原標題：單片機常用知識的十個小結

1. 單片機的基本結構

• 核心組成：

• ROM：存儲程序代碼（如Flash）。

• RAM：臨時存儲變量（如SRAM）。

• CPU：執行指令，處理數據。

• 存儲器：

• I/O端口：與外部設備通信（如GPIO、UART、SPI、I2C）。

• 定時器/計數器：實現定時、PWM輸出、頻率測量。

• 中斷系統：快速響應外部事件（如按鍵、定時器溢出）。

2. 開發流程與工具鏈

• 開發流程：
  需求分析 → 硬件選型 → 代碼編寫 → 編譯調試 → 燒錄測試。

• 常用工具：

• 編譯器：Keil、IAR、GCC。

• 調試工具：J-Link、ST-Link、OpenOCD。

• 仿真器：Proteus（虛擬仿真）、邏輯分析儀（實際信號抓取）。

3. GPIO操作與配置

• GPIO模式：

• 輸入模式：讀取按鍵狀態、傳感器信號。

• 輸出模式：控制LED、繼電器。

• 復用功能：UART、SPI、I2C等外設通信。

• 關鍵寄存器：

• 數據寄存器：讀寫引腳電平。

• 模式寄存器：配置輸入/輸出/復用。

• 上拉/下拉寄存器：避免引腳浮空。

4. 中斷系統與優先級

• 中斷作用：快速響應外部事件（如按鍵按下、定時器溢出）。

• 關鍵概念：

• 中斷向量表：存儲中斷服務函數地址。

• 優先級：通過NVIC配置優先級（數值越小優先級越高）。

• 中斷服務函數（ISR）：需簡潔高效，避免長時間占用CPU。

5. 定時器與PWM應用

• 定時器類型：

• 基本定時器：簡單定時。

• 通用定時器：PWM輸出、輸入捕獲。

• 高級定時器：死區控制、互補輸出（如電機驅動）。

• PWM應用：

• 調節LED亮度、電機轉速、舵機角度。

• 關鍵參數：頻率、占空比。

6. 串口通信（UART）

• UART原理：異步通信，通過TXD（發送）、RXD（接收）傳輸數據。

• 關鍵參數：波特率、數據位、停止位、校驗位。

• 應用場景：與PC通信、模塊調試（如藍牙、GPS）。

7. 低功耗設計技巧

• 低功耗模式：

• 睡眠模式：CPU停止，外設運行。

• 停止模式：關閉時鐘，保留RAM。

• 待機模式：關閉RAM，僅保留備份寄存器。

• 省電策略：

• 降低時鐘頻率。

• 關閉未使用的外設時鐘。

• 使用RTC定時喚醒。

8. 硬件資源優化

• 存儲器優化：

• 使用const關鍵字將常量放入Flash。

• 避免全局變量濫用，優先使用局部變量。

• 代碼優化：

• 使用位操作替代乘除法。

• 啟用編譯器優化選項（如-Os優化代碼大小）。

• 外設復用：

• 一個定時器同時生成PWM和捕獲輸入信號。

• 一個UART同時用于調試和通信（通過軟件切換）。

9. 調試技巧與常見問題

• 調試方法：

• 邏輯分析儀：抓取I2C、SPI信號時序。

• 串口打印：通過UART輸出調試信息。

• LED指示燈：快速定位程序運行狀態。

• 常見問題：

• 硬件連接錯誤：如GPIO引腳接反、電源短路。

• 軟件配置錯誤：如時鐘未初始化、外設未使能。

• 資源沖突：如兩個外設復用同一引腳。

• 解決方案：

• 使用萬用表/示波器檢查硬件。

• 逐步注釋代碼，定位問題模塊。

10. 主流單片機平臺對比

• 選型建議：

• 新手入門：51單片機或Arduino。

• 高性能需求：STM32或ESP32。

• 低功耗場景：STM32L系列或Nordic nRF52。

總結

1. 基礎扎實：理解單片機結構、寄存器配置、中斷機制。

2. 工具熟練：掌握Keil、IAR、J-Link等開發工具。

3. 優化意識：注重代碼效率、硬件資源利用率。

4. 調試能力：快速定位硬件/軟件問題。

5. 平臺選擇：根據需求權衡性能、成本、開發難度。

通過以上十個小結，可系統掌握單片機開發的核心知識，為實際項目打下堅實基礎。