从业将近十年!手把手教你单片机程序框架

第一节：吴坚鸿谈初学单片机的误区。（1）很难记住繁杂的寄存器？寄存器不用死记硬背，鸿哥我行走江湖多年，连一个寄存器都记不住。需要配置寄存器的时候，直接在网上或者书本上参考别人现成的配置程序是上策，查找芯片数据手册是中策，死记硬背寄存器是最最下策。（2）很难记住繁杂的汇编语言指令？除非是在校学生要应付考试或者少数工作中绕不开汇编，否则学汇编就是浪费时间。鸿哥我行走江湖多年，从来就没有用汇编帮客户做过一个项目。（3）C语言很难学？你不用学指针，你不用学带形参的函数，你不用学结构体，你不用学宏定义，你不用学文件操作，你也不用死记繁琐的数据类型。你只要会：5条指令语句switch语句，ifelse语句，while语句，for语句，=赋值语句。7个运算符+,-,*,/,|,&,!。4个逻辑关系符||,&&,!=,==.3个数据类型unsignedchar，unsignedint，unsignedlong。3个进制相互转化，二进制，十六进制，十进制。1个void函数。1个一维数组code(或const)unsignedchararray[]。那么世界上任何一种逻辑功能的单片机软件你都能做出来。鸿哥我当年刚毕业出来工作的时候才知道可以用C语言开发单片机，一开始只用if语句就把项目做出来了，没有用指针，没有用带形参的函数等复杂的功能。再到后来才慢慢开始用C语言其他的高级功能，但是我发现C语言其他的高级功能，本质上都是用我前面列举出来的最基本功能集合而成，只是书写更加简单方便了一点，编译后的机器码都大同小异。所以不会指针等高级功能你不用自卑，恰恰相反，当你会最简单的几个语句，就把这些高级功能的程序都做出来了，你才发现你对底层了解得更加透切，再学那些高级功能轻而易举。当你裸机跑的程序都能够协调得很好的时候，你才发现所谓高深的操作系统也不过如此，只要给你时间和金钱你也可以写个操作系统来玩玩。（4）很难记住精确时间的计算公式？经常看到时间公式等于晶振，时钟周期，执行指令次数他们之间的乘除关系式。鸿哥我认为这些都是浮云，不用纠结也不用去记，大概了解一下就可以了。不管你对公式掌握得有多精确，你都不可能做出非常精确的时间。想用单片机做一个非常精确的时间这种想法一开始就是错的，不可能的。真想做一个比较精确的时间，应该用外围时钟芯片或者FPGA和CPLD，而不是单片机。（5）很难记住繁杂的各种通信协议？什么IIC,SPI,232串口通讯，CAN,USB等等。这些都是浮云，你不用记那么多，你只要理解两种通讯方式就够了，那就是串行通讯方式和并行通讯方式。不管世界上有多少种通讯协议，物理世界上只有这两种通讯方式，其他各种名称的通讯协议都基于此两种方式演变而来。（6）很难写短小精悍的程序？初学者不要纠结于此。做项目开发，程序容量不是刻意追求的目标，程序多一点少一点没关系，现在大容量的单片机品种非常多，容量不会是寸土寸金的事情，我们更加要关注程序的运行效率，可读性和可修改性。既然鸿哥列出了那么多误区，那么什么才是初学者关注的核心？预知详情，请听下回分解----delay()延时实现LED灯的闪烁。第二节：delay()延时实现LED灯的闪烁。开场白：上一节鸿哥列出了初学者六大误区，到底什么才是初学者关注的核心？那就是裸机奔跑的程序结构。一个好的程序结构，本身就是一个微型的多任务操作系统。鸿哥教给大家的就是如何编写这个简单的操作系统。在main函数循环中用switch语句实现多任务并行处理的任务切换，再外加一个定时器中断，这两者的结合就是鸿哥多年来所有实战项目的核心。鸿哥的程序结构看似简单，实际上就是那么简单。大家不用着急，本篇连载文章现在才正式开始，这一节我要教会大家两个知识点：第一点：鸿哥首次提出的“三区一线”理论。此理论把程序代码分成三个区，一个延时分割线。第二点：delay()延时的用途。（1）硬件平台：基于朱兆祺51单片机学习板。（2）实现功能：让一个LED闪烁。（3）源代码讲解如下：#includeREG52.Hvoidinitial_myself();voidinitial_peripheral();voiddelay_short(unsignedintuiDelayshort);voiddelay_long(unsignedintuiDelaylong);voidled_flicker();/*注释一：*吴坚鸿个人的命名风格:凡是输出后缀都是_dr,凡是输入后缀都是_sr。*dr代表drive驱动，sr代表sensor感应器*/sbitled_dr=P3^5;voidmain()//学习要点：深刻理解鸿哥首次提出的三区一线理论{/*注释二：*initial_myself()函数属于鸿哥三区一线理论的第一区，*专门用来初始化单片机自己的寄存器以及个别外围要求响应速度快的输出设备，*防止刚上电之后，由于输出IO口电平状态不确定而导致外围设备误动作，*比如继电器的误动作等等。*/initial_myself();/*注释三：*此处的delay_long()延时函数属于第一区与第二区的分割线，*延时时间一般是0.3秒到2秒之间，等待外围芯片和模块上电稳定。*比如液晶模块，AT24C02存储芯片，DS1302时钟芯片，*这类芯片有个特点，一般都是跟单片机进行串口或并口通讯的，*并且不要求上电立即处理的。*/delay_long(100);/*注释四：*initial_peripheral()函数属于鸿哥三区一线理论的第二区，*专门用来初始化不要求上电立即处理的外围芯片和模块.*比如液晶模块，AT24C02存储芯片，DS1302时钟芯片。*本程序基于朱兆祺51单片机学习板。*/initial_peripheral();/*注释五：*while(1){}主函数循环区属于鸿哥三区一线理论的第三区，*专门用来编写被循环扫描到的非中断应用程序*/while(1){led_flicker();//LED闪烁应用程序}}voidled_flicker()//LED闪烁应用程序{led_dr=1;//LED亮delay_short(50000);//延时50000个空指令的时间/*注释六：*delay_long(100)延时50000个空指令的时间，因为内嵌了一个500次的for循环*/led_dr=0;//LED灭delay_long(100);//延时50000个空指令的时间}/*注释七：*delay_short(unsignedintuiDelayShort)是小延时函数，*专门用在时序驱动的小延时，一般uiDelayShort的数值取10左右，*最大一般也不超过100.本例为了解释此函数的特点，取值范围超过100。*此函数的特点是时间的细分度高，延时时间不宜过长。uiDelayShort数值*的大小就代表里面执行了多少条空指令的时间。数值越大，延时越长。*时间精度不要刻意去计算，感觉差不多就行。*/voiddelay_short(unsignedintuiDelayShort){unsignedinti;for(i=0;iuiDelayShort;i++){;//一个分号相当于执行一条空语句}}/*注释八：*delay_long(unsignedintuiDelayLong)是大延时函数，*专门用在上电初始化的大延时，*此函数的特点是能实现比较长时间的延时，细分度取决于内嵌for循环的次数，*uiDelayLong的数值的大小就代表里面执行了多少次500条空指令的时间。*数值越大，延时越长。时间精度不要刻意去计算，感觉差不多就行。*/voiddelay_long(unsignedintuiDelayLong){unsignedinti;unsignedintj;for(i=0;iuiDelayLong;i++){for(j=0;j500;j++)//内嵌循环的空指令数量{;//一个分号相当于执行一条空语句}}}voidinitial_myself()//初始化单片机{led_dr=0;//LED灭}voidinitial_peripheral()//初始化外围{;//本例为空}总结陈词：鸿哥首次提出的“三区一线”理论概况了各种项目程序的基本分区。我后续的程序就按此分区编写。Delay()函数的长延时适用在上电初始化。Delay()函数的短延时适用在驱动时序的脉冲延时，此时的时间不能太长，本例中暂时没有列出这方面的例子，在后面的章节中会提到。在本例源代码中，在led_flicker()闪烁应用程序里用到的两个延时delay，它们的延时时间都太长了，在实战项目中肯定不能用这种延时，因为消耗的时间太长了，其它任务根本没有机会执行。那怎么办呢？我们应该如何改善？欲知详情，请听下回分解-----累计主循环次数使LED灯闪烁。第三节：累计主循环次数使LED灯闪烁。开场白：上一节鸿哥提到delay()延时函数消耗的时间太长了，其它任务根本没有机会执行，我们该怎么改善？本节教大家利用累计主循环次数的方法来解决这个问题。这一节要教会大家两个知识点：第一点：利用累计主循环次数的方法实现时间延时第二点：switch核心语句之初体验。鸿哥所有的实战项目都是基于switch语句实现多任务并行处理。（1）硬件平台：基于朱兆祺51单片机学习板。（2）实现功能：让一个LED闪烁。（3）源代码讲解如下：#includeREG52.H/*注释一：*const_time_level是统计循环次数的设定上限，数值越大，LED延时的时间越久*/#defineconst_time_level10000voidinitial_myself();voidinitial_peripheral();voiddelay_long(unsignedintuiDelaylong);voidled_flicker();sbitled_dr=P3^5;/*注释二：*吴坚鸿个人的命名风格:凡是switch语句里面的步骤变量后缀都是Step.*前缀带uc,ui,ul分别表示此变量是unsignedchar,unsignedint,unsignedlong.*/unsignedcharucLedStep=0;//步骤变量unsignedintuiTimeCnt=0;//统计循环次数的延时计数器voidmain(){initial_myself();delay_long(100);initial_peripheral();while(1){led_flicker();}}voidled_flicker()////第三区LED闪烁应用程序{switch(ucLedStep){case0:/*注释三：*uiTimeCnt累加循环次数，只有当它的次数大于或等于设定上限const_time_level时，*才会去改变LED灯的状态，否则CPU退出led_flicker()任务，继续快速扫描其他的任务，*这样的程序结构就可以达到多任务并行处理的目的。*本程序基于朱兆祺51单片机学习板*/uiTimeCnt++;//累加循环次数，if(uiTimeCnt=const_time_level)//时间到{uiTimeCnt=0;//时间计数器清零led_dr=1;//让LED亮ucLedStep=1;//切换到下一个步骤}break;case1:uiTimeCnt++;//累加循环次数，if(uiTimeCnt=const_time_level)//时间到{uiTimeCnt=0;//时间计数器清零led_dr=0;//让LED灭ucLedStep=0;//返回到上一个步骤}break;}}voiddelay_long(unsignedintuiDelayLong){unsignedinti;unsignedintj;for(i=0;iuiDelayLong;i++){for(j=0;j500;j++)//内嵌循环的空指令数量{;//一个分号相当于执行一条空语句}}}voidinitial_myself()//第一区初始化单片