单片机是如何从入门到放弃！

时间：03-06来源：作者：点击数：

第一步，做出实体芯片。

单片机一般理解为MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)，包含定时器、ALU(Arithmetic Logic Unit,算术逻辑单元)、内存、寄存器、总线等部分。而普通的意义的单片机还包含GPIO、串口（UART）、DMA、协处理器、AD\DA等等。

看懂如下图

前置：计算机组成原理，微机原理。

流水线

前置：数字逻辑电路，集成电路设计及其EDA技术，verilog把各个模块细分为寄存器级，比如移位运算器、节拍器、译码器、存储器等。

module minicpu(clk, reset, run, in, cs, pcout, irout, qtop, abus, dbus, out);

 input clk,reset,run;
 input [15:0] in;
 output [1:0] cs;
 output [15:0] irout, qtop, dbus, out;
 output [11:0] pcout, abus;
 wire [15:0] qnext, ramout, aluout;
 reg [11:0] abus;
 reg halt, jump, pcinc, push, pop, thru, qthru, dbus2qtop, dbus2ram, dbus2obuf, ir2dbus, qtop2dbus, alu2dbus, ram2dbus, in2dbus;
 reg pop2, ir2abus, qtop2abus, qnext2abus;
 reg [11:0] pcout, pcnext;
 reg [15:0] out;

 statef statef0(.clk(clk),.reset(reset),.run(run),.halt(halt),.cs(cs));
 stackm stackm0(.clk(clk),.reset(reset),.load(dbus2qtop),.push(push),.pop(pop),.pop2(pop2),.thru(qthru),.d(dbus),.dthru(ramout),.qtop(qtop),.qnext(qnext));
 alu alu0(.a(qtop),.b(qnext),.f(irout[4:0]),.s(aluout));
 dpram #(16,10,1024) dpram0(.clk(clk),.load1(dbus2ram),.addr1(abus),.addr2(pcnext),.d1(dbus),.q1(ramout),.q2(irout));

物理上是这样的

然后会调试BUG，看时序。

前置：时序用MODELSIM，综合用QUARTUS II 等等

然后此时才刚刚开始。

继续生成电路网表，时序收敛，如果不对继续返回上述流程继续调试。

前置：Synopsys

回顾一下

此时应该生成版图文件，然后根据制造厂商提供的物理器件库进行最后的各种设计规则检查。

前置：集成电路版图设计，软件有Cadence:Virtuoso Layout Editor

送到代工厂，还要懂元器件

前置：半导体物理，半导体器件物理，固体物理，电介质物理，量子力学，热力学与数理统计。

根据得到的图表设计版图和工艺流程，大概是这样

前置：集成电路制造

然后进行电气测试，电磁测试，最后封装。

前置：集成电路封装技术

最后不能忘记出片的时候

焚香沐浴更衣，朝南拜三拜，祈祷不会有大问题。

第二步，设计系统驱动。

终于得到了物理上的片子

我们开始写汇编器，编译器。

本质上烧写进ROM的是这样的机器码。

汇编器（把汇编语言变成机器码）

前置：perl

#!/usr/bin/perl -W
//********
*********//
print "*** LABEL LIST ***\n";
foreach $l (sort(keys(%label))){
    printf "%-8s%03X\n",$l,$label{$l};
}

$addr=0;
print "\n*** MACHINE PROGRAM ***\n";
foreach (@source){
    $line = $_;
    s/\w+://;
    if(/PUSHI\s+(-?\d+)/){
       printf "%03X:%04X\t$line",$addr++,$MCODE{PUSHI}+($1&0xfff);
    } elsif(/(PUSH|POP|JMP|JZ|JNZ)\s+(\w+)/){
       printf "%03X:%04X\t$line",$addr++,$MCODE{$1}+$label{$2};
    }elsif(/(-?\d+)/){
       printf "%03X:%04X\t$line",$addr++,$1&0xffff;
    } elsif(/([A-Z]+)/){
       printf "%03X:%04X\t$line",$addr++,$MCODE{$1};
    } else {
       print "\t\t$line";
    }
}

编译器 BISON和FLEX（把高级语言转换成汇编语言）

前置：编译原理

%{
#include <stdio.h>
%}
%union {char *s; int n;}
%token <s> NAME NUMBER
%destructor { free($$); } NAME NUMBER
%token <n> IF WHILE DO
%type <n> if0
%token GOTO ELSE INT IN OUT HALT
...
...
%%
int yyerror(char *s){ printf("%s\n",s); }
int main(){ yyparse(); }
%{
 #include <string.h>
 #include "y.tab.h"
 int n=0;
%}
...
...
while    {yylval.n=++n;return(WHILE);}
[0-9]+       {yylval.s=strdup(yytext);return(NUMBER);}
[a-zA-Z][a-zA-Z0-9]*    {yylval.s=strdup(yytext);return(NAME);}
.            {return(yytext[0]);}
%%
int yywrap(){ return(1);}

终于可以固化进ROM可以跑程序了，你还需要一段小型的开启代码（bootloader）

前置:汇编语言

%{
#include <stdio.h>
%}
%union {char *s; int n;}
%token <s> NAME NUMBER
%destructor { free($$); } NAME NUMBER
%token <n> IF WHILE DO
%type <n> if0
%token GOTO ELSE INT IN OUT HALT
...
...
%%
int yyerror(char *s){ printf("%s\n",s); }
int main(){ yyparse(); }
%{
#include <string.h>
#include "y.tab.h"
int n=0;
%}
...
...
while    {yylval.n=++n;return(WHILE);}
[0-9]+       {yylval.s=strdup(yytext);return(NUMBER);}
[a-zA-Z][a-zA-Z0-9]*    {yylval.s=strdup(yytext);return(NAME);}
.            {return(yytext[0]);}
%%
int yywrap(){ return(1);}

然后开始写操作系统

前置：ucos（嵌入式操作系统）

系统宏定义，系统功能配置，系统头文件，初始化文件，调度文件，任务管理文件

系统时间管理文件，信号量文件，邮箱文件，消息队列文件，内存管理文件，系统服务文件，MAIN文件。

写操作系统中的任务

前置：C语言，数据结构，算法导论。

start: JK start
nop
sdal 32
sdah 0
datp
loop:  ting
inl
ting
inh
jend cxcute
nop
jmp loop
inc
excute: call 32
nop
jmp start
nop

拿着含辛茹苦的板子还需要配置最小系统以及外围器件

前置：PCB设计和制造，电焊等技艺，模电、高频电子线路，信号与系统

如果有信号传输

通讯协议

前置：SPI,I2C,CAN，TCP/IP、wifi等等

uint SPI_RW(uint uchar)
{
uint bit_ctr;
for(bit_ctr=0;bit_ctr<8;bit_ctr++) // output 8-bit
     {
    MOSI = (uchar & 0x80);         // output 'uchar', MSB to MOSI
    uchar = (uchar << 1);           // shift next bit into MSB..
    SCK = 1;                      // Set SCK high..
    uchar |= MISO;             // capture current MISO bit
    SCK = 0;                  // ..then set SCK low again
     }
return(uchar);                 // return read uchar
}

RF天线

前置：微波技术，电磁场与电磁波，HFSS，天线技术等等。