单片机是如何从入门到放弃的

 

 

 

第一步，做出实体芯片。

单片机一般理解为MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)，包含定时器、ALU(Arithmetic Logic Unit,算术逻辑单元)、内存、寄存器、总线等部分。而普通的意义的单片机还包含GPIO、串口（UART）、DMA、协处理器、ADDA等等。  看懂如下图前置：计算机组成原理，微机原理。
流水线
前置：数字逻辑电路，集成电路设计及其EDA技术，verilog把各个模块细分为寄存器级，比如移位运算器、节拍器、译码器、存储器等。

module minicpu(clk, reset, run, in, cs, pcout, irout, qtop, abus, dbus, out);


 input clk,reset,run;
 input [15:0] in;
 output [1:0] cs;
 output [15:0] irout, qtop, dbus, out;
 output [11:0] pcout, abus;
 wire [15:0] qnext, ramout, aluout;
 reg [11:0] abus;
 reg halt, jump, pcinc, push, pop, thru, qthru, dbus2qtop, dbus2ram, dbus2obuf, ir2dbus, qtop2dbus, alu2dbus, ram2dbus, in2dbus;
 reg pop2, ir2abus, qtop2abus, qnext2abus;
 reg [11:0] pcout, pcnext;
 reg [15:0] out;


 statef statef0(.clk(clk),.reset(reset),.run(run),.halt(halt),.cs(cs));
 stackm stackm0(.clk(clk),.reset(reset),.load(dbus2qtop),.push(push),.pop(pop),.pop2(pop2),.thru(qthru),.d(dbus),.dthru(ramout),.qtop(qtop),.qnext(qnext));
 alu alu0(.a(qtop),.b(qnext),.f(irout[4:0]),.s(aluout));
 dpram #(16,10,1024) dpram0(.clk(clk),.load1(dbus2ram),.addr1(abus),.addr2(pcnext),.d1(dbus),.q1(ramout),.q2(irout));

 

 物理上是这样的然后会调试BUG，看时序。 前置：时序用MODELSIM，综合用QUARTUS II 等等  然后此时才刚刚开始。 继续生成电路网表，时序收敛，如果不对继续返回上述流程继续调试。 前置：Synopsys回顾一下    此时应该生成版图文件，然后根据制造厂商提供的物理器件库进行最后的各种设计规则检查。前置：集成电路版图设计，软件有Cadence:Virtuoso Layout Editor送到代工厂，还要懂元器件前置：半导体物理，半导体器件物理，固体物理，电介质物理，量子力学，热力学与数理统计。根据得到的图表设计版图和工艺流程，大概是这样 前置：集成电路制造然后进行电气测试，电磁测试，最后封装。 前置：集成电路封装技术最后不能忘记出片的时候 焚香沐浴更衣，朝南拜三拜，祈祷不会有大问题。  第二步，设计系统驱动。终于得到了物理上的片子 我们开始写汇编器，编译器。 本质上烧写进ROM的是这样的机器码。汇编器（把汇编语言变成机器码）前置：perl

#!/usr/bin/perl -W
//********
*********//
print "*** LABEL LIST ***
";
foreach $l (sort(keys(%label))){
    printf "%-8s%03X
",$l,$label{$l};
}


$addr=0;
print "
*** MACHINE PROGRAM ***
";
foreach (@source){
    $line = $_;
    s/w+://;
    if(/PUSHIs+(-?d+)/){
       printf "%03X:%04X	$line",$addr++,$MCODE{PUSHI}+($1&0xfff);
    } elsif(/(PUSH|POP|JMP|JZ|JNZ)s+(w+)/){
       printf "%03X:%04X	$line",$addr++,$MCODE{$1}+$label{$2};
    }elsif(/(-?d+)/){
       printf "%03X:%04X	$line",$addr++,$1&0xffff;
    } elsif(/([A-Z]+)/){
       printf "%03X:%04X	$line",$addr++,$MCODE{$1};
    } else {
       print "		$line";
    }
}

 编译器 BISON和FLEX（把高级语言转换成汇编语言）前置：编译原理

%{
#include 
%}
%union {char *s; int n;}
%token  NAME NUMBER
%destructor { free($$); } NAME NUMBER
%token  IF WHILE DO
%type  if0
%token GOTO ELSE INT IN OUT HALT
...
...
%%
int yyerror(char *s){ printf("%s
",s); }
int main(){ yyparse(); }
%{
 #include 
 #include "y.tab.h"
 int n=0;
%}
...
...
while    {yylval.n=++n;return(WHILE);}
[0-9]+       {yylval.s=strdup(yytext);return(NUMBER);}
[a-zA-Z][a-zA-Z0-9]*    {yylval.s=strdup(yytext);return(NAME);}
.            {return(yytext[0]);}
%%
int yywrap(){ return(1);}

 终于可以固化进ROM可以跑程序了，你还需要一段小型的开启代码（bootloader）前置:汇编语言

%{#include %}%union {char *s; int n;}%token  NAME NUMBER%destructor { free($$); } NAME NUMBER%token  IF WHILE DO%type  if0%token GOTO ELSE INT IN OUT HALT......%%int yyerror(char *s){ printf("%s
",s); }int main(){ yyparse(); }%{#include #include "y.tab.h"int n=0;%}......while    {yylval.n=++n;return(WHILE);}[0-9]+       {yylval.s=strdup(yytext);return(NUMBER);}[a-zA-Z][a-zA-Z0-9]*    {yylval.s=strdup(yytext);return(NAME);}.            {return(yytext[0]);}%%int yywrap(){ return(1);}

 然后开始写操作系统
前置：ucos（嵌入式操作系统）
系统宏定义，系统功能配置，系统头文件，初始化文件，调度文件，任务管理文件
系统时间管理文件，信号量文件，邮箱文件，消息队列文件，内存管理文件，系统服务文件，MAIN文件。  写操作系统中的任务
前置：C语言，数据结构，算法导论。

start: JK start
nop
sdal 32
sdah 0
datp
loop:  ting
inl
ting
inh
jend cxcute
nop
jmp loop
inc
excute: call 32
nop
jmp start
nop

 拿着含辛茹苦的板子还需要配置最小系统以及外围器件
前置：PCB设计和制造，电焊等技艺，模电、高频电子线路，信号与系统  如果有信号传输通讯协议
前置：SPI,I2C,CAN，TCP/IP、wifi等等

uint SPI_RW(uint uchar)
{
uint bit_ctr;
for(bit_ctr=0;bit_ctr<8;bit_ctr++) // output 8-bit
     {
    MOSI = (uchar & 0x80);         // output 'uchar', MSB to MOSI
    uchar = (uchar << 1);           // shift next bit into MSB..
    SCK = 1;                      // Set SCK high..
    uchar |= MISO;             // capture current MISO bit
    SCK = 0;                  // ..then set SCK low again
     }
return(uchar);                 // return read uchar
}

 RF天线前置：微波技术，电磁场与电磁波，HFSS，天线技术等等。  以上回答来源：知乎，作者：彭谟威链接：https://www.zhihu.com/question/28580074/answer/93515413  看完这位同学的回答，网友纷纷评论表示：    

化学，光学，半导体物理，等等就光刻胶涂胶的方式就够你研究一辈子了

这是一个人的活吗？  没有一定水平干不了这些的，微电子专业，呵呵

然后再制造出通量电容，回到过去，干死自己
最后一张图是PCB layout还是IC的？  。。。看完我已经不想学单片机了。。手动再见    好吧，短短几分钟，经历了一遍《从入门到放弃》      ︿(￣︶￣)︿不能更详细。。。    

其实，21ic论坛的一位道友曾经尝试过制作51单片机，接下来欣赏网友一路向北lm的制作过程：

设计的电路原理图如下（PDF文件及相关详细资料见点击下方“阅读原文”查看原帖）：PCB设计如下，双面板，10*10以内（打印比较便宜），3D图效果图如下：

板卡功能：1. 板载8个LED  可做流水灯实验。2. 板载4位一体数码管 可做数码管静态 动态显示实验。3. 板载CH340下载芯片，可以通过USB实现一键下载。4. 板载MAX232串口芯片，现在串口下载，串口通讯。5. 板载继电器模块，可实现对大电流大电压的控制。6. 板载蜂鸣器模块，可以作为相关应用的提示。7. 板载1602液晶接口，可以实时显示相关字符数据。8. 板载12864液晶接口，可以实时显示汉子字符数据。9. 板载四颗独立按键，可以实现对一些功能的触发。10. 板载NRF24L01 无线接口，实现无线传输。11.所有IO口引出，方便调试。  几天后，拿到打印后的板子，红色很是喜庆哈。     马不停蹄的焊接，很累啊，这么多贴片测试的过程必然艰辛。

 大功告成，一块板子横空出世，赶紧试试， 板子焊接完成正面图，还算可以。

 

 LED、数码管、蜂鸣器、继电器一切OK，USB CH340 下载电路也OK，使用Max232 DB9串口下载也OK，液晶接口1602 12864 也可以正常显示，基本功能都一切正常这次打板还是比较成功的。趁着这股劲，一鼓作气，多焊机了几块板子，摆一排，成就感爆棚。

 下面是测试功能的一些图，包括1602、12864与oled显示。

▲1602显示

▲12864显示

▲oled显示

 

 

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审核编辑 ：李倩