51单片机如何进阶呢

问题

事情是这样的，他在本科时期已经有相应的单片机开发经验，做过简单的项目，流水灯，倒计时，红绿灯，后面该如何提高呢？

首先我感觉得给进阶下一个定义，也就是明确也学习目标，怎么样才算进阶？我掌握哪些东西，可以独立完成哪些开发任务，才算达到了进阶的目的呢？

如果单纯是单片机开发的进阶？

我认为入门的阶段是这样的：

如果刚开始以51单片机起步，能基于开发板做简单的项目，比如搞个流水灯，再复杂点会做电子万年历（DS1302+LCD1602）就挺不错了；

如果一开始就上STM32了，那么能在常用的STM32开发板上做一些功能，实现一些小的功能，或者能用CubeMX配置和初始化代码，然后做一些项目；

我认为的进阶是这样的，需要掌握这些；

首先我觉得硬件设计是必要的，能根据需求，进行硬件开发，进行原理图设计，PCB的Layout，绘制简单的双层PCB板；

在进行硬件设计的过程中，可以试着抄一下已经开源的原理图，或者一般集成电路的DataSheet中都有相应的参考电路，根据这些参考电路进行原理图设计，后面可能会进行一些修改，在新的改版中进行修改即可。

焊接技能，如果有最好了，没有的话，可以在PCB打样的时候找厂家进行贴片，配套服务还是很不错的，节省了时间成本；

样板到了之后，就要动手对板子进行调试了，这时候会比较复杂，配套的技能包，比如示波器如何使用？如何捕获波形？如何使用万用表？有时候问题会比较玄乎，感觉可能在硬件上，又感觉在软件上，这里建议最好有一个方案验证板（至少保证硬件没问题）；

最后是编写安全可靠的代码，当然如果移植性好，代码框架好最好了；

之前也有朋友问我，自己想做一些DIY项目，软硬件都自己设计，该如何学习？他是搞互联网专业的，做嵌入式单纯是爱好，享受生命在于折腾的快乐而已；

硬件设计

新手建议使用Altium Designer，教程比较多，国产软件立创EDA也不错，开源的KiCad也可以使用，选一款就行，软件都大同小异，不要在纠结选择哪一款软件上而浪费时间，我个人建议使用Altium Designer，下面简称AD；

网上有很多免费的教程，可以去搜一下，看完教程一定要自己尝试着设计一个电路，可以简单一点，设计一个单片机的最小系统。

软件设计

单片机的编程开发是必须要掌握C语言的，汇编语言可以简单能读懂就行，调试的时候能简单看懂反汇编就行，所以要把主要精力放在C语言上，其实，初期C语言会常用的语法：

循环：for，while

分支：if else，switch

就可以做很多事情了，但是后面还需要进阶，因为写出健壮高效，可复用，可移植的程序，只会这些还远远不够。

好了，我们学习了C语言是为了开发单片机的，是要直接对硬件进行操作，直接操作单片机上的外设寄存器，所以

这里以STM32举例，通常我们需要熟悉常用的接口和协议，和一些常用的外设，后面你会发现，不论是什么厂家的单片机，其实都大同小异；

比较常用的，我们会遇到GPIO，TIM定时器，systick，UART，I2C，SPI，CAN等；

一般来说，像STM32这种硬件平台，前期使用的人很多，网络资源非常丰富，很多时候会Ctrl+C和Ctrl+V就行了，另外ST提供了cubeMX这种工具，初始化根本不需要人为干预，但是有时候过于依赖工具，往往会被工具反噬，我就遇到过用cubeMX配置代码，遇到问题一脸懵逼，不知道如何下手的朋友。

当然我不是提倡大家穿着新鞋走老路，因为时代在发展，不能还一个寄存器一个寄存器去手撸，不过这时候，需要对底层有一个更全面的认识了，从单片机内核架构层面去理解，这需要学习其他的体系知识了，比如地址总线，数据总线，ARM的架构，外设是如何CPU进行数据交换的等等；

比如今年缺芯严重，不得不进行国产替代，不吹不黑，今年换了几款国产的MCU，资料不太完善，也没有太多参考的Demo，后来使用固件库的时候发现了几处BUG，最后还是得靠自己参考开发手册排查错误。

言归正传，我们要学会去官网找资料，有很多应用方案，芯片的开发手册UM（ user manual），自己搭建开发环境，然后找到相应的芯片的固件库，这些都能自力更生，就非常不错了。

最后

这篇文章里我简单地聊了一下如何进行单片机进阶，个人认为需要硬件设计和软件设计两部分；

硬件设计；

软件设计；

如果详细展开，每个部分都有很多东西可以学习的，其实感觉最初能做简单的PCB，然后在这硬件基础上进行相应的软件开发，就已经达到了一个进阶的目的，后续需要的是不断在项目中进行提高，可以不断积累硬件方面的经验，另外还需要系统地学习基础知识，比如计算机系统（微机原理），C语言，数据结构等，软件部分可以多看一下开源的优秀项目，学习他们的设计思想，这样会提高得很快。

审核编辑：刘清