談?wù)勀銓?duì)單片機(jī)的認(rèn)識(shí)？

從大一的時(shí)候在大學(xué)圖書(shū)館看到關(guān)于AVR單片機(jī)的書(shū)籍，到參加競(jìng)賽、工作，我和單片機(jī)已經(jīng)打了六七年的交道了吧。其間我都是在做產(chǎn)品的軟件開(kāi)發(fā)，與硬件工程師合作，根據(jù)需求選擇合適的單片機(jī)型號(hào)和外圍器件，完成代碼編寫(xiě)。積累了一點(diǎn)對(duì)單片機(jī)選型、特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)。

所以這篇想談?wù)勱P(guān)于單片機(jī)特點(diǎn)和選型。

單片機(jī)

MCU，微處理器，他有很多名字，但是我還是喜歡叫他單片機(jī)，因?yàn)樗褪菃螁蔚囊黄?，沒(méi)什么其他的模塊，一片里面就集成了CPU，RAM、ROM等，馮·諾依曼必有的結(jié)構(gòu)單元。只要外部給他晶振，給他電源，他就能像計(jì)算機(jī)一樣工作起來(lái)。高級(jí)一點(diǎn)的單片機(jī)內(nèi)部RC就能起振，外部晶振都可以免去，只要外部給個(gè)穩(wěn)定的3.3V，就可以工作。

單片機(jī)設(shè)備做的可以有多小？看到老外玩的蚊子飛機(jī)，就知道了，大學(xué)的時(shí)候非常的震驚，也是這樣，讓我對(duì)飛行器著迷不已。

聽(tīng)過(guò)一個(gè)趣聞，就是為什么一個(gè)字節(jié)是8個(gè)BIT，而不是12個(gè)？據(jù)說(shuō)是最早的芯片，因?yàn)楣に囅拗屏耍荒苡邪藗€(gè)引腳，想要更多的引腳怎么辦，多用幾個(gè)八腳芯片就好了，于是1個(gè)字節(jié)對(duì)應(yīng)一個(gè)芯片，一個(gè)芯片的八個(gè)腳對(duì)應(yīng)八個(gè)比特就順理成章了。

計(jì)算機(jī)的技術(shù)從來(lái)都是往兩個(gè)方向發(fā)展的，一個(gè)是計(jì)算速度快，資源多，同時(shí)可處理的事件多，相對(duì)應(yīng)的，功耗大，體積大。一個(gè)就是計(jì)算速度慢，資源少，但是價(jià)格低廉，體積小，功耗低。

前者所發(fā)展而來(lái)的就是咱們的計(jì)算機(jī)，WINDOWS\LINUX操作系統(tǒng)，后者就是單片機(jī)系統(tǒng)了，各種嵌入式操作系統(tǒng)。手機(jī)的范疇有點(diǎn)迷了，我還是愿意把手機(jī)放在單片機(jī)系統(tǒng)這個(gè)層面來(lái)看。

在從業(yè)人數(shù)規(guī)模來(lái)看，前者發(fā)展出來(lái)的計(jì)算機(jī)，軟件https://www.52fb.cn帶動(dòng)了多少人的就業(yè)，我們把這從事這職業(yè)的人叫做“碼農(nóng)”，他們的工作就是在前人對(duì)計(jì)算機(jī)一層一層又一層的封裝下，進(jìn)行針對(duì)應(yīng)用的開(kāi)發(fā)。頂層軟件層的開(kāi)發(fā)需要，促成JAVA、C#、PYTHON這樣的語(yǔ)言出現(xiàn)，這些語(yǔ)言本身不涉及底層，只是調(diào)用底層的接口函數(shù)。顯而易見(jiàn)的，想通過(guò)JAVA讓計(jì)算機(jī)主板發(fā)出一個(gè)方波信號(hào)出來(lái)，是何等困難，但對(duì)應(yīng)的是用JAVA在通用電腦屏幕上顯示一串?dāng)?shù)字是何等的簡(jiǎn)單。

后者單片機(jī)，開(kāi)發(fā)的人數(shù)就不如通用計(jì)算機(jī)了，單片機(jī)資源少，可用的“輪子”少，啥玩意都需要自己自力更生。能快速的發(fā)出方波，如果有DDS芯片的話(huà)，可以調(diào)制出正弦波，等等通用主機(jī)模塊做不到的功能。更加的自定義！缺陷的話(huà)，顯而易見(jiàn)的，想通過(guò)單片機(jī)在屏幕上顯示一串HELLO WORLD字符，那得是進(jìn)階的人才能做到的咯！

所以單片機(jī)軟件開(kāi)發(fā)不是“純軟件”開(kāi)發(fā)，也需要對(duì)硬件有相當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)，對(duì)數(shù)字電路、模擬電路也要了解才行。這一行門(mén)檻高，很難速成，一定是慢慢積累~

是否“裸奔”

裸奔，顧名思義就是單片機(jī)穿不穿衣服？衣服是啥，操作系統(tǒng)唄！

選單片機(jī)的時(shí)候，根據(jù)需求不同，首先要選此單片機(jī)是否需要跑操作系統(tǒng)，還是裸奔。

· 當(dāng)需要用復(fù)雜協(xié)議棧的時(shí)候，操作系統(tǒng)變得非常有用。

例如，希望咱們的單片機(jī)可以連互聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)網(wǎng)線聯(lián)網(wǎng)，或者通過(guò)WIFI信號(hào)聯(lián)網(wǎng)，那么多半需要運(yùn)行操作系統(tǒng)，如果不跑操作系統(tǒng)也行，但是工作量很大，不穩(wěn)定。

工程師需要比方案，咱們比比方案。

1 、開(kāi)源的RTOS幾乎都提供TCP/IP協(xié)議棧，社區(qū)的開(kāi)源代碼經(jīng)過(guò)很多人，很多年的穩(wěn)定運(yùn)行。

2、自己寫(xiě)TCP/IP協(xié)議棧，嵌入到裸奔工程中，穩(wěn)定性未知，BUG數(shù)量未知。

兩個(gè)方案肯定選擇前者，筆者自己試過(guò)在ENC28J60網(wǎng)卡芯片上自己硬剛協(xié)議棧，其中艱難不言而喻，到最后還是妥協(xié)選擇開(kāi)源社區(qū)。

·當(dāng)需要運(yùn)行多個(gè)復(fù)雜任務(wù)的時(shí)候，操作系統(tǒng)很有用

操作系統(tǒng)提供TASK機(jī)制，消息管理機(jī)制，如果上位機(jī)https://www.52fb.cn經(jīng)驗(yàn)的人，對(duì)線程會(huì)有很深刻的理解，不同的TASK就是不同的線程。有了TASK機(jī)制，對(duì)任務(wù)的管理就會(huì)方便的多。好像安卓系統(tǒng)運(yùn)行起來(lái)了，咱們可以用JAVA為他隨時(shí)增加新功能，下個(gè)APK包，安裝就好了，對(duì)吧。

什么時(shí)候，我會(huì)選擇裸奔單片機(jī)？

裸奔有裸奔的好處，筆者怕黑。認(rèn)為“上位機(jī)”開(kāi)發(fā)人員之所以天天加班，有干不完的事，改不完的BUG，最大的原因就是“黑”。黑盒子太多了。黑盒子指的是一個(gè)程序塊，這個(gè)程序塊你壓根不知道他是怎么實(shí)現(xiàn)的，你只知道他提供什么功能，至于自己是不是正確的調(diào)用了黑盒子的接口，你只能通過(guò)文檔去看，然后就不斷不斷的試錯(cuò)，效率極低。所以很多時(shí)候大神上位機(jī)開(kāi)發(fā)人員，是對(duì)黑盒子（某語(yǔ)言提供的對(duì)象、方法）有深刻掌握的人！

裸奔的單片機(jī)不一樣，如果你愿意，啟動(dòng)時(shí)的匯編代碼都可以自己寫(xiě)，配置好時(shí)鐘，配置好各樣的寄存器，所有的代碼都是你自己寫(xiě)的，出了問(wèn)題自己找，自己的代碼還找不出原因，那就廢了。如果你覺(jué)得C語(yǔ)言也是黑盒子，為了躲避C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)者給你留的坑，你甚至可以用匯編寫(xiě)代碼，當(dāng)然這個(gè)我不推薦了，C語(yǔ)言很棒，bug很少。裸奔開(kāi)發(fā)，你眼前唯一的黑盒子就是硬件是如何實(shí)現(xiàn)的，也只有硬件能坑你一把。

不言而喻，裸奔的單片機(jī)代碼，雖然簡(jiǎn)單，但是所能做的功能也會(huì)有局限。

裸奔的話(huà)，聯(lián)網(wǎng)什么的別想了。

所以如果需求比較簡(jiǎn)單，一定裸奔，需求困難，就跑操作系統(tǒng)。

什么單片機(jī)支持操作系統(tǒng)？

理論上，只要ROM/RAM資源足夠，所有的單片機(jī)都可以執(zhí)行嵌入式操作系統(tǒng)，但是，不是所有人都有移植操作系統(tǒng)的能力。

新手還是得靠廠家?guī)湍阋浦膊僮飨到y(tǒng)，所以選單片機(jī)的時(shí)候，得問(wèn)一下，上網(wǎng)查一下，它支持哪些操作系統(tǒng)？

以TI的 CC2640為例，這玩意支持TI自家的嵌入式操作系統(tǒng) TI-RTOS，好用！

裸奔的話(huà)，所有單片機(jī)都能裸奔，畢竟不穿衣服誰(shuí)不會(huì)啊~

溫度特性

注意要看設(shè)計(jì)產(chǎn)品的工作溫度區(qū)間，是民用級(jí)，還是軍工級(jí)，有些單片機(jī)芯片高低溫實(shí)驗(yàn)過(guò)不了的，會(huì)出現(xiàn)代碼起飛，內(nèi)部FLASH莫名丟幾個(gè)等這些問(wèn)題，不要等代碼寫(xiě)好，送去拿證了，過(guò)不了高低溫，被老板罵~

低功耗特性

芯片是否有較好的休眠模式，老牌的芯片廠家都非常注重硬件低功耗模式，提出了各種各樣的睡眠方式，TI就是把低功耗做的很好的廠家。如果是設(shè)計(jì)電池供電的產(chǎn)品，一定要考慮低功耗。低功耗更多需要代碼去優(yōu)化，這看一個(gè)軟件工程師的水平~

一個(gè)紐扣電池，產(chǎn)品用一年，那就太牛了！

開(kāi)發(fā)環(huán)境

喜歡IAR還是MDK？筆者喜歡IAR多一點(diǎn)，感覺(jué)界面很硬朗，MDK的話(huà)顯得像是在寫(xiě)上位機(jī)軟件~CORTEX Mx系列的單片機(jī)多半都是用MDK開(kāi)發(fā)的，STM32算是明星級(jí)產(chǎn)品了。TI的產(chǎn)品大多是用IAR。所以哪個(gè)開(kāi)發(fā)環(huán)境你更熟悉，也可以作為考慮范疇。

芯片是否冷門(mén)？

STM32的技術(shù)支持是真的多，資料滿(mǎn)天飛，所以如果對(duì)自己讀DATASHEET的能力有所懷疑的話(huà)，一定要選類(lèi)似STM32這樣的popular芯片。

選冷門(mén)芯片是對(duì)自己的很大挑戰(zhàn)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)百度問(wèn)題幾乎沒(méi)人答，你得寫(xiě)英文e-mail給原廠工程師，滿(mǎn)心歡喜克服語(yǔ)言困難寫(xiě)完，他也不會(huì)理你。你得翻墻去國(guó)外論壇找資料。但是一旦你開(kāi)發(fā)好，你會(huì)成就感爆棚，也會(huì)覺(jué)得，單片機(jī)不過(guò)如此~然后寫(xiě)一些關(guān)于這個(gè)芯片的CSDN文章，幫助建設(shè)社區(qū)！

學(xué)生的話(huà)可以推薦嘗試嘗試，工作的就算了，都996了別升級(jí)007咯~

最近的狀態(tài)

大學(xué)的時(shí)候，對(duì)單片機(jī)，對(duì)飛行器的熱情，我都在年復(fù)一年，日復(fù)一日的工作中慢慢淡去了。現(xiàn)在我唯一想的就是努力把產(chǎn)品做好，賣(mài)到世界的各個(gè)角落，這也算change world的一種方式吧~嘿嘿，自己給自己熬點(diǎn)雞湯，愿明天會(huì)好~

分享的這些，若是有用的話(huà)，點(diǎn)個(gè)贊唄~