单片机编程常见问答

22. 在电子防震技术中，有那些IC或器件可供选择？
答：在电子防震技术中，最重要的技术之一要数是RAM技术，而一直以来都是因为它的成本问题，所以防震时间都一直不能增加，也就是说RAM本身就有限制，RAM的容量越大，造价就越高。而许多厂家就如何在RAM的限制里得到最大限度的记忆时间展开了开发研究。

23. 如何进行编程可以减少程序的bug？
答：在此提供一些建议，因系统中实际运行的参数都是有范围的。系统运行中要考虑的超范围管理参数有：
　
物理参数。这些参数主要是系统的输入参数，它包括激励参数、采集处理中的运行参数和处理结束的结果参数。合理设定这些边界，将超出边界的参数都视为非正常激励或非正常回应进行出错处理。

资源参数。这些参数主要是系统中的电路、器件、功能单元的资源，如记忆体容量、存储单元长度、堆迭深度。在程序设计中，对资源参数不允许超范围使用。

应用参数。这些应用参数常表现为一些单片机、功能单元的应用条件。如E2PROM的擦写次数与资料存储时间等应用参数界限。

过程参数。指系统运行中的有序变化的参数。

在上述参数群对一程序编写者而言，须养成良好习惯，在程序的开头，有顺序的用自己喜欢文字参数对应列表来替代，然后用自己定义的文字参数来编写程序，这样在做程序的修改及维护时只在程序的开头做变动即可，不用修改到程序段，才比较容易且不会出错。

24. 有人认为单片机将被ARM等系列结构的嵌入式系统所取代。单片机的生命期还有多长？
答：因为8位单片机与嵌入式系统的ARM在功能结构和单价的差异，故应用层次上就有很大的不同。 ARM适用于系统复杂度较大的高级产品，如PDA、手机等应用。 而8位单片机因架构简单，硬件资源相对较少，适用于一般的工业控制，消费性家电……等等。评估单片机近期是否会给ARM取代，要观察两个因素：

芯片成本
因ARM的工作频率较高，电路较庞大，所需的芯片制造工艺要求在0。25U以上，成本较高。8位单片机工作频率相对较低，电路较小，所需的芯片制造工艺在0。5U 即可，成本较低。

功能定位
ARM的功能较单片机强，但两者定位不同。就如现阶段不会有人用ARM去作一个简单的工业定时开关。当然，如果两者单价相同也无不可，但现实是有很大的单价差距。

至于将来，因芯片制造成本会不断下降，上述的成本差异影响愈来愈少!但我估计在往后5年单片机仍有价格优势，仍能存活!但ARM是否会精简架构，降低成本，抢夺低阶市场？我想可能性不大，ARM应该会向上发展。同样，单片机也只能向上发展，如16位，高功能……等。 原因就是因为芯片制造工艺进步太快。压迫芯片设计往高集成发展。

25. 在单片机C编成时，如何才能使生成的代码具有和汇编一样的效率？
答：如果是使用C语言编程时，不太可能生成的代码具有1：1和汇编一样的效率。

C语言命令要被硬件识别并执行，必须通过编译器编译。编译器分为前端、中端、后端。前端与各种计算机语言写的程序打交道，后端与处理器的基本指令集接轨。所以如果使用C编程时，要达到最高的效率，最好能够很了解所使用的C编译器。先试验一下每条C语言编译以后对应的汇编语言的语句行数，这样就可以很明确的知道效率。在今后编程的时候，使用编译效率最高的语句，这样就能确保单片机C编程的时候同样的功能不同的C程序，编译效率最高。但是各家的C编译器都会有一定的差异，优秀的嵌入式系统C编译器代码长度和执行时间仅比以汇编语言编写的同样功能程度长5-20%，所以不同厂家的C编译器的编译效率也会有所不同。

26. ARM单片机和哪种内核的单片机比较接近？
答：严格的说，ARM不是单片机，是一个嵌入式的实时操作系统。ARM（Advanced RISC Machines）是微处理器行业的一家知名企业，设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器、相关技术及软件。ARM将其技术授权给世界上许多著名的半导体、软件和OEM厂商，每个厂商得到的都是一套独一无二的ARM相关技术及服务。所以市场上像Intel、IBM、LG半导体、NEC、SONY、菲利浦和国半这样的大公司都有ARM系列，现在不存在什幺ARM单片机和哪种内核的单片机比较接近的问题。而且由于厂家购买内核后会根据自己芯片应用方向的不同，自行添加不同的外挂功能模块，所以，同样内核的芯片其提供的功能是不同的。

27. 从51转到ARM会有困难吗？
答：从51转到ARM，其实编程之类的原理都是一样的，但是要注意的是ARM是一个RISC的架构，在ARM的应用开放源代码的程序很多，要想提高自己，就要多看别人的程序，linux，uc/os-II等等这些都是很好的源码。

28. 我学过MCS51单片机教材，很有兴趣，但缺乏实践经验，手头没有任何道具可供演练，资金又有限，请问该怎么办？
答：在没有任何条件进行实践时，如果真的有兴趣，可以下载一些具有软件仿真功能仿真软件进行一些编程，像一些做得比较好的51仿真软件应该具有这种功能。HOLTEK的仿真软件HT-IDE3000也具有相应的功能，同时它还具有LCD软件仿真，周边电路的软件仿真。

29. 如果已经有了针对某MCU的C实现的某个算法，保持框架不变，对核心的部分用汇编优化，有没有一些比较通用的原则？
答：每个人的编程都有自己的风格与习惯，如果要利用别人的程序，在其中修修改改，如果他的程序并没有很好的模块化的话，建议最好不要这幺做，否则本来预期达到事倍功半，说不定反而事半功倍了。要参考他人的程序当然可以，但是首要是要看懂并理解他人程序的算法精髓，而不是在他的基础上打补丁。而关于算法方面的优化，可以购买一些数据结构的书籍，上面有比较详细的说明。

30. 如果准备估计一个算法的MIPS，有什么好的途径？
答：算法的运行时间是指一个算法在计算机上运算所花费的时间。它大致等于计算机执行简单操作（如赋值操作，比较操作等）所需要的时间与算法中进行简单操作次数的乘积。通常把算法中包含简单操作次数的多少叫做算法的时间复杂性。它是一个算法运行时间的相对量度，一般用数量级的形式给出。度量一个程序的执行时间通常有两种方法：

一种是事后统计的方法。因为很多计算机内部都有计时功能，不同算法的程序可通过一组或若干组相同的统计数据以分辨优劣。但这种方法有两个缺陷：一是必须先运行依据算法编制的程序；二是所得时间的统计量依赖于计算机的硬件、软件等环境因素，有时容易掩盖算法本身的优劣。因此人们常常采用另一种事前分析估算的方法。

一种是事前分析估算的方法。一个程序在计算机上运行时所消耗的时间取决于下列因素：

(1)依据的算法选用何种策略；
(2)问题的规模。例如求100以内还是1000以内的素数；
(3)书写程序的语言。对于同一个算法，实现语言的级别越高，执行效率就越低；
(4)编译程序所产生的机器代码的质量。这个跟编译器有关；
(5)机器执行指令的速度。

显然，同一个算法用不同的语言实现，或者用不同的编译程序进行编译，或者在不同的计算机上运行时，效率均不相同。这表明使用绝对的时间单位衡量算法的效率是不合适的。撇开这些与计算机硬件、软件有关的因素，可以认为一个特定算法运行工作量的大小，只依赖于问题的规模（通常用整数量n表示），或者说，它是问题规模的函数。

一个算法是由控制结构（顺序、分支和循环三种）和原操作（指固有数据类型的操作）构成的，则算法时间取决于两者的综合效果。为了便于比较同一问题的不同算法，通常的做法是，从算法中选取一种对于所研究的问题（或算法类型）来说是基本运算的原操作，以该基本操作重复执行的次数作为算法的时间度量。

算法的MIPS有专门的一门学问，可以去好好参考相关的数据结构书籍。

31. 遥控的编*思路和设计流程是怎样的？
答：一般来说完整的遥控码分为头码、地址码、数据码和校验码四个组成部分。头码根据不同的厂家各不相同，地址码和数据码都由逻辑“1”和逻辑“0”组成。编码的设计目的，就是按照编码规则发送不同的码值。我们最常见的码型有SONY、松下、NEC等厂家型号。遥控编码芯片最常用的是在空调、DVD、车库门等遥控器上。

设计编码程序可以分为三个部分。

第一部分是了*型的特性。遥控码的头码和地址码（也称为客户码）是固定不变的，数据码和校验码根据不同的键值而改变。

第二部分是计算发码时间。遥控码大部分都是由逻辑“1”和逻辑“0”组成，也就是由一串固定占空比、固定周期的方波所组成。通常这些方波的周期是毫秒甚至微秒等级，需要在时间上计算的比较精确。所以选择发码单片机型号的时候，就要考虑到单片机的运行速度是不是够快，以及程序运行时间够不够。

第三部分就是程序的编写。选定单片机型号之后，开始设计程序流程。一般来说我们使用I/O口就可以做发码的输出端口。发码程序一般由几个子程序组成，头码子程序、逻辑1子程序，逻辑0子程序以及校验码的算法子程序。一旦我们得到要发送码的命令后，首先调用头码子程序，然后根据客户码和键值调用逻辑1子程序或者逻辑0子程序，最后调用校验码算法子程序输出校验码。

HOLTEK公司的HT48CA0/HT48RA0、HT48CA3/HT48RA3和HT48CA6是专为遥控器设计的单片机，它们具有专门红外输出口，可以实现绝大部分发码的要求。

设计*程序也可以分为三部分。

第一部分了解编码波形特性。从分析编码的高、低脉冲宽度入手，了解逻辑“1”和逻辑“0”的波形占空比、周期。了解头码的特性。

第二部分确定接收方式。一般我们可以用I/O口查询方法或者INT口中断响应方法来接收编码。这两者的区别是I/O口查询方式比较耗费单片机的运行时间资源，需要不断的去侦测I/O的电平变化，以免漏掉有效的码值；而INT口中断接收方式则比较节省资源，当外部有电平变化时，单片机才需要去处理，不需要时刻进行侦测。但是INT口中断接收方式不能辨别相同周期不同占空比的波形特性，当编码所携带的逻辑“1”和逻辑“0”具有这种特性时，就无法通过INT口中断接收方式来辨别了，因为INT中断只是在上升沿或者下降沿的时候才触发。

第三部分将接收的码值存储并分析执行。根据判断高低电平的宽度（定时器或者延时），可以得到码值，也就是我们所说的*。一般我们连续收到3个相同的完整码值，就确认此码的确被发出，并接收成功。当*结束，根据码值我们可以判断出是哪个按键被按下，由此去执行相对的按键功能。

HOLTEK公司的HT48以及HT49(带LCD)系列单片机，都可以符合大多数*的任务。

32. 在学习单片机的过程中，如何理解预分频，12时钟模式（6时钟模型）等概念？
答：预分频器的英文是prescaler。它就是将输入的频率信号分频，然后再输出。HOLTEK公司有一款最基本的8位I/O型单片机HT48R05A-1，我们就以这款单片机为例说明。HT48R05A-1有一个8位向上计数的定时器Counter。系统时钟Fsys（4MHz）进入八阶预分频器（8-stage Prescaler）进行分频，再进入定时计数器Counter计数。根据软件设置，预分频器可以将Fsys进行2的n次方分频（n=1~8）。举例来说，如果软件设置为预分频器2分频，那幺预分频器输出的频率就是Fsys/2=2MHz，这个2MHz信号再进入定时计数器Counter。

12时钟模式(6时钟模型)应该就是在MCS51系列中，12个系统时钟为一个机器周期，2个系统时钟为一个状态，即一个机器周期有6个状态。

33. A/D、D/A的采样速率与其它单片机相比有什么优势？
答：HOLTEK A/D Tyep MCU内嵌逐位逼近的A/D转换电路，精度有8bit/9bit/10bit，A/D转换时间最快为76us。

至于D/A，一般是指PWM输出，HOLTEK A/D Type MCU都带有8bit的PWM输出，但HOLTEK PWM的特点是其输出频率由系统频率决定(既系统频率选定后，PWM频率也就定了)，其占空比通过对[PWM]寄存器赋值进行控制，不需要占用定时/计数器资源。

34. 采用AT89S51时，出现了按了复位按钮，RAM中的数据被修改了。这是怎么回事？注：数据放在特殊寄存器之外。
答：如果是RESET脚的复位按钮：一般MCU的RESET复位，其特殊寄存器会被重新初始化，而通用寄存器的值保持不变。

如果复位按钮是电源复位：那就是MCU的上电复位，其特殊寄存器会被初始化，而通用寄存器的值是随机数。

35. 将P2.7用来驱动一个NPN三极管，中间串接了一个1K的电阻。问题是：当我尝试向P2.7写’1’时，发现管脚只能输出大约0.5V的一个电平。这个电路的使用得妥当么？如何正确的使用IO功能？
答：是在仿真时遇到的问题，还是烧录芯片后遇到的问题？

可以先将P2.7的外部电路断开，测量输出电压是否正常。如果断开后输出电压正常，那就说明P2.7的驱动能力不够，不能驱动NPN三极管，应该改用PNP三极管(一般在MCU应用中，都采用PNP方式驱动)。如果断开后输出电压还不正常，那有可能是仿真器(或芯片)已经损坏。

36. 在做充电管理的时候，提高pwm的频率往往以牺牲精度为代价，如果用的AT90S4433(avr)、78P458(elan)频率分别做到16kHz(8bit)和32kHz(8bit)，而希望做到的是100kHz(8bit以上)，诸如atiny15那样。怎么办？
答：你所说的PWM是通过定时/计数器来控制其频率和占空比的，所以要提高频率，必然会降低精度。如果要提高PWM的频率，只能通过提高系统振荡频率来解决。