如何学习单片机编程开发

发布者:清新自然最新更新时间:2015-03-18 来源: diangon关键字:单片机  编程开发 手机看文章 扫描二维码
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  在错误的道路上日夜兼程,最终也无法成功。因此,方法和思路绝对是第一重要的。一些学技术的同学,往往看到这类章节会直接跳过去,因为大多数类似章节都是废话连篇。但是,今天在这里我可以很负责任的告诉你,本章节讲到的学习单片机的方法,都是我们学习单片机的无数经验和教训总结出来的瑰宝。因为我们披荆斩棘,开辟了道路,所以可以告诉你路在何方;也因为我们摸过烧红的铁块,烫了手,所以可以把教训告诉你。希望各位都能站在我们的肩膀上,成为巨人。
  1、学什么单片机
  单片机的型号那么多,如何选取一款合适的进行学习?如果身边有比较便利的学习单片机的条件,有什么条件就学习什么型号。比如,你所在的公司刚好用到某个型号单片机,那么就方便多了。开发板不用购买,直接用公司现成的板子,指导老师到处是,公司的工程师,只要你耐心虚心的不耻上问,相信他们都会帮你解答问题。如果你跟着学习的导师,正在使用某个型号开发产品,那么同样的道理,你也会有得天独厚的优势,直接跟着学就行了。其实单片机型号虽然多,但是用法大同小异,学会一种,再上手其他的就很快了。
  如果你这些条件都没有,那就跟着我学吧,我建议你学习51单片机。为什么呢?现在单片机种类和型号非常多,每个型号都有一定的市场份额,但是哪个型号也没有早期51单片机那般的风光和火爆,虽然现在地位不是那么高了,但是因为51单片机资料非常多,大家学起来有很多可以参考的东西,所以上手肯定比其他型号的要快一些。如果你学习稍微偏门的单片机,可能一个简单的软件问题就要折腾你好长时间,不仅仅浪费了你的学习时间,更重要的是打击你学习单片机的信心。
  那是不是我们每个单片机都要学习一遍呢?答案当然是否定的。大家跟着我来学习51单片机,必须得跟着学会举一反三和融会贯通的能力。单片机型号那么多,挨个学下来估计头发白了也学不完,所以大家跟着我学51单片机,不能仅仅当做51来学习,更重要的是要当做单片机来学,要通过我们的这个教程,把所有的单片机的内部资源都搞清楚弄明白,每个内部模块的用法理解透彻,这样当你遇到一个从没有用过的单片机,也就知道如何下手去应用开发了。
  2、如何学习单片机
  前边提到过,单片机是一门实用技术,我们学习它已经不是为了应付考试了,我给大家总结了单片机的学习方法是:一个要领,四个步骤。
  学习单片机的要领就是:在实践中成长,In Doing We Learn!
  学射箭,你得去拉弓,整天只摆造型肯定不行;学游泳,你得下水扑腾,整天在岸上做模仿活动不行;学开车,你得坐车上去开,坐沙发上肯定学不会。同样的道理,学单片机,整天盯着单片机看肯定不行,你也必须得亲自动手去练。
  没有不下水就学会游泳成为游泳健将的,没有不到车上练就能成为赛车手的,这点大家都清楚,可为什么总是那么多人学单片机的时候,总是要抱着一本书看呢。第一,我们小学中学甚至大学的学习模式都是如此,学什么东西主要都是靠看书;第二,很多人想实践不太清楚该怎么去实践。
  不是不让大家看书,而是看了一点以后,要马上去实践验证,然后再回头结合实践的结果,理解书上的内容。从这个地方,大家要得出一个结论来,就是在学实际技术过程中,和应付考试不同,书上的内容不需要你去硬性记忆,书是用来查的,不是用来记忆的。遇到问题,你学会翻书,知道该去哪里找,找到相关知识点,分析明白,领悟透彻即可,包括咱这本书也是一样,大家先看完一节课,然后马上就把这节课相应的实验做了,做实验的过程中,哪里有不懂的问题,随时翻阅书籍查找,再实验,再查找,反反复复的过程就可以把本节课的内容掌握。
  下面,就是我总结的跟着我学习单片机的四个步骤。
  第一步,鹦鹉学舌。
  刚出生的孩子叫“爸爸”“妈妈”的时候,他甚至不知道“爸爸”“妈妈”是什么意思,更不会理解这些声音是什么意思,但是我们带着孩子见到他爸爸就让他喊“爸爸”,见到妈妈就让他喊“妈妈”,见到爷爷就喊“爷爷”……慢慢的你会发现,次数多了,孩子就知道谁是爸爸,谁是妈妈,谁是爷爷,谁是奶奶了。
  大家刚开始接触单片机的时候,也属于单片机行业的新生儿。单片机的样子,单片机外围的各种器件,单片机内部的各种结构,单片机用C语言的编程方法,初学者可能都没有见过。没关系,有些概念和方法你不理解也没有关系,甚至不需要你理解,你只需要跟着我去鹦鹉学舌式学习,第一遍学习某一节课的内容时,对于程序,大家就可以完全跟着抄下来,甚至抄两三遍,过一段你会发现,好多东西你也认识了,好多概念你慢慢的也理解清楚了,你也能大概看懂别人的小程序了,切忌觉得自己看会了,而简单复制粘贴。
  第二步,照葫芦画瓢。
  很多同学学习的时候喜欢看,看我做的视频,看我写的程序,甚至看别人的程序,都能看懂,觉得自己就会了,等到自己写程序的时候,感觉就是老鼠啃天,不知道从哪里下手了,这是初学者很容易犯的“眼高手低”这样一个毛病,所以第二步的内容就非常重要了。
  我的要求是,每一位同学,在学完了当前课的内容,把第一步顺利完成以后,然后关掉视频教程,关掉源代码,自己通过看电路图和查找非源代码的其他任何资料,把当节课我写的程序代码重新默写出来,边写边多少理解那么一点点,不是纯粹的背诵,应该说是背诵加理解的结合体。甚至学过几节课以后,可以回头把前边曾经这样实现过的课程,再按照这种方法做一遍。千万不要认为这一步没必要,这一步是你能否学会单片机的一个关键步骤,在学完本教程之前,每一课内容都要这样做,如果每一个程序你都能够完美的完成,那么可以说,当节课的内容,百分之七八十你已经掌握了。
  第三步,他山之石可以攻玉。
  单片机技术的最大特点就是可以通过修改程序来实现不同的功能,因此举一反三的能力就必不可少了。每一节课的例程后边,我一般都会布置一两个作业,大家尽量去独立完成这个作业。在完成这个作业的过程中,都可以参考我的程序思路,在这个基础上通过动脑思考去构建你自己的程序框架,最终将程序完成。
  在我们工程师实际产品研发的时候,很多种情况下也是如此。比如一个产品,我们如果从0开始着手的话,可能会走很多弯路,所以我们通常的做法是寻找购买同类几款产品,然后先研究他们的各自优缺点,学习他们的长处,然后在同类产品基础上在来设计我们的产品,这就是他山之石可以攻玉。
  初学者在学习的时候,往往遇到的问题很多,你应该想到,你遇到的问题,可能前辈们早就遇到过了,所以遇到问题后,不要慌张,首先利用谷歌或者百度这些搜索引擎搜索一下,要做什么新东西,先去网上找找相关资料了解一下,不管是编程还是硬件设计,多参考参考别人的东西,只要把别人的东西分析明白了,自己用起来,就可以成为自己的知识了。
  第四步,理论实践结合,温故知新。
  当大家把所有的课程都按照前边三步完成后,这个时候不妨把书打开,看看书,通过自己实战的经验,再看书的时候,很多知识点会有一种恍然大悟的感觉。甚至视频教程,书籍,都可以反复看两遍,可能有的知识点当时学习的时候不明白,过了一段时间,回过头来再学习的时候,一下就明白了。
  3、单片机学习的准备工作
  第一、足够的信心、恒心和耐心。
  有同学问过我,单片机这门技术难不难。我觉得这个问题得从两个方面去分析。
  首先,我们从战略上藐视它。那么多同学跟着老师学一段时间就可以做出来小车,超声波测距,甚至做出来机器人,似乎很拽的样子。那他们又不是三头六臂,我们也没有什么做不了的道理。实际上要说技术,其实就是一层窗户纸,表面看不透彻,感觉特别神秘,实际只要你稍微一努力就可以捅破它,夸张点说,单片机的逻辑上的关系,只有小学的水平,简单的很。正所谓会者不难,难者不会,大家不懂这个东西,看起来感觉很神秘。所以大家只要认真踏实坚持学下去,肯定能学好这么技术。
  其次呢,我们从战术上要重视它。你说单片机这东西,如果十天八天就学会了,那么这个技术还能值钱吗?我可以这样去表达,如果一个技术很简单就被学会,那么很多人都会的这个技术,肯定也没什么前途和钱途。那究竟多久能学会呢?我给大家制定的学习方案,根据每个人的基础不同,平均每天要拿出2个小时以上的学习时间,大概一到三个月可以入门。入门的概念是给你一个单片机开发任务,你起码知道努力的方向和解决问题的方法了。技术这东西,关键是坚持做下去,有恒心和耐心,如果长时间不用的话,肯定还会生疏。所以要想成为单片机高手,起码需要一年左右的单片机开发的历练才行。成为单片机高手的概念就是你自己可以从头根据自己的想法,去设计一个电路,根据需要的功能编写代码,做一个产品出来。
  第二、教材和教程。
  要学习单片机这门技术,良好的教材和教程必不可少。单片机方面,大家可以直接学习我们这本《手把手教你学单片机--51单片机C语言开发》,我们也有精心制作了《手把手教你学单片机》视频教程和《单片机高手之路》视频教程,并且后期会进行不定期更新。本着开源、共享的理念,我们的视频教程和电子教程都是免费开放的,大家可以到我们的网站www.kingst.org找到下载链接,如果有条件,也可以购买我们一般纸质教材,纸质书籍查阅起来比视频教程和电子教程更方便。另外,因为我们做单片机开发使用的是C语言,所以最好能有一本纯C语言教材,我们学到一些C语言语法性质的问题的时候,大家可以方便查阅,或者你可以直接把相关语法问题通过百度和谷歌等搜索一下也可以。
  第三、电脑一台,单片机开发板一块。
  电脑呢,是学习单片机必不可少的工具,因为我们编程,查资料都用得到,但是有句题外话说一下,不要把电脑当成游戏机或者影碟机,偶尔玩玩游戏看看电影是可以的,劳逸结合,但是不可沉溺其中,否则还不如不买电脑。
  单片机开发板,这也是必须的。如果还上学,老师实验室有开发板,可以考虑跟老师借一个,或者使用师兄师姐用完的,这样可以省点钱。当然,如果身边有高手,比如辅导老师,会单片机的师兄,在他们的指导下做一个也可以,身边有人指导的话,不懂的问题还可以问他们。如果这些条件不具备,那么可以购买一个,先学习别人的板子设计思路,给自己以后设计电路板打下基础。在这里我推荐一下我们的KST-51开发板,用来配套学习。我不敢说我们的设计是最好的,但是我可以很负责任的说,我们的板子是出自经验丰富的一线工程师之手,其中的设计都是根据实际项目开发的思路进行的,包括整体规划、电路设计、器件布局等等,可以为你今后的项目开发提供一个优质的参考。另外一方面,因为我们的教程是基于我们的开发板做的,所以大家用配套的话可以节省时间,提高学习效率。
  当然,即使不购买我们的开发板,你想学单片机,必须要有一块开发板,不要总去用软件仿真,软件仿真是学不会单片机技术的。经常有同学过来问我,老师我用软件模拟的好用,做了硬件不好用是什么原因。在这里我提一下,如果你上课用这个软件仿真,糊弄老师应付考试可以的,但是实际开发和仿真软件差别太大,如果是学习单片机这门技术,那我只能告诉你,拿起烙铁焊电路,动手写程序,远离仿真软件,靠软件仿真永远学不到真正的技术。[page]

  4、单片机开发软件环境搭建
  单片机开发,首要的两个软件一个是编程软件,一个是下载软件。编程软件我们用Keil  uVision4的51版本,也叫做keil C51,不做过多介绍,先直接讲如何安装。
  1、首先准备KEIL uVision4安装源文件,双击安装文件,弹出安装的欢迎界面,如图1所示。
Keil安装欢迎界面-单片机教程
图1 Keil安装欢迎界面
 
  2、点击“Next”按钮,弹出“License Agreement”对话框,如图2所示,这里显示一些用户安装协议,我们在“I agree to all the terms of the preceding License Agreement”打勾,如图2所示
 “License Agreement”对话框-单片机教程
 图2 “License Agreement”对话框
  3、点击“Next”按钮,弹出“Folder Selection”对话框,如图3所示。这里可以设置安装路径,默认安装路径在“CKeil”文件夹下。点击“Browse”按钮,可以修改安装路径,这里建议大家用默认的安装路径,如果你要修改,也必须使用英文路径,不要使用包含有中文字符的路径。 
 
“Folder Selection”对话框-单片机教程
图3 “Folder Selection”对话框
  4、点击“Next”按钮,弹出“Customer Information”对话框,如图4所示。大家输入用户名、公司名称以及E-mail地址即可。  
用户信息-单片机教程
图4 用户信息
  5、单击“Next”,就会自动安装软件,如图5所示  
安装过程-单片机教程
图5 安装过程
  6、安装完成后,弹出来安装完成对话框,如图6所示,并且出现几个选项,大家刚开始把这几个选项的对号全部去掉就可以了,暂时先不用关注他有什么作用。  
安装完成-单片机教程
图6 安装完成
  7、最后,点击“Finish”,Keil编程软件开发环境就这么装好了。  [page]


  5、Keil基本概况介绍
  首先,打开一个工程项目,如图7所示
工程文件-单片机教程
图7 工程文件
 
  从图7我们可以很轻松的分辨出菜单栏、工具栏、工程管理区、程序代码区和信息输出窗口。这个是Keil4的英文版,网上有一些汉化版本的,我不建议用。即使你的英语不好,使用英文版本的软件也一点问题没有,刚开始大家先跟着我去使用,一共没几个单词,不需要你去翻译,用几次你就记住怎么用了。因为以后做实际开发的时候,大多数软件都是英文版的,如果现在学习的时候一直用中文软件,将来一旦换了其它的英文软件就会慌了,所以从现在开始,我们就慢慢的来熟悉英文软件,将来以后再用到其他英文软件的时候,就可以做到触类旁通、驾轻就熟了。
  Keil软件菜单栏和工具栏的具体细化功能,和字典一样用来备查,所以我把它写到了附录里边,在这里只介绍一点,关于Keil软件里边的字体大小和颜色设置。在Edit-->Configuration-->Colors &Fonts里边,可以进行程序的颜色,字体大小的设置,如图8所示 
字体设置(一) -单片机教程
图8 字体设置(一) 
  因为我们用的是C语言编程,所以我们在Window栏用鼠标选择8051:Editor C Files,然后在右侧Element栏目里可以选择要修改的内容,一般我们平时用到的,只是其中几项而已,比如Text,Text Selection,Number,/*Comment*/,//Comment//,Keyword,String这几项,Keil本身也有默认设置,你如果觉得不是很适合你的感觉,你可以更换一下。
字体设置(二)-单片机教程
图9 字体设置(二)  
   Keil菜单栏和工具栏的详细介绍,和字典一样,是备查的,不需要记住,所以我把它写到了附录里,如果大家对Keil哪个工具哪里有疑问,可以随时到附录里进行查找。

  6、答学生问
  很多同学经常问我一些问题,我把一些典型的,直接写出来给大家看一下,让大家了解这门技术,了解我们这个行业。
  1、单片机学完了能做什么?
  单片机的应用非常广泛,电子,自动化,通信等领域都能用到,至于能做什么,得看你将来以后做什么工作。如同电脑一样,电脑可以用来编程,PS图片,看电影,打游戏,你用电脑做什么是不一定的。但是掌握好这门技术,起码可以让你学会一门工具,为将来从事电子、通信、自动化等领域的工作做好准备。
  2、学单片机的捷径是什么?
  做技术必须得脚踏实地,没有任何捷径,如果说有的话,那我只能告诉你,拳不离手曲不离口,就是最好的捷径,我学习单片机的时候,每天早上8点半进入老师实验室,晚上10点离开实验室,曾经创下连续3个月没有休息日的记录,你如果能这样学的话,那估计很快可以学好这门技术。
  3、学习单片机应该学习什么语言,有没有必要再学习汇编
  相比较来说,汇编语言比较接近单片机的底层,使用汇编语言比较容易理解单片机内部结构。简单的程序,用汇编语言,程序效率也比较高,但是当程序容量达到到几千上万行以后(这时也仅能算个不太小的项目,还远没到大项目的级别),汇编语言在组织结构、修改维护等方面就会成为你的梦魇了,此时时候C语言就有不可替代的优势了。所以实际开发过程中,90%以上的工程师都在用C语言做单片机开发,只有在很低端的应用中或者是特殊要求的场合,才会用汇编语言开发,所以我建议大家还是用C语言开发比较好一些。
  如果现在正好上学学到了汇编语言,我建议认真学一下,学好了肯定有益无害。但是现在如果说想直接快速学单片机技术,那我建议不要去看汇编语言了,直接学C语言就可以了,那些单片机底层的结构什么的,也可以在开发过程中慢慢理解。
  4、学会单片机后能找什么样的工作
  单片机是一个工具,和电脑有点类似但不完全一样,我们学会电脑,可以用来编程,可以用来画图,可以用来PS照片,可以用来看电影.......学会单片机,可以用来做通信技术,做自动控制技术等等,但是单片机本身来说仅仅是一个工具,你在用单片机的时候,慢慢接触多了,会有一个应用方向,你不仅仅要会单片机,也得对这个应用方向熟悉,比如我个人从事过扩频通信技术的算法研究,那么我就要对扩频通信熟悉,然后把这个技术用单片机实现出来,也得会用单片机。当然大家也不用担心,找工作的时候公司对这个方向问题要求也不会很高,懂的话,肯定也会提高自己的竞争力。
  5、学完了这个工资待遇如何
  对于技术来说,技术水平高低直接决定你的工资薪酬。技术如果学的不好,那工作都找不到,更谈不上工资了,而技术做的好的,那工资就会很高。我们不清高,我们需要足以安身立命的薪资报酬,但是我希望的是,一旦你决定从事技术,你不用把过多的精力关注在能挣多少钱上,而应该放在如何把技术提高起来,只要技术水平高,比很多人都厉害,钱自然就找上门了。有一部印度的励志片叫做《三傻大闹宝莱坞》,我推荐做技术的都可以看看,里边有一句经典台词非常适合我们技术人员:追求卓越,成功就会在不经意间追上你。

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