如何学好单片机

作为自动化专业的学生，能够使用单片机完成控制系统，是一项重要的技能，但是，很多同学在开始学习单片机的时候，都感到一头雾水，如何学好单片机呢，过来人似乎都有一些共同的经验，看看大卡们如何学好单片机，也许能让同学们学习单片机事半功倍。
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作者：leo
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大一学的单片机，大学玩了3年嵌入式，做过智能家居，智能小车，示波器，开关电源等等，后来工作（本人芯片行业）以后就没搞了，但是这段时间积累的经验，可以让整个职业生涯受益。
单片机相对来说更容易了解计算机底层的东西，还有硬件什么的，玩过单片机的人对IT产业上下游的理解不是一般软件专业出来可以比的。以下介绍学习路线。
学嵌入式最大的乐趣在于，我搞出来一个东西，清楚里面的每一处细节，整个人是通透的。不像写应用软件或者做web开发，底层全都给你包好了，你只是个用户罢了。。。
但是如果过于追求啥细节都清楚，你会死的很惨。。。因为你做的很多工作没有任何价值，只是在重复造轮子，别人比你做的更好，更有鲁棒性。
所以搞明白自己学习的目标很重要。不要太过分追求搞清楚每一个细节。。。学会站在巨人的肩膀上，这点很重要。
另外，切记，不要试图去背会每一个"知识点"，你需要做的是深入理解它，整理并归纳，可以尝试去写写blog。IT领域没有人可以记得每一个技术细节，但你要能够在需要它的时候以最快的速度查阅到相关资料，所以经常的整理归纳是很有必要的。推荐微软的onenote。


一、软件应用
0、学单片机首先要明白，一个单片机啥也干不了，学单片机的目的是学习怎么用单片机驱动外部设备，比如数码管，电机，液晶屏等，这个需要外围电路的配合，所以学习单片机在这个层面上可以等同为学习单片机的开发板怎么用，也就是学习怎么写单片机上面跑的软件
1、刚开始学51单片机就可以了，看郭天祥十天学会单片机视频，网上一大把，跟着学就行了，c语言不会也没太大关系，学完就会了，注意买开发板不要买跟郭天祥视频里面引脚一模一样的，给自己制造一点困难，这样学到的更扎实，主要就是了解外设如何驱动和单片机的功能寄存器如何配置,如何使用中断，如何在while（1）里面进行任务调度和时间片分配。
2、然后是学习STM32，更高端一点的单片机，有个叫正点原子的出的教程不错，跟着学，软件水平能有很大提升，自己想个项目做，比如智能家居，智能小车，很简单，做完了就感觉单片机都差不多，差别只在功耗和性能。进阶的话可以买一些电路模块来学习，比如液晶屏，步进电机，红外，语音，以太网等等，理论上，学习任何一款单片机产品的使用，只要能点亮流水灯（使用GPIO），就算半只脚进门了，剩下的就是学一学那些外设的寄存器如何使用，常见的有UART,i2c,spi,Adc/dac,Dma，usb，以太网，外部总线等等，其中uart就是串口必须掌握，其他用到啥临时学都可以。当然如果能都掌握也是极好的ヾ ^_^
3、学习ucos-ii，首先别管里面是怎么实现的，先会用，学会写task，最后再去了解这个系统怎么实现的，读一下作者的经典著作，受益终生
4、学习嵌入式linux，linux开发有两种，一种是在开发用户程序，比如腾讯qq啥的，这一种与win下面写程序差不多，也可以使用c++或者java ，一种是开发内核驱动，只能用c写，比如usb驱动或者摄像头驱动啥的，这个就分别去学就好了。
linux开发和单片机的开发完全是两码事，单片机借用的是底层协议，比如i2c，uart，spi，没有协议就自己用gpio搞一个；但是linux下面的开发大多是使用通用的网络协议，这些都是建立在一堆软件库之上的，比如tcpip，ssh，telnet，ftp，http等，学linux应用开发基本就是纯软件的，放到哪个linux下面都可以跑，单片机就不行了，与硬件紧耦合。
linux如果只是玩玩应用开发的话可以入手树莓派，学一学shell，python，linux下的c开发，makefile等，不想花钱就用虚拟机装个ubuntu好了。如果是学习内核驱动开发，想了解uboot和内核底层的话，可以买个linux开发板，500大洋左右就行。可以用linux写个流水灯的驱动入个门。内核驱动是和硬件紧耦合的，同事也得了解内核调度机制，难度略大。这个时候其实你已经登堂入室了，应该可以找到后面的路怎么走
5、c语言！ c语言！ c语言！真的很重要，好好学，够你吃半辈子了。当然如果能学一门脚本语言就更好了，比如python 人工智能时代的不二之选，学会c语言基本上花个半天天就能简单上手python了。忠告：初学者不要纠结学单片机是汇编语言好还是c语言好，各有各的用处，现在用python都可以做单片机开发。
语言只是工具，就好比用锄头和拖拉机都可以耕地，拖拉机效率是高，但是犄角旮旯的地方还得用锄头，各有各的妙用，只要能把地耕好，用什么工具看心情，先认真学好c语言，有承上启下的作用，以后学习汇编和高级语言都是很easy的事情。学汇编同事最好也顺带学习下计算机原理，掌握地址译码、二进制、cpu结构等基础知识。
6、进阶：LWip（嵌入式轻量级tcpip协议栈实现），ucgui嵌入式图形界面实现，QT（linux下的图形界面设计），javascript/html/css（web界面设计），php动态网站建设，sql数据库实现，git版本管理等等，软件的道路无止境 本条所列内容就是你实在没得学的时候的努力方向。。。
二、硬件电路
1、如果把单片机看作是电脑的cpu的话，单片机的开发板大约是相当于电脑主板吧，那么这个主板是怎么设计出来的？
2、首先要具备一定的电子电路的基础知识，比如数电、模电，不需要精通，但是基本的要懂，比如组合电路，时序电路，二极管，三极管的常用经典电路，好像有个日本人写的电子电路丛书，各种插图比较好理解，忘记名字了。。。
3、要了解基本元件的特性，电阻、电容、二极管、三极管、74系列芯片，了解都有哪些种类，有哪些参数，不知道请淘宝了解，大把的电子元件商店
4、以上都是基本的电路知识，单片机的开发板当然也需要了解单片机的典型外围电路的设计，一般datasheet上面都有画，照着连就好了
5、软件工具：设计电路板首先要画电路图，然后设计PCB板，最后交给工厂制作（请淘宝），可以学习protel99，aultim designer，candence之一，难度顺序递增。。。
6、如果对画板子不感兴趣，可以使用洞洞板（请淘宝）焊接，或者面包板直接连线，焊接的话请去优酷看视频了解学习，焊功很重要，请注意安全
7、进阶：高频电路设计，抗干扰电路设计，极低成本电路设计
三、芯片设计
0、等等，咱不是再说怎么学单片机吗，咋扯到学芯片设计了，这是因为好多人听人忽悠，学完了单片机要学习FPGA，更厉害的单片机，这基本是在瞎扯。。。完全是两个领域的事情
1、先说说芯片（soc）是怎么弄出来的，首先需要设计电路，现在基本上数字电路都是verilog实现的，模拟电路基本上就是AD，DA，一万年不变的，所以现在的芯片设计公司大量的人都是数字电路设计工程师，设计完了需要有人给他做下检查，这就是验证，保证电路能实现即定的规格，验证完了就给后端做综合布局布线，最后把结果给到foundry去代工，生产好了以后还有封测。
2、这里重点说说数字电路设计，所谓soc基本上就是把cpu和一堆外设，比如uart，spi，以太网，usb，等外设IP挂在apb/ahb/axi或者其他总线上，分好地址，再加上一些片上ram就构成了一个soc。那么做芯片设计的话基本上就是设计外设，各种功能的外设，这个就是学习数字电路设计和verilog语言，深了就是状态机，低功耗，异步电路等
3、那么fpga咋回事，这个大黑块就是一个万能的芯片 你可以把verilog写的电路烧写到fpga上，这样fpga就跟你写的电路是一样的功能了，主要用来做芯片验证，也有用来做硬件加速的。


四、回答下题主的小问题
1.怎样动手从头开始？
下载《郭天祥十天学会单片机》，淘宝买一块51单片机开发板（带文档和代码例程的），看郭天祥视频的每一课，听不懂就反复播，每一课学完把那个功能/代码移植到你的开发板上（中间的编译下载需要看下开发板自带的文档）。初学的话主要学会这几个功能，流水灯（GPIO），数码管，外部中断，UART，I2C，AD/DA，任务调度（时间片轮转调度）
2.怎样理解晶振/中断/存储器等？
这个涉及到计算机原理，简单说下，晶振就是单片机系统的心脏，心脏（晶振）不断的跳动才能驱动大脑（单片机）工作，晶振的频率决定了单片机的运算速度。中断的话就是单片机可以临时去响应一些预定的事件，这种事件是突发到来的，所以需要一个触发机制，让cpu知道，我现在有个紧急事务要处理，这个时候就进了中断服务程序。存储器就是用来存数据的硬件，种类有很多包括 SRAM、DRAM、DDR、FLASH、硬盘，读写速度依次增加，成本依次降低。一般读写速度越快的存储器越贵，在系统中的容量也越小。
3.怎样记住单片机汇编指令？
记这个没意义，汇编是一种思维模式，会写一款单片机的汇编就可以给所有单片机写汇编，汇编指令写的时候查阅就好了，而且当前开发人员很少有直接裸写汇编的，编码效率太低了。
4.怎样看懂单片机外围电路？
这个请学习郭天祥的十天学会单片机，完全零基础教学。
5.为什么都说用C比汇编好？
c对人类友好，汇编对机器友好，你是愿意花一天时间一个人写汇编，还是愿意花半天用c写，剩下的半天陪女友逛街？
6.需要些什么前置知识
看郭天祥视频，缺啥补啥就好了。高中毕业看这个基本没问题。玩嵌入式，最重要的是学习能力，要有触类旁通的悟性，否则基本没有出头之日，因为东西太多了，你不可能都学会，也不可能都学完。
最后多说一句，一定要学会如何进行资料搜索，能google尽量google，实在不行就bing，百度就算了吧，太不靠谱。
知乎：陶钧
作者：陶钧
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研究生阶段开始用单片机的，从零开始自己学的。简单回答下你的问题，顺便说下我的学习过程，希望能帮到你。
1. 如果你没有任何基础的话，建议买一块开发板，先在上面运行一些简单的程序，比如说让LED灯亮灭，用UART通讯之类的。当然，我觉得用开发板学单片机其实啥都学不到，最好还是找一个项目，哪怕是自己想要做的，从头开始自己画板子，这样学习才最快最好。
2. 简单来说，晶振就是提供时钟的，单片机的任何一条指令都需要一个或几个时钟周期，没有时钟单片机就无法工作，任何串行执行的CPU都是同理。中断就是你的程序需要临时处理一些其他的功能的时候，CPU暂时停止手头的工作，保护好现场，执行中断程序，执行完了再回来干之前的事情。存储器就是存储程序和数据的地方。这些其实都是最基础的东西，找一本书看看就好。
3. 汇编指令这东西得熟能生巧，用的多了就记住了，千万不要死记硬背，因为每种单片机的指令集都不同，初学可以暂时不用考虑这些。
4. 外围电路需要你有一定的硬件基础，其实外围电路主要也就是电源（给单片机供电）、复位电路、连接存储器（有的单片机内置了FLASH，这些就不需要了），晶振电路，单片机手册上都有介绍。学单片机的话，一定要多看芯片手册，这个东西要比外面卖的书有用的多。一开始可能觉得很枯燥，因为全都是英文的，但是你想啊，芯片种类那么多，每个芯片都得靠芯片手册，少看国内出的那些什么单片机教程的书，多看芯片手册，这样才能提高。
5. 没有人说过C比汇编好，只是你开发起来会快一些，会好上手，真正调试的时候，往往还是得看看反汇编的。




前面的两位大咖已经说的比较详细了，我再补充两句：
1、学习单片机，最主要就是实践，所以，买一块开发板非常有必要，如果大家不愿购买，可以考虑向刘老师借一借实验开发板，学校除了实验室的学习板之外，还有很多的学习板供大家使用，如果想刘老师提出要求，刘老师会很高兴的借给大家的，这方面有问题的，可以在下面留言。
2、郭天祥的视频，似乎是一个很好的入门视频，网上有的是资源，大家不妨下载来看看，不懂的地方，要经常向刘老师请教，也可以在此留言，我有时间的话，也就尽量帮大家解答。
3、从简单的程序入手，慢慢深入了解。从最简单的程序开始入手，先看别人的程序如何写，然后，开始比着人家的程序来写，慢慢理解程序的含义和写程序的方法，从而，训练自己的编程思维。单片机编程不同于PC的高级语言编程，需要掌握一定的硬件知识，所以，前面所学的专业课的知识，在单片机中都会或多或少的用到，一定要活学活用。
4、上文中所提到的智能汽车的比赛，有学生愿意参加的，可以在本文下面留言咨询，我们学校现在有车模，每年的暑假山东省赛区进行竞赛，大家可以试一下。
5、学校的嵌入式实训室，在课余时间，可以对大家开放，前提是大家去学习专业知识，时间请和刘老师沟通。
希望大家在学校充分利用学校资源好好学习，出来混，迟早都要还的，今天有人教你都不学的知识，明天可能要自己一点一点的学回来。


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