用来判断复位原因;另外也可以自
己在RAM中埋一些标志。在每次程序复位时,通过判断这些标志,可以判断出
不同的复位原因;还可以根据不同的标志直接跳到相应的程序。这样可以使程序
运行有连续性,用户在使用时也不会察觉到程序被重新复位过。
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