关于何宾教授带大家 《STC32位8051单片机原理及应用-STC32G12K128》学习记录

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暑假在家想自学一下STC单片机，主动找到STC官方咨询，正好有研讨会参加，希望现在还来的及，新人开贴，后续记录学习！

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回放第一集！

第一课讲得是：第一章单片机设计导论
主要内容：
               单片机和桌面系统的基本架构
             处理器和的指令集类型
             嵌入式系统的硬件和软件
             单片机程序设计语言
             单片机性能评价
      单片机是指单个集成电路(Integrated Circuit，IC)芯片上的小型计算机(Microcomputer) ，也称为微控制器(Microcontroller Unit，MCu)，主要面向嵌入式应用，这些应用面向自动控制产品和设备，比如汽车发动机的控制系统、植入式医疗设备、遥控器、办公机器、电器、电动工具、玩具和其他嵌入式系统。

CPU    是指令集架构(Instruction Set Architecture，ISA)的具体实现，也称为微架构(Microarchitecture)，它所采用的ISA决定了MCU的性能和特点。

OSC为晶体振荡器(Oscillator)的英文缩写，它为MCU提供最基本的时钟源，通过MCU内的相位锁相环(Phase Locked Loop，PLL)电路，基于该时钟源可以产生不同频率和相位的其他时钟信号，以提供给MCU内的所有功能单元。

SRAM 是静态随机访问存储器(Static Random AccessMemory，SRAM)的英文缩写，主要用于暂时保存在程序运行过程中所需要的数据，它充当了易失性存储器的角色，这种类型存储器的主要特点是需要上电来保存信息。当MCU断电时，保存在易失性存储器中的数据会丢失。

Flash是闪存(Flash Memory)的英文简称，主要用于保存程序代码，它充当了非易失性存储器的角色，在闪存问世之前，MCU厂商经常使用只读存储器(Read Only Memory,ROM)或一次性可编程ROM ( one Time Programmable ROM ,OTPROM)来保存程序代码。这种类型存储器的主要特点是不需要上电保存信息。当MCU断电时，程序代码仍然会保存在非易失性存储器中。

UART为通用串行收发器(Universal AsynchronousReceiverlTransmitter，UART)的英文缩写，它是一种以串行方式发送和接收数据的简单外部设备(简称外设)在MCU中，UART是标准配置，这是因为这种外设通常用于帮助嵌入式系统开发人员调试设备，通过UART和支持UART的串口调试软件进行人机交互，以快速定位系统的故障。

GPIO为通用输入输出(General Purpose Input &Output，GPIO)的英文缩写，它是MCU最基本的外设配置，也是MCU中最简单的外设。MCU内的CPU可以直接驱动GPIO或读取GPIO的逻辑状态。

Timer为定时器的英文单词，它是MCU中必不可少的基本外设，当在MCU中运行嵌入式操作系统(Operating System，oS)时，定时器也用于为OS提供“嘀嗒”时。

lnt Controller为中断控制器(Interrupt Controller)的英文缩写，它是MCU中最基本的功能单元，中断控制器为MCU提供了处理内部和外部事件的能力，使得MCU内的CPU能够以最高效和最快的速度响应并处理内部和外部事件。

EMIF为外部存储器接口(External Memory Interface,EMIF)的英文缩写，它为MCU提供了连接片外SRAM芯片的能力，通过该接口，用户可以在MCU外部连接多片SRAM芯片来扩展SRAM的总容量，以适应整个系统对程序运行期间所需要暂时保存大容量数据的需要。显然，对于一些成本比较敏感的应用，扩展SRAM会增加系统的总成本。由于现代MCU中片内提供的SRAM容量足以保证低成本的嵌入式应用，因此只有在必要的情况下，才需要在MCU外部采用外接SRAM芯片的方式来扩展SRAM的总容量。


ADC和DAC分别为模拟数字转换器(Analog-to-DigitalConverter , ADC)单元和数字模拟转换器单元(Digital-to-Analog Convertor，DAC)的英文缩写随着集成电路设计技术的不断发展，MCU也向着混合信号的方向发展，最主要的表现就是在MCU内部集成了ADC和DAC单元这样，MCU就成为连接数据采集、处理和驱动控制的边缘设备，构建起了模拟和数字世界之间的“桥梁”。

本节课主要是介绍单片机内部结构，和单片机和桌面系统的基本架构。


上课感悟：认识了单片机的内部结构以及个部分的功能作用。继续加油！

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回放第二集！
第二节课:处理器和的指令集类型

本课内容主要讲的是处理器和指令集
单片机设计导论——处理器核的指令集类型
我们知道不同厂商的MCU内集成的CPU核也有所不同，前面介绍MCU内的CPU核时，提到CPU是ISA的具体实现，也称为微架构。
MCU厂商根据ISA设计CPU，以最终实现ISA中每条指令期望实现的功能准确来说，所谓的处理器核的类型实际上是指不同的ISA。


几种常见的MCU常用的CPU lSA
1、高级RISC机器(Advanced RISC Machine, ARM)ISA,它由ARM公司提供Cortex-M系列处理器核的ISA、硬件描述语言( HardwareDescription Language, HDL)设计代码、物理版图,并基于
它们制造基于ARM ISA的MCU产品
■比如，ST (中文称为意法半导体)公司的STM32G0系列MCU内集成了Cortex-M0+处理器核
■STM32F4系列MCU内集成了Cortex-M4处理器核
■STM32H7系列MCU内集成了Cortex-M7处理器核
2、用于Intel (中文称为英特尔)公司的MCS-51 MCU (也称为8051)和MCS-254 MCU (也称为80251)的ISA
■全球很多半导体公司基于英特尔授权的基于MCS-51 MCU和MCS-251 MCU的ISA,设计并制造基于这些ISA的MCU产品。其中MCS-51和MCS-251是兼容的。

嵌入式系统硬件和软件————嵌入式系统硬件
STC官方提供的基于STC32G系列MCU的硬件开发平台



嵌入式系统的软件开发，划分为三个层次。包括:
■第一层次是直接在嵌入式硬件.上开发软件应用，这要求软件开发人员对嵌入式系统的硬件原理非常清楚，这就对软件开发人员提出了比较高的要求。
其中最大的问题就是程序的移植比较麻烦，因为当软件应用移植到不同的嵌入式硬件平台时，需要对针对新的嵌入式硬件来修改软件应用代码。
并且不利于对系统进行维护，-旦系统出现故障，很难查找系统的故障点。
第二层次是借助于嵌入式硬件厂商提供的应用程序接口
(Application Program Interface, API)函数开发应用。
■软件开发人员就无需过多关心嵌入式系统的硬件原理，这样就显著降低了
对软件开发人员的要求，并且提高了程序开发的效率，同时也便于今后对
所开发的嵌入式应用进行维护。

第三层次是借助于嵌入式操作系统。
■当软件开发人员使用基于MCU的嵌入式硬件平台进行嵌入式应用开发遇到
需要处理多任务时，就可以在嵌入式硬件平台，上搭载用于嵌入式系统的
OS，比如μC-OS、FreeRTOS、 RTX51/RTX51-Tiny或RT-Thread.
■这些操作系统支持多任务处理，并且为软件开发人员提供了针对不同嵌入
式平台的底层硬件驱动程序，因此软件开发人员只需要关注应用程序本身
即可，这样就进一步提高了软件应用的开发效率，并且很好的解决了在不
同嵌入式硬件上移植软件应用的难题。
■此外，基于MCU的嵌入式应用往往要求有更好的实时响应能力，因此搭载
在MCU嵌入式系统的操作系统也称为实时操作系统(Real Time
Operating System, RTOS)，μC-OS、FreeRTOS. RTX51/RTX51-
Tiny或RT-Thread都属于RTOS.

上课感悟：主要是了解了嵌入式软件开发的三个层次。继续加油

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回放第三集！
第三节课:单片机程序设计语言&单片机性能评价

         微指令：  芯片设计人员使用的指令，芯片设计人员根据指令集架构实现芯片设计（微架构）。
      机器指令：单片机执行的指令。可以通过仿真借助助记符观察。
      汇编语言：是对机器指令的一种抽象，是解读机器指令的唯一桥梁。观察观察机器指令执行的唯一窗口。
      高级语言：实现面向过程应用的通用语言，易于让应用设计人员理解标椎应用语言，需要编译才生成可执行文件，机器才能执行。

MCS251的指令格式：
                  操作码  目标操作数，源操作数
          例如：MOV  A,#c(0x0A)   #将自定义存储器c的数据移动到累加器A
                   ADD WR6,WR4   #16位加法指令
                   MOVS  WR6,R7   #带符号扩展移动指令，将8位R7的数据移动到16位寄存器，并进行符号扩展。

上述图片展示了汇编语言与C语言之间的关系。在用C语言编写程序的同时也要学习汇编语言更好的去调试代码。

单片机性能评价

从上表可知，在STC15/STC8系 列增强型8051单片机上实现代码清单1-2给出的代码，需要20条指令，所有指令的字节总数为48个字节，所需要的时钟周期数为48个。

当采用STC32G系列单片机后，所需要的时钟周期从使用STC15/STC8系列增强型8051单片机需要48个减少为15个，程序运行时间缩短为原来的1/3，即所需要的时钟周期数是原来的33%，并且指令条数从使用STC15/STC8系列增强型8051单片机需要20条减少为10条，指令数量缩短为原来的1/2 (50%)。指令总长度从使用

STC15/STC8系列增强型8051单片机需要48个字节缩短为38个字节，即代码的存储容量减少为原来的80%。

从指令个数和运行时间来看，采用MCS-251 ISA的STC32GG 系列MCU的性能要明显高于采用MCS-51 ISA的STC15/STC8系列MCU的性能。

上课感悟：单片机性能评价——总结一点STM32G系列MCU处理速度要高于传统单片机。

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这两天家中有事，之后继续学习！