请教该怎样学习单片机

小笨蛋

请教该怎样学习单片机 [复制链接]

最近了解了一下单片机，MCS、AVR、ARM、PIC······一大片，又看到相关技术DSP、FPGA······一大堆，还有WinCE等软件系统，虽有心涉猎，叹无处下手。
请教坛子里的大侠们，究竟朝哪方面用功比较适合我。下面是工作中较常遇到的问题和需求，单纯地求助于AD模块或PLC很难解决复杂问题和精密控制问题，而把太多的测控工作留给上位机（PC）也不是一个好的解决方案。
1：需测控的物理量包括开关、温度、电机转速等等
开关－－单片机控制继电器，这一点见过不少单片机的解决方案，应该不成问题；
温度－－单片机集成AD/DA转换，采集温度传感器传来的电流或电压数据；控制温度时需要涉及PID算法；在精密测控系统中，温度精度需要达到±0.2℃以上；
电机－－单片机输出模拟电压或脉冲来控制步进电机的转速、转动角度（运用到流量控制中时，需要精确控制）
2：开放的设计模式。能方便地修改设计以接收流量传感器、重量传感器等数据，在控制系统中校正修正。
3：响应时间微秒级，特别是在精密控制系统中
4：一套系统中，测控的物理量可能有上百个
5：集成了多种测控模块的单片机，将需要较大的程序和数据存储空间
6：在比较复杂的系统中，最好为校正数据、标准数据等建立数据库，SQLite是否适用
7：集成了众多测控模块的单片机，向上位机（PC）传输的数据量将会很大，RS485的传输带宽是否足够（不考虑强电磁环境等恶劣条件）

       难度不是问题，时间能很好地消化它们，怕的是走错路子、白绕弯子。
       PS：学习的代价（Money）有多高。我只知道MCS51相当的便宜，不过恐怕达不到上面的要求。

小笨蛋

经初步勘探，网上资料显示：PIC、ARM等RISC架构下的单片机似乎更适合开发精密控制的工控系统，但ARM好像极度复杂，带DSP的PIC难度未知。

小笨蛋

顶顶顶，怎么没人来看来说！！

automation

呵呵 不错 支持

xjtuwugang

一般来说，需要根据产品要求来选择一款单片机，并没有哪一种单片机放在任何场合都是“最佳选择”。当然，如果自己对某一种单片机比较熟悉，在能满足产品要求的基础上，也可以牺牲一些“性价比”，毕竟熟悉一款单片机也是要花一定的精力的，为了缩短开发周期，有时这样做也是值得的。
阁下提出上述几种情况，不知是否在一种产品上实现这些要求。温度精确到0.2°，还要有一个测量范围，才好选择AD的技术指标，控制电机转速，用脉冲输出和用DA控制，差异比较大，如果用DA控制的话，并没有什么特别之处，如果用PWM控制，个人感觉DSP是首选。

小笨蛋

谢谢回复！
        我正是基于“将来的产品”和对这一产品要达到的性能的了解，而提出了怎样选择性学习单片机的问题。
        虽然大多数人会认为，学习单片机就一定要从MCS51开始，但我这里并不是想讨论“学习”这一问题本身，不是学习一整套的单片机理论知识，而是以“将来的产品”的需求为方向，希望找到一种更适合的MCU着手边学习边实践。从近些天的查阅资料了解到，MCS51系列本身的体质可能并不适合比较严格的工控开发，例如PMW控制，抗干扰能力，IO控制等等，而有些PIC内置了CCP模块而可以控制PMW。我不明白的是，脉冲控制是否比模拟控制更精确更稳定更具有重现性。脉冲控制电机转速、转动角度的应用实在很广，它和其他传感器变送来的信号结合，能控制相当多种类的物理量。
        关于我提到的温控问题，在需要精确控制的场合，温度范围通常都很窄，例如控制400℃的，350~410℃之间进行精确控制就可以。ADDA转换的精度可能主要取决于传感器温度范围的选择和ADDA的位宽吧？
        我没有接触过单片机，不过用研华的ADDA模块、三菱的PLC开发过自控设备。这类设备有几点无法得到解决：一是模块众多，布线乱七八糟；二是完全依赖计算机，即使线程化编程，计算机难免有响应不及时或死机的情况，在严格控制的场合或重要的应用场合，这没办法容忍；三是精度不够，例如研华的测温模块，在保证环境温度稳定的情况下，从模块读出的值±0.5℃；四是价格贵，浪费严重，例如PLC，仅仅用到它的脉冲输出功能，几个模块累计下来，设备成本偏高。
        正是由于有了一点相关经验和了解，我很期望能开发出集成多种功能的单片机，包括开关、脉冲（频率和脉冲数）、ADDA转换（从传感器读数，并做相关控制。不涉及传感器开发，我感觉传感器开发要牵涉到大量基础理论，特别是非传统物理量，如pH值、透光率等，目前还不敢想象）、功率控制（包括制热和制冷，不清楚应该是控制电压还是别的什么）。一个MCU不够，那就多上几个都行。
        当然，我只是希望学习单片机的时候有所侧重，并不是排斥其他类型。话说回来，啰嗦了半天，我还是不明白到底要从哪类单片机着手。请兄弟们帮我把关：MCS、AVR、ARM、PIC、FPGA······到底选哪一个，您帮我选的这个容易搞到学习资料不？

automation

关键看你的倾向 看的出来 你对单片机基本比较了解 相信也了解其特点了 单片机和plc类似 但是价格便宜 做得好完全可以替代PLC，所以 选择单片机还要看你的侧重方向 做工控 选择pic AVR 都不错 节能 低功耗 msp430 上手快 mcs51 运算多 dsp 通讯显示数据量大 arm系统 还是要看你的具体要求

小笨蛋

刚对PIC产生了更多的兴趣，偶然在网上看到一个贬PIC的帖子，其中一个缺点让我又犹豫了，那就是PIC不能外扩程序存储器和数据存储器，我感觉我需要用到比较大的数据存储器，因为可能要涉及到参比、校正之类的东西，校正值固化存储起来对于实现校正比较简单。

原贴转载如下，请帮我点评一下：
论PIC和MCS51
先谈硬件：
    对于PIC，它的优点有诸如抗干扰性能好，双向I/O口驱动电流大等优点，甚至内部有上电复位电路，上电延时电路，内建RC振荡器，看门狗定时器，A/D变换电路，功耗低等。硬件上吸引人的地方确实比较多，而且正是由于这些点点滴滴使得它的抗干扰性能比51好，这好像是公认的。当然它也有一个致命的弱点－－不能外扩程序存储器和数据存储器，对于程序比较大而且是低端的产品来说是致命的！让人不得不转而投入51的怀抱。更何况PIC就微芯这一家公司，而拥有51内核的单片机遍地都是，让人在价格和供货时间上多了不少选择。

再谈谈软件编程：
    一般的教科书谈到PIC好像总忘不了说它的程序代码是如何的小，速度又是如何的快。速度快，对于单条指令同样频率的晶振来说，PIC当然是比51快得多，PIC毕竟是RISC，既然指令总线和数据总线分离，速度当然快，但我们往往忽视了一点：我们是比较单条指令，而不是以实现同样一个功能所需的时间作为判断的标准！！就像CISC一样，它的一条指令可以顶RISC好几条指令，51和PIC也存在类似的情况。对于PIC来说，实现一个基本的功能需要好几条指令，而51往往只需要一两条就做到了。如果以这样的标准来比较的话，PIC比51并不快多少，更何况还有如下的情况存在呢：
1）、PIC的软件编程，不是我故意贬它，确实是挺麻烦，一不小心就要犯错。这恐怕要归结于PIC的分页思想，不但数据空间要分页，程序空间还得分页，而且不同型号的PIC还不一样！！要访问一个寄存器还得考虑考虑它是在哪个BANK，你说累不累！因此编起程序还时不时要去查看它的编程手册，不然出了错都不知错在哪里。
2）、中断向量地址只有0004H这一个，因此发生了中断还得去判断是哪一个中断，然后再跳到相应的处理子程序。如此等等虽然是鸡毛蒜皮的事情，但用惯了51的方便简明，总觉得不是那么爽。
3）、说到软件编程，不能不提到C。想当初用单片机时到处都是用汇编在开发，也有高级一点的就用PLM（限于51/96），不像现在很多人都在用C开发。51的好处就是有几家做得很好的C编译器，像TASKING，KEIL之流。大家知道现在开发产品，软件编程所占的比重越来越大，因此有一个好的开发环境可以大大提高编程的效率，使产品尽早上市。而PIC在这一点上就没有51做得好！再加上由于2）的存在给使用者设置了障碍，无疑使编程效率打了折扣。

小笨蛋

1、如果MCS集成或外接WatchDog，抗干扰能力方面似乎不再是MCS的弱点了。
2、以前MCS不能驱动大功率继电器，但驱动的固态继电器的功率似乎也挺大的1A250V，似乎MCS的这个缺点也没有了
3、半双工IO的问题我还不理解，不清楚MCS在这方面的弱点到底会有什么不良影响
4、执行效率的问题，虽然知道RISC比CISC效率高，但如上文转载所述，似乎问题也不是很大，MCS的时钟频率达到12MHz以上似乎也是微秒级了
5、MCS没有DSP，如果能外接DSP呢？或者有别的方式可以产生脉冲输出？
6、如果涉及到浮点运算和矩阵运算，哪个会更容易实现？

[ 本帖最后由 mixer 于 2008-7-3 17:02 编辑 ]

hdsafe

单片机,ARM,DSP,FPGA,操作系统一个都不能少~

小笨蛋

晕，楼上的老兄对俺的要求太高了，俺在门口徘徊呢。

经多方调查，感觉可能MCS96比较适合我吧，有狗狗，有PWM，有50多个端口。不过有几个问题很想弱弱地请教一下：
A  一块80C196多少钱？
B  一块类似或兼容80C196或其他MCS96的实验板多少钱？
C  学习资料好搞到不？我找了半天也只找到一份intel的技术资料
D  技术资料上说，80C196不带ROM/RAM，64KROM/1KRAM大概多少钱？80C196的寻址好像最大0FFFFH，这么说80C196最多可以外接64K的memory咯？

[ 本帖最后由 mixer 于 2008-7-4 00:17 编辑 ]

automation

一块80C196 现在基本没人用了 供货不正常 价格没有优势

小笨蛋

晕，不是吧，好不容易看中一个，又没人用了。
那么请教一下，MCS96系列应该以哪个MCU为蓝本学习比较容易搞到学习资料也容易买到芯片？

automation

mcs96是16位单片机平台的 现在avr pic msp430等等都有16位机 有的还有32位机

小笨蛋

经过几天对单片机、嵌入式系统等方式开发工控设备的调查，现小结如下，请各位高手批评指正：
（应用场合设定：应用规模小但测控种类较多，例如研发机构、学校实验室、小型生产，不考虑大工业之类需要几百几千个以上的测控量，这种应用场合通常都会直接购买成熟的商业解决方案）
1、计算机＋商业模块
这种方式最简单直接。市场上有相当多的传感器变送器模块、继电器控制模块，包括PLC，可以很简单的完成对温度、重量、电机等常见物理量的测控，开发人员只需要把大部分精力集中在PC端软件的开发上。
它的缺点也很明显，测控量只要上二十个，就要堆积很多模块，布线、散热都非常麻烦，单单购买模块的成本就难以接受。测控量多了之后，有些测控量需要几个模块的几个通道共同解决，有些模块又能同时完成多个测控量，因此PC端的软件编程也杂乱起来，而且大多数模块都是被动查询式的，都需要PC端定时器循环发送读指令，定时器增多之后，COM取数容易冲突，会出现一些莫名其妙的问题。如果考虑到PC本身的不稳定、死机等状况，在需要精密控制的场合，这种测控方式很难让人接受。
2、嵌入式系统
嵌入式系统的确很诱人，独立的系统，实时的测控，丰富的IO，对工业控制确实很有优势。
它的缺点对于我来说，首先体现在门槛过高，不仅仅需要熟悉嵌入式MCU本身，还要懂得电子电路设计，还需要理解嵌入式操作系统（最NB的人还能根据应用需要定制）。其次在学习实践过程中，复杂的多层PCB板子已经不是找些网络流传的资料就能自己动手解决，这无形中再次提升了学习的代价。我认为，系统要做到这个程度，已经不是一个人的问题了，而应该依靠团队来解决。我觉得嵌入式系统最大的优势应该是便携，它可以广泛应用在手持式设备上并且由于高性能解决很多复杂应用，它的这个优点却与我的应用背道而驰，完全不必因为它很强大而投入进去。
3、PC＋单片机
无论单片机有多少缺点，它所拥有的开放、时钟频率越来越快两大优点，足以让我看到方向的所在。开放，所以它并不象模块只能测控哪个物理量，与外围电路配合后可以做得比我现在想象的还多；越来越快，所以几乎可以做到准实时测控，微秒级的响应速度足够了。
在我的应用领域，单片机最大的缺点可能是没有强大的数据处理能力了。但我所需要的数据处理通常不是实时性的，而是对历史数据的分析处理，因此完全可以把测控数据存储在PC中做事后处理。
单片机对于入门学习人员可能非常有诱惑力，因为它够便宜，说不定还能自己做PCB，自己设计整个应用方案。

与把精力投入到复杂的嵌入式开发相比较，可能设计具有特定功能的单片机要省时省力得多（而且主要把精力集中在功能实现上，而不涉及某些具体元器件的设计。不知道这话说得对不对）。而且，也许同时研究传感器也会成为必要。很多重要的传感器国内还没有呢。