Cómo aprender bien a programar y diseñar microcontroladores
Como profesional de la tecnología electrónica, ¿ha aprendido alguna vez a utilizar microcontroladores? ¿Puedes usar un microcontrolador? Creo que debes haberlo aprendido, pero es posible que no puedas aplicarlo. Debido a que aprender microcontroladores requiere más esfuerzo y costo que aprender otras materias, no solo es necesario aprender conocimientos teóricos sino también practicar operaciones prácticas, y es principalmente en las operaciones reales donde uno realmente puede aprender la tecnología de microcontroladores. Además, aprender microcontroladores también requiere un cierto costo de aprendizaje, y el costo aumentará a medida que se amplíen sus conocimientos de aprendizaje. No hay más de cuatro motivaciones para aprender microcontroladores: una es aprender por pasatiempo, la otra es aprender por profesionalismo, la tercera es aprender para un trabajo y la cuarta es verse obligado a aprender en el trabajo. No importa cuál sea la motivación, debido a las diferentes especialidades y los diferentes niveles de fundamentos de la electrónica, se pueden utilizar diferentes métodos de aprendizaje para diferentes personas. Según la experiencia de aprendizaje personal del autor y los sentimientos de los aprendices de enseñanza, propongo los métodos y pasos de aprendizaje del autor. .
El primer paso: aprender conocimientos teóricos básicos
El conocimiento teórico básico incluye circuitos analógicos, circuitos digitales y conocimientos del lenguaje C. Los circuitos analógicos y los circuitos digitales son temas abstractos y se necesita algo de esfuerzo para aprenderlos bien. Antes de aprender microcontroladores, si cree que la base de los circuitos analógicos y digitales no es buena, no se apresure a aprender microcontroladores. Primero debe revisar el conocimiento que ha aprendido sobre los circuitos analógicos y los circuitos digitales para fortalecer la base del aprendizaje. microcontroladores. De lo contrario, su viaje para aprender a usar microcontroladores no sólo será difícil y largo, sino que también puede darse por vencido a mitad del camino. El autor siempre cree que una base sólida en tecnología electrónica es la clave para aprender bien a microcontroladores, lo que afecta directamente la velocidad de aprendizaje para iniciarse en los microcontroladores. Algunos estudiantes sienten que los microcontroladores son difíciles. Cuanto más aprenden, más complicados se vuelven y al final ya no pueden aprender. Algunos estudiantes parecen entender cuando leen el libro, pero se sienten confundidos cuando comienzan a usarlo. La razón es que no han sentado una buena base en tecnología electrónica y al principio estaban confundidos por el conocimiento superficial.
Las MCU son circuitos digitales y sus conceptos, terminología, estructuras de hardware y principios se originan a partir de circuitos digitales. Si tiene una base sólida en circuitos digitales, podrá comprender fácilmente las complejas estructuras y principios del hardware de las MCU. , y podrás fácilmente. Dar el primer paso en el aprendizaje aumentará tu confianza en ti mismo. Por el contrario, si la base no es buena, no podrás entender esto o aquello. Cuanto más aprendas, más preguntas tendrás y cuanto más aprendas, menos confianza tendrás. Si cree que los microcontroladores son difíciles, primero debe dejar los libros de texto sobre microcontroladores, revisar los circuitos digitales y comprender conocimientos teóricos como flip-flops, registros, circuitos de compuerta, circuitos COMS, lógica secuencial y diagramas de temporización, y conversión hexadecimal. Después de comprender este conocimiento, echemos un vistazo a la estructura y los principios del microcontrolador. Creo que tendrá una comprensión profunda y su confianza se duplicará.
El circuito analógico es la materia más básica de la tecnología electrónica, permite conocer qué son resistencias, condensadores, inductores, diodos, transistores, transistores de efecto de campo, amplificadores, etc., así como sus principios de funcionamiento. sus funciones en los circuitos Función, este es el conocimiento básico que se debe dominar para aprender tecnología electrónica. Generalmente, primero debes aprender los circuitos analógicos y luego los circuitos digitales. Una base sólida en circuitos analógicos no solo le facilita la comprensión de los circuitos diseñados por otros, sino que también hace que sus circuitos diseñados sean más confiables y mejora la calidad del producto.
El conocimiento del lenguaje C no es difícil. Las personas sin ninguna base de programación pueden aprenderlo. En mi opinión, los estudiantes de secundaria, los estudiantes de secundaria, los estudiantes de secundaria técnica y los estudiantes universitarios pueden aprenderlo. Por supuesto, es relativamente fácil de aprender para personas con una buena base en matemáticas y un buen pensamiento lógico. El conocimiento que necesita dominar en lenguaje C son solo 3 declaraciones condicionales, 3 declaraciones de bucle, 3 declaraciones de salto y 1 declaración de cambio. No subestimes estas 10 afirmaciones. La lógica formada por su combinación será más complicada. Al estudiar, debes aprender una oración a la vez, aprender cada oración y usar cada una. Después de aprender y usar todas estas oraciones clave, creo que se ha establecido tu base C.
Cuando se establezcan las bases, sentirá que el microcontrolador ya no es difícil de aprender y cuanto más aprenda, más entusiasta estará. Cuando el microcontrolador ejecuta obedientemente instrucciones de acuerdo con su pensamiento lógico y algoritmos y logra el efecto de control esperado, la sensación de logro le dará confianza, día y noche, y le permitirá dedicarse al mundo de los microcontroladores. Se puede decir que una base sólida en tecnología electrónica y lenguaje C puede mejorar la confianza en el aprendizaje de microcontroladores y dominar rápidamente la tecnología de microcontroladores.
El segundo paso: práctica de MCU
Este es el proceso de verdadero aprendizaje de MCU, que es a la vez emocionante y agotador, indefenso e insatisfecho y solitario. Es a la vez satisfactorio, exasperante y gratificante. , una sensación de pérdida y logro. . . Sólo aquellos que lo han aprendido pueden comprender plenamente los altibajos. Debe tener la determinación de estudiar mucho en su mente, debe tener un conjunto completo de herramientas de aprendizaje y desarrollo en términos de hardware y debe prestar atención a la combinación de teoría y práctica en términos de software.
1. Tener la determinación de estudiar mucho
En primer lugar, aclarar el propósito del aprendizaje. Primero, responda seriamente dos preguntas: ¿Qué hago aprendiendo a usar microcontroladores? ¿Cuánto tiempo lleva aprenderlo? Esta es tu motivación para aprender a usar microcontroladores. Sin motivación, no creo que puedas aguantar por mucho tiempo. En segundo lugar, corrija su actitud de aprendizaje. El proceso de aprendizaje del microcontrolador es un proceso aburrido y solitario. Debe saber que no hay atajos para aprender conocimientos. Sólo avanzando paso a paso, con los pies en la tierra y paso a paso se pueden aprender habilidades reales. Nuevamente, use su cerebro y sus manos con más frecuencia. El estudio de los microcontroladores es muy práctico y es un tema técnico que presta gran atención a las operaciones prácticas. No se puede aprender a usar microcontroladores sin práctica. Finalmente, comuníquese con la mente abierta. En el proceso de aprender a usar microcontroladores, todos encontrarán innumerables problemas sin solución. Debe buscar humildemente el consejo de personas experimentadas. De lo contrario, sumergirse a ciegas en el tanteador tomará muchos desvíos y perderá mucho tiempo.
2. Disponer de un conjunto completo de herramientas de aprendizaje y desarrollo.
Aprender sobre microcontroladores requiere costes. Debe tener una computadora, una placa de desarrollo de microcontrolador (si la placa de desarrollo no puede descargar directamente el código del programa, necesitará un programador), un conjunto de tutoriales en video, un libro de texto sobre microcontroladores y un libro de texto en lenguaje C. La computadora se usa para escribir y compilar programas y descargar el código del programa al microcontrolador; la placa de desarrollo se usa para ejecutar el programa del microcontrolador y verificar el efecto real. El video tutorial le enseña paso a paso el uso del microcontrolador; Entorno de desarrollo, programación y depuración de microcontroladores. Los principiantes en microcontroladores deben ver tutoriales en video, de lo contrario, incluso si leen los libros de texto varias veces, todavía no saben cómo comenzar, especialmente los libros de texto sobre microcontroladores en colegios y universidades, después de aprender, aún pueden sentirse confundidos. Frente a microcontroladores reales, estoy perdido; los libros de texto sobre microcontroladores y los libros de texto en lenguaje C son materiales de estudio teóricos y deben usarse como notas para referencia futura. No utilice el software Protur para simular y depurar sin utilizar una placa de desarrollo para ahorrar costes. Esto no es diferente de hablar en papel.
3. Preste atención a la combinación de teoría y práctica.
El conocimiento teórico de la programación en lenguaje C para microcontroladores no es profundo y se puede entender con solo leer un libro sin hacerlo. él. Pero no es tan sencillo cuando se trata de programación real. La formación de un programa requiere no sólo conocimiento del lenguaje C, sino también la integración de sus ideas y algoritmos de programación personales. Las ideas y algoritmos de programación determinan la calidad de un programa, lo cual es un gran problema en la programación de microcontroladores. Solo cuando realmente lo escribes puedes tener una comprensión profunda. Que un programa pueda ejecutarse normalmente según sus deseos depende de si sus ideas y algoritmos son correctos y razonables. Si el programa no es normal, se debe depurar repetidamente (verificar y modificar ideas y algoritmos) hasta que tenga éxito. Este proceso lleva mucho tiempo, consume cerebro y es mentalmente agotador, y aquellos que no tienen una voluntad fuerte a menudo tropiezan y se dan por vencidos a mitad del camino.
A la hora de aprender a escribir programas, debes seguir el siguiente proceso para conseguir mejores resultados. Cuando vea una pregunta de rutina, primero intente generar sus propias ideas de programación, luego mire el código en el libro de texto o el video tutorial, estudie las ideas de programación de otras personas y preste atención a las diferencias con sus propias ideas; Siga las ideas de las personas y escriba el programa usted mismo, comprenda la función de cada declaración; si tiene alguna pregunta, intente modificar el programa de acuerdo con sus propias ideas, compare los efectos de ejecución del programa y comprenda el misterio. Siga este proceso de aprender cada rutina y pronto encontrará la sensación de programar. Tome la esencia y descarte la escoria. Con el tiempo, se formarán sus ideas de programación únicas. Por supuesto, al principio, leer el código fuente del programa de otras personas es como leer una Biblia. Solo tienes que morder la bala y leerla. Cuando veas palabras clave y declaraciones que no entiendes, puedes leerlas y compararlas. Mientras persistas, obtendrás el doble de resultado con la mitad del esfuerzo. En el proceso de práctica, no sólo debes aprender las rutinas de otras personas, sino también mejorar y ampliar los programas de otras personas para que los programas puedan producir funciones más poderosas.
Al mismo tiempo, también debe saber cómo verificar la confiabilidad de las rutinas de otras personas consultando el manual de datos del chip (HOJA DE DATOS) sobre el tiempo de lectura y escritura de los comandos y datos del chip. Si cree que la rutina no es confiable, modifíquela. y hazlo tu propio programa. No sólo eso, siempre debes buscar proyectos que hacer para consolidar los conocimientos adquiridos y acumular más experiencia.
El tercer paso: diseño del hardware MCU
Cuando escribir tu propio programa es fácil y puedes encontrar problemas leyendo los programas de otras personas, significa que tu nivel de programación de MCU es bastante bueno. El siguiente es el hardware que debe estudiarse. El diseño de hardware incluye el diseño del principio del circuito y el diseño de la placa PCB. Aprender a fabricar hardware es más problemático que aprender a fabricar software, y el costo es mayor y el ciclo es más largo. Sin embargo, el objetivo final del aprendizaje de microcontroladores es el desarrollo de productos: la combinación de software y hardware para formar un sistema de control completo. Por lo tanto, fabricar hardware también es un contenido imprescindible para aprender tecnología de microcontroladores.
El diseño del principio de circuito implica la aplicación de varios chips, y las respuestas al diseño de circuitos periféricos de estos chips, circuitos de aplicación típicos y conexiones con microcontroladores se pueden encontrar en la hoja de datos del chip (DATASHEET). La premisa es que pueda entender la hoja de datos en inglés. De lo contrario, si copias los diseños de otras personas, siempre te quedarás atrás y los productos que fabriques no serán creativos. La información de primera mano (HOJA DE DATOS) en el campo de la tecnología electrónica está toda en inglés. El conocimiento que obtiene de la información de primera mano puede ser conocimiento que no esté disponible en libros de texto, documentos en línea y lecturas extracurriculares. Aunque algunos materiales están escritos sobre la base de DATASHEET, el contenido no es completo e incluso hay omisiones y errores de traducción. Por supuesto, leer DATASHEET requiere un cierto nivel de capacidad de lectura en inglés, lo que también es un obstáculo para que los estudiantes de MCU avancen. Unas buenas habilidades de lectura en inglés le permitirán nadar libremente en el océano del conocimiento técnico de microcontroladores.
Fabricar placas PCB es relativamente sencillo. Siempre que sepas utilizar el software Protel o el software AltimDesigner, todo estará bien. Pero se necesita mucho esfuerzo para hacer una placa con un diseño hermoso y un cableado razonable.