十年專注單片機方案開發(fā)的方案公司英銳恩，分享單片機應(yīng)用編程技巧（二）。英銳恩現(xiàn)提供服務(wù)產(chǎn)品涉及主控芯片：8位單片機、16位單片機、32位單片機及各類運算放大器等。

15.    請介紹一下MCU的測試方法。 
答： MCU從生產(chǎn)出來到封裝出貨的每個不同的階段會有不同的測試方法，其中主要會有兩種：中測和成測。

所謂中測即是WAFER的測試，它會包含產(chǎn)品的功能驗證及AC、DC的測試。項目相當繁多，以HOLTEK產(chǎn)品為例最主要的幾項如下： 

l    接續(xù)性測試：檢測每一根I/OPIN內(nèi)接的保護用二極管是否功能無誤。 
l    功能測試：以產(chǎn)品設(shè)計者所提供測試資料(TEST PATTERN)灌入IC，檢查其結(jié)果是否與當時SIMULATION時狀態(tài)一樣。
l    STANDBY電流測試：測量IC處于HALT模式時即每一個接點(PAD)在1態(tài)0態(tài)或Z態(tài)保持不變時的漏電

流是否符合最低之規(guī)格。
l    耗電測試：整顆IC的靜態(tài)耗電與動態(tài)耗電。
l    輸入電壓測試：測量每個輸入接腳的輸入電壓反應(yīng)特性。
l    輸出電壓測試：測量每個輸出接腳的輸出電壓位準。
l    相關(guān)頻率特性（AC）測試，也是通過外灌一定頻率，從I/O口來看輸出是否與之匹配。
l    為了保證IC生產(chǎn)的長期且穩(wěn)定品質(zhì)，還會做產(chǎn)品的可靠性測試，這些測試包括ESD測試，LATCH UP測試，溫度循環(huán)測試，高溫貯存測試，濕度貯存測試等。

成測則是產(chǎn)品封裝好后的測試，即PACKAGE測試。即是所有通過中測的產(chǎn)品封裝后的測試，方法主要是機臺自動測試，但測試項目仍與WAFER TEST相同。PACKAGE TEST的目的是在確定IC在封裝過程中是否有任何損壞。

16.    能否利用單片來檢測手機電池的充放電時間及充放電時的電壓電流變化，并利用一個I/O端口使檢測結(jié)果在電腦上顯示出來？  

答：目前市場上的各類智能充電器，大部分都采用MCU進行充電電流和電壓的控制。至于要在電腦上顯示，好象并不實用，可能只有在一些專門的電池檢測儀器中才會用到；對于一般的手機用戶來說，誰會在充電時還需要用一臺電腦來做顯示呢？要實現(xiàn)單片機與電腦的連接，最簡單的方式就是采用串口通訊，但需要加一顆RS-232芯片。

17.    在ARM編程中又應(yīng)當如何？
答：就以嵌入式系統(tǒng)觀念為例，一般嵌入式處理器可以分為三類：嵌入式微處理器、嵌入式微控制器、嵌入式DSP(Digital Signal Processor)。 

嵌入式微處理器就是和通用計算機的微處理器對應(yīng)的CPU。在應(yīng)用中，一般是將微處理器裝配在專門設(shè)計的電路板上，在母板上只保留和嵌入式相關(guān)的功能即可，這樣可以滿足嵌入式系統(tǒng)體積小和功耗低的要求。目前的嵌入式處理器主要包括：PowerPC、Motorola 68000、ARM系列等等。

嵌入式微控制器又稱為單片機，它將CPU、存儲器(少量的RAM、ROM或兩者都有)和其它接口I/O封裝在同一片集成電路里。常見的有HOLTEK MCU系列、Microchip MCU系列及8051等。

嵌入式DSP專門用來處理對離散時間信號進行極快的處理計算，提高編譯效率和執(zhí)行速度。在數(shù)字濾波、FFT(Fast Fourier Transform)、頻譜分析、圖像處理的分析等領(lǐng)域，DSP正在大量進入嵌入式市場。

18.    MCU在射頻控制時，MCU的時鐘（晶振）、數(shù)據(jù)線會輻射基頻或基頻的倍頻，被低噪放LNA放大后進入混頻，出現(xiàn)帶內(nèi)的Spur，無法濾除。除了用layout、選擇低輻射MCU的方法可以減少一些以外，還有什么別的方法？
答：在設(shè)計高頻電路用電路板有許多注意事項，尤其是GHz等級的高頻電路，更需要注意各電子組件pad與印刷pattern的長度對電路特性所造成的影響。最近幾年高頻電路與數(shù)位電路共享相同電路板，構(gòu)成所謂的混載電路系統(tǒng)似乎有增加的趨勢，類似如此的設(shè)計經(jīng)常會造成數(shù)位電路動作時，高頻電路卻發(fā)生動作不穩(wěn)定等現(xiàn)象，其中原因之一是數(shù)位電路產(chǎn)生的噪訊，影響高頻電路正常動作所致。為了避免上述問題除了設(shè)法分割兩電路block之外，設(shè)計電路板之前充分檢討設(shè)計構(gòu)想，才是根本應(yīng)有的手法，基本上設(shè)計高頻電路用電路板必需掌握下列三大原則：

l    高質(zhì)感。
l    不可取巧。
l    不可倉促搶時間。

以下是設(shè)計高頻電路板的一些建議：

(1)印刷pattern的長度會影響電路特性。尤其是傳輸速度為GHz高速數(shù)位電路的傳輸線路，通常會使用strip line，同時藉由調(diào)整配線長度補正傳輸延遲時間，其實這也意味著電子組件的設(shè)置位置對電路特性具有絕對性的影響。
(2)Ground作大better。銅箔面整體設(shè)置ground層，而連接via的better ground則是高頻電路板與高速數(shù)位電路板共同的特征，此外高頻電路板最忌諱使用幅寬細窄的印刷pattern描繪ground。 

(2)電子組件的ground端子，以最短的長度與電路板的ground連接。具體方法是在電子組件的ground端子pad附近設(shè)置via，使電子組件能以最短的長度與電路板的ground連接。

(3)信號線作短配線設(shè)計。不可任意加大配線長度，盡量縮短配線長度。

(4)減少電路之間的結(jié)合。尤其是filter與amplifier輸出入之間作電路分割非常重要，它相當于audio電路的cross talk對策。 

(5)MCU回路Layout考量：震蕩電路僅可能接近IC震蕩腳位；震蕩電路與VDD & VSS保持足夠的距離；震蕩頻率大于1MHz時不需加 osc1 & osc2 電容；電源與地間要最短位置并盡量拉等寬與等距的線，于節(jié)點位置加上104/103/102等陶瓷電容。

19.    Intel系列的96單片機80c196KB開發(fā)系統(tǒng)時，都有那些注意事項？
答：一個即時系統(tǒng)的軟體由即時操作系統(tǒng)加上應(yīng)用程序構(gòu)成。應(yīng)用程序與作業(yè)系統(tǒng)的接口通過系統(tǒng)調(diào)用來實現(xiàn)。用80C196KB作業(yè)系統(tǒng)的MCU，只能用內(nèi)部RAM作為TCB和所有系統(tǒng)記憶體（含各種控制表）以及各個任務(wù)的工作和資料單元。因此一定要注意以下幾點： 

(1)對各個任務(wù)分配各自的堆迭區(qū)，該堆迭區(qū)既作為任務(wù)的工作單元，也作為任務(wù)控制塊的保護單元。

(2)系統(tǒng)的任務(wù)控制塊只存放各任務(wù)的堆迭指標，而任務(wù)的狀態(tài)均存放于任務(wù)椎棧中。在一個任務(wù)退出運行時，通過中斷把它的狀態(tài)進棧，然后把它的堆迭指標保存于系統(tǒng)的TCB中；再根據(jù)優(yōu)先取出優(yōu)先順序最高的已就緒任務(wù)的堆迭指標SP映象值送入SP中；最后執(zhí)行中斷返回指令轉(zhuǎn)去執(zhí)行新任務(wù)。

(3)各任務(wù)的資料和工作單元盡量用堆迭實現(xiàn)，這樣可以允許各任務(wù)使用同一個子程序。使用堆迭實現(xiàn)參數(shù)傳遞并作為工作單元，而不使用絕對地址的RAM，可實現(xiàn)可重入子程序。該子程序既可為各個任務(wù)所調(diào)用，也可實現(xiàn)遞回調(diào)用。

20.    在demo板上采樣電壓時，不穩(wěn)定，采樣結(jié)果有波動，如何消除？
答：一般來說，仿真器都是工作在一個穩(wěn)壓的環(huán)境(通常為5V)。如果用仿真器的A/D時，要注意其A/D參考電壓是由仿真器內(nèi)部給出，還是需要外部提供。A/D轉(zhuǎn)換需要一個連續(xù)的時鐘周期，所以在仿真時不能用單步調(diào)試的方法，否則會造成A/D采樣值不準。至于A/D采樣不穩(wěn)定，可以在A/D輸入口加一電容，起到濾波作用；在軟件處理時采用中值濾波的方法。 

21.    在車載DVD系統(tǒng)中，如何設(shè)計電子防震系統(tǒng)？
答：在車載DVD系統(tǒng)，最好選擇高檔DVD機，因為高檔DVD機都采用電子防震系統(tǒng)(ADVANCEDESP)，當記憶緩沖區(qū)內(nèi)的讀數(shù)降低，先進的電子防震設(shè)計會以雙速讀數(shù)系統(tǒng)，做出比正常速度快兩倍的讀數(shù)速率，以減低噪聲，即使連續(xù)震蕩仍可避免跳線情況出現(xiàn)，現(xiàn)在就說說什幺叫電子防震。簡單地說：電子防震就是一個信號的儲存--釋放過程，首先CD要先把信號進行提前讀取，也就是我們見到機子的加速，再把信號儲存在RAM中，而我們在開防震的時候所聽到的就是經(jīng)過RAM的聲音，這樣就是它的過程。當沒有防震時是由于信號是1比1讀取的，所以當受到?jīng)_擊后，就會出現(xiàn)跳音。而當開了防震時，機子受到?jīng)_擊后，由RAM釋放出來的聲音使音樂不停地播放，而與此同時，光頭迅速進行復(fù)位檢索，當檢索到信號后立即補充，所以不會出現(xiàn)跳音。大概的情況就是這樣。但是這樣還沒有滿足用家的要求，由于這種的方法帶來的時間短，通常只有3秒，所以跳音的機會還是蠻高，如果增大RAM又帶來造價的增高因為RAM這東西價格較貴，尤其是質(zhì)量好的。

22.    在電子防震技術(shù)中，有那些IC或器件可供選擇？
答：在電子防震技術(shù)中，最重要的技術(shù)之一要數(shù)是RAM技術(shù)，而一直以來都是因為它的成本問題，所以防震時間都一直不能增加，也就是說RAM本身就有限制，RAM的容量越大，造價就越高。而許多廠家就如何在RAM的限制里得到最大限度的記憶時間展開了開發(fā)研究。 

23.    如何進行編程可以減少程序的bug？ 
答：在此提供一些建議，因系統(tǒng)中實際運行的參數(shù)都是有范圍的。系統(tǒng)運行中要考慮的超范圍管理參數(shù)有：
　
l    物理參數(shù)。這些參數(shù)主要是系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)，它包括激勵參數(shù)、采集處理中的運行參數(shù)和處理結(jié)束的結(jié)果參數(shù)。合理設(shè)定這些邊界，將超出邊界的參數(shù)都視為非正常激勵或非正?；貞?yīng)進行出錯處理。

l    資源參數(shù)。這些參數(shù)主要是系統(tǒng)中的電路、器件、功能單元的資源，如記憶體容量、存儲單元長度、堆迭深度。在程序設(shè)計中，對資源參數(shù)不允許超范圍使用。 

應(yīng)用參數(shù)。這些應(yīng)用參數(shù)常表現(xiàn)為一些單片機、功能單元的應(yīng)用條件。如E2PROM的擦寫次數(shù)與資料存儲時間等應(yīng)用參數(shù)界限。

l    過程參數(shù)。指系統(tǒng)運行中的有序變化的參數(shù)。

在上述參數(shù)群對一程序編寫者而言，須養(yǎng)成良好習(xí)慣，在程序的開頭，有順序的用自己喜歡文字參數(shù)對應(yīng)列表來替代，然后用自己定義的文字參數(shù)來編寫程序，這樣在做程序的修改及維護時只在程序的開頭做變動即可，不用修改到程序段，才比較容易且不會出錯。

24.    有人認為單片機將被ARM等系列結(jié)構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)所取代。單片機的生命期還有多長？
答：因為8位單片機與嵌入式系統(tǒng)的ARM在功能結(jié)構(gòu)和單價的差異，故應(yīng)用層次上就有很大的不同。 ARM適用于系統(tǒng)復(fù)雜度較大的高級產(chǎn)品，如PDA、手機等應(yīng)用。 而8位單片機因架構(gòu)簡單，硬件資源相對較少，適用于一般的工業(yè)控制，消費性家電……等等。評估單片機近期是否會給ARM取代，要觀察兩個因素：

l    芯片成本 
因ARM的工作頻率較高，電路較龐大，所需的芯片制造工藝要求在0。25U以上，成本較高。8位單片機工作頻率相對較低，電路較小，所需的芯片制造工藝在0。5U 即可，成本較低。 

功能定位 
ARM的功能較單片機強，但兩者定位不同。就如現(xiàn)階段不會有人用ARM去作一個簡單的工業(yè)定時開關(guān)。當然，如果兩者單價相同也無不可，但現(xiàn)實是有很大的單價差距。 

至于將來，因芯片制造成本會不斷下降，上述的成本差異影響愈來愈少!但我估計在往后5年單片機仍有價格優(yōu)勢，仍能存活!但ARM是否會精簡架構(gòu)，降低成本，搶奪低階市場？我想可能性不大，ARM應(yīng)該會向上發(fā)展。同樣，單片機也只能向上發(fā)展，如16位，高功能……等。 原因就是因為芯片制造工藝進步太快。壓迫芯片設(shè)計往高集成發(fā)展。 

25.    在單片機C編成時，如何才能使生成的代碼具有和匯編一樣的效率？
答：如果是使用C語言編程時，不太可能生成的代碼具有1：1和匯編一樣的效率。

C語言命令要被硬件識別并執(zhí)行，必須通過編譯器編譯。編譯器分為前端、中端、后端。前端與各種計算機語言寫的程序打交道，后端與處理器的基本指令集接軌。所以如果使用C編程時，要達到最高的效率，最好能夠很了解所使用的C編譯器。先試驗一下每條C語言編譯以后對應(yīng)的匯編語言的語句行數(shù)，這樣就可以很明確的知道效率。在今后編程的時候，使用編譯效率最高的語句，這樣就能確保單片機C編程的時候同樣的功能不同的C程序，編譯效率最高。但是各家的C編譯器都會有一定的差異，優(yōu)秀的嵌入式系統(tǒng)C編譯器代碼長度和執(zhí)行時間僅比以匯編語言編寫的同樣功能程度長5-20%，所以不同廠家的C編譯器的編譯效率也會有所不同。  

26.    ARM單片機和哪種內(nèi)核的單片機比較接近？ 
答：嚴格的說，ARM不是單片機，是一個嵌入式的實時操作系統(tǒng)。ARM（Advanced RISC Machines）是微處理器行業(yè)的一家知名企業(yè)，設(shè)計了大量高性能、廉價、耗能低的RISC處理器、相關(guān)技術(shù)及軟件。ARM將其技術(shù)授權(quán)給世界上許多著名的半導(dǎo)體、軟件和OEM廠商，每個廠商得到的都是一套獨一無二的ARM相關(guān)技術(shù)及服務(wù)。所以市場上像Intel、IBM、LG半導(dǎo)體、NEC、SONY、菲利浦和國半這樣的大公司都有ARM系列，現(xiàn)在不存在什幺ARM單片機和哪種內(nèi)核的單片機比較接近的問題。而且由于廠家購買內(nèi)核后會根據(jù)自己芯片應(yīng)用方向的不同，自行添加不同的外掛功能模塊，所以，同樣內(nèi)核的芯片其提供的功能是不同的。  

27.    從51轉(zhuǎn)到ARM會有困難嗎？ 
答：從51轉(zhuǎn)到ARM，其實編程之類的原理都是一樣的，但是要注意的是ARM是一個RISC的架構(gòu)，在ARM的應(yīng)用開放源代碼的程序很多，要想提高自己，就要多看別人的程序，linux，uc/os-II等等這些都是很好的源碼。 

28.    我學(xué)過MCS51單片機教材，很有興趣，但缺乏實踐經(jīng)驗，手頭沒有任何道具可供演練，資金又有限，請問該怎么辦？
答：在沒有任何條件進行實踐時，如果真的有興趣，可以下載一些具有軟件仿真功能仿真軟件進行一些編程，像一些做得比較好的51仿真軟件應(yīng)該具有這種功能。HOLTEK的仿真軟件HT-IDE3000也具有相應(yīng)的功能，同時它還具有LCD軟件仿真，周邊電路的軟件仿真。同時可以到一些電子市場去購買一些簡單器件自己練習(xí)搭一下電路以加強硬件方面的知識。 

29.    如果已經(jīng)有了針對某MCU的C實現(xiàn)的某個算法，保持框架不變，對核心的部分用匯編優(yōu)化，有沒有一些比較通用的原則？ 
答：每個人的編程都有自己的風(fēng)格與習(xí)慣，如果要利用別人的程序，在其中修修改改，如果他的程序并沒有很好的模塊化的話，建議最好不要這幺做，否則本來預(yù)期達到事倍功半，說不定反而事半功倍了。要參考他人的程序當然可以，但是首要是要看懂并理解他人程序的算法精髓，而不是在他的基礎(chǔ)上打補丁。而關(guān)于算法方面的優(yōu)化，可以購買一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的書籍，上面有比較詳細的說明。

30.    如果準備估計一個算法的MIPS，有什么好的途徑？
答：算法的運行時間是指一個算法在計算機上運算所花費的時間。它大致等于計算機執(zhí)行簡單操作（如賦值操作，比較操作等）所需要的時間與算法中進行簡單操作次數(shù)的乘積。通常把算法中包含簡單操作次數(shù)的多少叫做算法的時間復(fù)雜性。它是一個算法運行時間的相對量度，一般用數(shù)量級的形式給出。度量一個程序的執(zhí)行時間通常有兩種方法：  

（文源網(wǎng)絡(luò)，侵刪）