学习单片机我们到底在学习什么？

今天和大家聊一聊学习单片机的时候，我们到底在学习什么？

一、什么是单片机，

单片机（Single-Chip Microcomputer）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。(来自百度科普中国)

单片机的种类市面上有很多种，常见的有8 bit/16bit/32bit，在8bit单片机中最常见的内核是80C51；32位单片机最常见是ARM公司的contex-M系列内核，主要有 m0、m0+、M3\M4\M7\H7\M23等。当然也有开源且完全免费的RISC-V架构，这个不是今天讨论的重点，后面有机会在详细讲解。

当我们在学习一款新的单片机的时候，我们应该从哪里入手？我个人的建议如下：

首先：根据单片机最小系统的定义（单片机最小系统，或者称为最小应用系统，是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。对单片机来说，最小系统一般应该包括：单片机、晶振电路、复位电路），我们首先应该查看电源供电部分，最权威的讲解应该是单片机厂家提供的datasheet，根据datasheet中电器特性章节即可获取到推荐的供电电压值，一般情况下是5V或3V3，当然也可以从芯片厂家给出的相对应的单片机评估板原理图中获取到推荐的电压参考值；
其次：是最小系统中的复位部分，需要看满足单片机的复位电平是高电平还是低电平，电平的持续时间是多少？确保外部的复位电路可以让单片机正常进入复位；
关于最小系统中的晶振部分下面再详细讲述，一般情况下，单片机上电后默认启动的是单片机内部的RC振荡器，作为系统的时钟源；

最后：需要注意的是仿真接口：单片机开发和其他的上位机软件开发不一样，一般情况下都需要建立一个交叉编译环境，关于交叉编译环境简单粗暴理解就是：在电脑PC上编译单片机的代码，但是运行环境并非在你的电脑PC上。单片机程序的仿真需要通过单片机特殊的仿真接口通过仿真器和电脑PC相连，因为不同厂家的单片机仿真接口有可能不一样，所以仿真接口异常重要；

关于单片机的片上资源部分：
一、通用输入输出接口GPIO：单片机和外部设备进行信息交互都是通过其外部引脚，所有我们需要去了解各个引脚的功能；当然最简单的就是通用GPIO。通用GPIO一般有输入和输出两种形式。作为输入：引脚可以获取外部按键或者传感器开关量信号的输入；作为输出，它可以驱动LED、蜂鸣器等轻量级负载，也可以驱动三极管、MOS等开关电路，进而控制诸如电机、继电器等负载；

二、我们需要去了解单片机的时钟单元：因为时钟部分是作为单片机的心跳，这部分的重要性自然就不然而喻了。我们需要了解时钟单元的哪部分组成呢？通常情况下，最常见时钟有外部和内部两部分RC振荡器组成。分别为外部的高速和低速晶体以及内部的高速和低速的晶体振荡器。需要注意的是：在有些8位的单片机中，它仅支持内部高速RC振荡器，不支持外部的RC晶体振荡器，还有就是关于晶振的精度问题，特别是单片机内部的RC振荡器，比如有些单片机的精度是±2%室温环境，±3%全温度环境，这个都需要做一些了解，特别是在一些对时钟精度要求比较高的场合。

三、我们需要去了解一下中断机制：在不上嵌入式操作系统的情况下，一般情况下我们的单片机都是前后台系统（其中中断我们称之为前台，main()函数中的无限循环称为后台）。我们要去了解，哪些引脚可以作为外部的中断触发引脚，比如外置传感器的情况，需要外部中断引脚及时响应传感器的动作（火灾报警，汽车对行人的检测等场合）。了解可屏蔽中断，中断分组和不可屏蔽中断等；

四、我们需要去学习一些常用的通信协议，像UART、I2C、SPI等等。
五、我们还需要去了解内部的定时器部分，像基本定时器，仅仅可能作为一个定时/计数作用，没有GPIO引脚与之相连；还有高级定时器，它可以作为基本定时器使用，也可以输出PWM，还可以对外部信号进行捕获。

六、我们还需要去了解数模转换单元，比如说系统里的ADC和DAC部分，特别是ADC的模拟量采集部分，，最常用的就是对温度信号的采集和识别；DAC可以验证ADC采集的部分是否精准；

最后，有些单片机还有蜂鸣器、比较器LED或LCD驱动等模块电路；这个根据自己选择的单片机不同也会有一定的差异，可以根据自己手上的单片机针对性的学习；关于单片机的低功耗应用场合，需要注意单片机进入低功耗的要求，比如用不到的GPIO引脚不能悬空，需要做接地处理等，这个也需要根据手册要求做相应的软件配置。

好了，以上就是对单片机学习时我们应该学什么的简单描述，简单一句话就是学习其内部的模块电路；针对学习单片机我们应该学什么大家有什么不同意见或好的建议欢迎评论区留言。

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