感谢AI官方 免费 + 包邮 Ai8051U实验箱

zpen***

第一集   初步认识了 单片机实验箱的功能
AI8051U强在哪里？
一、优化了QSPI的FLASH读写能力
    案例展示使用8080的8位并口屏演示事例，手写的刷频率较高；可以用来驱动LED屏幕作为交互使用，同时对大容量视频的播放有了质的提升。
    新增的QSPI功能：即四线串行外设接口，是一种高速的、面向Flash存储器的串行接口标准。相比于传统的SPI，QSPI接口通过增加数据线的数量（从SPI的一条数据线增加到QSPI的四条数据线），实现了更高的数据传输速率和更大的吞吐量。这使得QSPI接口特别适合于需要高速访问大量数据的嵌入式系统。



二、 支持I2S录音放音功能
    视频展示了录放音功能，因为没讲原理所以不太清楚厉害在哪。所以查阅原理图、代码和手册进行分析。
    没有玩过音响，对这一块不太了解。看了一下原理图，录音功能主要是MIC后面接了低通滤波和运放后再接ADC功能（？），播放功能主要是TLV320AIC23芯片，借助其集成的ADC和DAC功能接MCU的I2S。软件源码方面，初步了解到采样后数据存储在FLASH中，播放时从FLASH读取数据通过I2S发送给芯片。对录音时的采样部分还要继续学习。



三、 PWM可以兼容DMA了，四、可以进行硬件浮点乘除单元计算，用于制作频谱分析仪
    视频通过上位机实现了频谱仪功能。这里查阅手册发现，对比STC32G和AI8051U，在DMA方面的提升可不只是一点点：
    在PWM/QPI/TFT LCD/方面加入了DMA支持，同时还支持P2P即外设到外设的数据传输，释放CPU算力（就好像老板雇了个工作能力超强的秘书）。



五、支持部署一些AI计算模型，比如手写计算器，也就是芯片名称AI的由来（硬件乘除，单精度浮点）
    这个网友的案例在活动群里早有了解。手写识别涉及到最基本的AI学习。经前期了解，这种功能大致实现思路是，通过构建一个适合与手写数字识别的神经网络算法模型，在电脑端导入训练素材并经过多次迭代计算后，将神经元输出结果限制在较为合理的误差范围内，得出变量的参数；然后将该算法部署在AI8051U当中进行实时计算。
    这个案例说明了这款芯片的算力是支持一些AI算法的。

除此之外，该芯片设计兼容了以往部分芯片的引脚等，同时在我前期制作开发板的过程中发现，这款MCU的最小外围电路极少，简直跟差点就能用没啥区别。

zpen***

第二集  介绍了Ai8051U实验箱 的功能  对实验箱有了  了解。

Debu***

每个人学习打卡以回复形式发到同一个帖，不要新开帖

zpen***

第三集    感谢老师的讲解  从最简单的 LED 灯 讲起   知道了 KEIL 软件的 工程建立，和点亮一个LED  灯   #incoude" ai8051u.h"  viod main() { while(1 ) {    }}简单框架

实战小白化身点灯大师上线！（不是，其实基础功能已经学完一遍了）本节课主要讲了两部分重点内容，其一是工程的搭建，其二是IO点灯。

一、环境搭建

这里不再赘述，相比于使用vscode部署esp idf开发环境那个“难”以置信的方法，AI8051U环境搭建很为方便，技术手册里面也是手把手地教导。下面讲几个注意点：

1. AI8051U支持32位和8位两种方式，由不同编译器支持，注意区分，烧录时ISP也要注意选择；



2. 安装好编译环境后注意看一下软件的激活情况，没有激活时当项目工程体量较大会无法编译。这里官方没有讲到，因为要涉及到魔法激活的事情。激活后会有激活号。
未激活时报错如下：*** ERROR L250: CODE SIZE LIMIT IN RESTRICTED VERSION EXCEEDED
                             LIMIT:   0800H BYTES



二、IO点灯

很简单粗暴的一行代码实现： PXX=0（下拉）、PXX=1（上拉）。

因为我有强迫症，为了增加代码可读性，进行了封装：（这一部分代码是错误的，8051的运行逻辑不能照搬STM32，不用封装为宜，已有大佬指出）

• // 为P5端口封装设置引脚状态的函数
• void set_P5(unsigned char pin, unsigned char level) {
•    if(pin>=0 && pin <=7){
•                         if (level == HIGH) {        P5 |= (1 << pin);        }
•                         else {        P5 &= ~(1 << pin);        }
•                 }
• }
• void BoardLED_ON(void)        //        开发板板载绿色LED        P50
• {
•         set_P5(0,LOW);                //P50写入低电平开启LED
• }
• void BoardLED_OFF(void)
• {
•         set_P5(0,HIGH);
• }
• 
  

复制代码

下面给出一些拓展：

1. IO口模式

不同IO口有不同功能，技术手册也都解释说明了。这里板子启动时默认将所有IO口都设置为了准双向口。
准双向口的拉电流能力是270-150uA，因此也可以驱动高亮0603LED而不需要限流电阻。
但是，推挽输出的拉电流能力能够到20mA，会达到某些0603LED的Imax，因此需要电路串联限流电阻。当然，推挽输出模式下LED发光会更亮。

• P5M0 = 0x01;                 //推挽输出模式开灯
•         P5M1 = 0x00;                 //注释掉这两行为准双向口模式开灯
  

复制代码

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第四集  讲了库文件的使用 （。lib  .h） 代码的复制   手册的查询  
接上一堂课拓展的有关芯片上电流程的话题，这节课讲了几种下载方式。从芯片最小电路得知，使用USB插头单刀直入地接入D+和D-就能实现电路下载。



而开发手册也贴心地分5V供电和3.3V供电，手动烧录、全自动单串口和双串口，几种模式分门别类地精讲了每类下载烧录方式的电路图和操作方法。下面简要总结一下：

一、USB手动下载

该方式会占用一个IO口，导致该IO口仅能用于特定的烧录功能，同时必须要设计电子开关或者机械自锁开关用于MCU-VCC的上电、停电操作。

方法一：P3.2接地借助INT0中断再结合电源开关。
方法二：使用P4.7nRST的复位功能，免通断电案件烧录。

这里强调一点，那就是无论是方法一还是方法二，只要设计了手动下载方式，就必须要设计一个MCU供电的硬件开关。仅仅使用USB口插拔的通断电是不行的，因为从芯片的上电过程可以了解到，MCU启动初期会进入系统ISP监控程序，此时会依据USB的电路情况判断是进入ISP下载模式还是直接进入用户程序区，这就要求这一时刻的状态应该是USB口先于MCU通电。当使用USB插拔通断时，芯片和USB是同时上电的，芯片会因为没有检测到USB电路判断为不需要进入ISP下载模式，从而直接进入用户程序区。这也是硬件设计需要注意的部分。



有同学会有疑问，方法二不是免通断电吗，那为什么还要设计一个开关呢？

这是因为，P4.7的复位功能需要芯片第一次上电后配置。该引脚默认配置模式为IO功能，需要先烧录一次并在ISP选择取消P4.7用作IO功能而使用复位功能。那么，如果不设计手动开关，就没办法进行这一次烧录，也就没有后面的 先有鸡还是先有蛋 的话题了。想省元器件的同学我这里提供一个思路，那就是把开关位置替代为两个测试点，首次使用时镊子短接停供电，然后再使用方法二。



二、USB自动下载


当然，论懒是永远没有官方懒的，为了图省事，官方干脆开发个USB自动烧录功能，这下不光省了串口芯片，连IO占用都免了。USB下载目前分两种方式，即USB-CDC方式和USB-HID方式。


以USB-CDC为例，执行烧录程序时有USB_INIT（）函数，这里对库函数进行简要阅读，发现在配置好USB时钟、使能USB功能和中断后，在中断函数中读取了寄存器的值（有可能ISP的CMD命令就是存在这里），通过比较接受命令char *USER_STCISPCMD = "@STCISP#"值后执行数据接收等工作。（具体没细看，欢迎补充指正）


对于用户端而言，只需要在官网下载LIB并进行相关烧录后配置即可，当然这个烧录指令也是可以自定义的，只要ISP端和代码端一致即可。

三、串口自动下载


除了本节课讲的USB烧录方式，因为我在硬件开发过程中使用了Ai8H2K12U-SOP8芯片进行单串口自动烧录，而这个烧录芯片市场价0.95元，外围电路极少，买来自带烧录代码直接上手使用。甚至还有1元不到的SOP16封装的双串口芯片，在技术手册里同样进行了详细说明，按照电路图绘制后插电即可烧录，比CH340省钱省事多了。



附上我的串口电路



当然想学习体验手动和自动烧录的同学，可以使用下面的电路：

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第五集  讲了 printf 输出  ascii 码表 关系运算符  #define 定义  if  else 条件判断


还是大一那一会学的C语言，因为专业问题C++没有学过，还好用KEIL基本用C就可以了。

一、关于printf

课程讲解了将USB-CDC串口通讯重定向至printf函数，使用LIB库仅需要取消注释即可实现。



使用UART串口的话，我的方法是如下这样，可以封装为一个函数，然后加个串口形参；也可以每个串口写一个。

• //========================================================================
• // 函数: void UART1_printf(char *fmt,...)
• // 描述: 将串口发送函数重定向为UART1_printf
• // 参数: fmt:  字符串指针，其余为可变变量
• // 返回: none.
• //========================================================================
• void UART1_printf(char *fmt,...)
• {
•         u32 i,length;
•         va_list ap;
•         va_start(ap,fmt);
•         vsprintf(TX1_Buffer,fmt,ap);
•         va_end(ap);
•         length=strlen((const char*)TX1_Buffer);
•         //开始发送数据
•         for(i=0;i<length;i++)
•         {
•                 SBUF  = TX1_Buffer;
•                 B_TX1_Busy=1;
•                 while(TI == 0);                //忙等待，等待当前字节发送完成
•                 TI = 0;                                                //清除请求位
•         }
•         B_TX1_Busy=0;
• }
  
  

复制代码

也有大佬直接用printf的，好像用的是啥putchar啥的没注意了解，有知道的大佬可以解释一下。（或许这里我可以宏定义一下？  #define    printf    UART1_printf）

二、关于进制转换

有时候懒着用计算器，可以记住几个常用的简单的16进制和2进制转换：
BIN                HEX
0000 0001      0x01
0000 0010      0x02
0000 0100      0x04
0000 1000      0x08
0001 0000      0x10
0010 0000      0x20
0100 0000      0x40
1000 0000      0x80

实际应用中，比如要给P0M0赋值为 1100 0000（这里实际是要把高2位置1而不改变其他位数据），就可以 P0M0 |=(0X80 | 0X40);或者P0M0 |=(0X80 + 0X40);

三、关于变量类型

如果要使用64位变量需要在程序文件申明 #program float64，主要是双精度数据。其他的在USB文件里已经宏定义过了

• typedef bit BOOL;
• typedef unsigned char BYTE;
• typedef unsigned int WORD;
• typedef unsigned long DWORD;
• typedef unsigned char u8;
• typedef unsigned int u16;
• typedef unsigned long u32;
• typedef unsigned char uchar;
• typedef unsigned int uint;
• typedef unsigned int ushort;
• typedef unsigned long ulong;
• typedef unsigned char uint8_t;
• typedef unsigned int uint16_t;
• typedef unsigned long uint32_t;
  

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第六集 讲了 GPIO口  键盘消抖 20ms 。  （问题 1    头文件的制作   2 库文件的制作    ）

结合上课讲的知识和查询手册发散的知识点，进行梳理如下： 一、IO口的硬件部分1. 电气特性方面： IO口的VDD最大支持电压+5.5V，普通IO对地最大电压为VDD+0.3V。当工作在5V条件下时，IO最大电压5.3V；工作在3.3V条件下时，IO最大电压3.6V。 3.3V工作条件下，双向模式和推挽模式的高电平电流如下，这个差距表明在比如spi有些条件写IO口要设置为推挽模式。同时，3.3V的IO口速度比5V工作条件下的低，比STM32的IO速度要低。另外，输出低电平的灌电流能力是20mA，注意电路设计时不要超电流了。 2. IO口的四种模式 芯片上电进入工作状态时默认所有IO进入高阻输入状态，这就是为什么初始化里面要有下面的代码了，也就是说所有IO口在执行下面代码后、进入工作状态前全部初始化为准双向口。IO口模式配置可以在ISP里面可视化配置。         P0M0 = 0x00; P0M1 = 0x00;         P1M0 = 0x00; P1M1 = 0x00;         P2M0 = 0x00; P2M1 = 0x00;         P3M0 = 0x00; P3M1 = 0x00;         P4M0 = 0x00; P4M1 = 0x00;         P5M0 = 0x00; P5M1 = 0x00; ​ 由于P3.0和P3.1为烧录用的通讯接口，所以这两个IO口的模式略有不同，手册里都写的很清楚。 上面提到，推挽模式下高电平可输出达20mA，而准双向口仅200uA左右。在使用PWM、ADC等功能时要开启推挽模式。（修订：ADC需要高阻输入模式） 二、软件部分 按键检测电平代码很简单，即 if(!PXX)就可以。下面讲一些关于按键的驱动代码特征： 1. 关于按键消抖 按键电路不可避免的会在几个ms的时间内存在抖动，在这期间电平的波动变化的，因此会导致按键误触发的问题。这是所有按键都会存在的问题。 按键抖动有前言抖动和后沿抖动两种情况，而消抖分为软件消抖和硬件消抖两种方式。硬件层面可以通过在按键电路中加入100nF电容以达到去耦的目的，如下图 而软件消抖的逻辑则是判断按键按下的时刻后，通过延时避开抖动周期后再次检测按键逻辑，以规避掉前沿抖动。代码如下：         if(Board_BTN_L == 0)                {                        delay_ms(50);                        if (Board_BTN_L == 0)        BoardLED_ON();                }​ 这段代码的延时时间可以在几十ms到几百ms不等，根据个人按键习惯调整。 2. 关于延时函数 在使用ardiuno或者stm32环境进行单片机开发时很容易通过调用库函数实现 delay（）;或者在FreeRTOS中的 Vtaskdelay（）；或者 pdMS_TO_TICKS(500)等等。但是在刚使用AI8051时就有点摸不着头脑：延时函数呢？ 其实AI8051的延时函数回归到单片机发生延时的最本质特性，即tick数（心跳）。每个单片机在进行计时时都是根据频率特定计算下的TICK数来实现计时的。打个比方，当MCU频率在10MHz时，一个TICK就是0.05us，要实现延时100ms，就需要100ms/0.05us=2000000个tick。因此在你研究AI8051U的计时函数时会发现它首先与系统频率有关： void Delay100ms(void)        //@20.000MHz{        unsigned long edata i;        _nop_();        _nop_();        i = 499998UL;        while (i) i--;}​ 那么这个i为什么在20MHz下取499998呢？这里的 499998UL很可能是经过事先估算或者调试得出的一个比较接近实现 100 毫秒延时效果的值（具体我也不太了解，有大佬解释一下吗）。 当然官方也给出了一个自适应系统频率的延时函数如下： //========================================================================// 函数: void  delay_ms(unsigned char ms)// 描述: 延时函数。// 参数: ms,要延时的ms数, 这里只支持1~255ms. 自动适应主时钟.// 返回: none.// 版本: VER1.0// 日期: 2013-4-1// 备注: //========================================================================void  delay_ms(u8 ms){     u16 i;     do{          i = MAIN_Fosc / 6000;          while(--i);     }while(--ms);}​3. 关于按键的短按、长按检测 在视频的按键实验环节会出现一个现象，也就是当持续按下按键时系统会不断循环执行判断和开关灯的代码，从而导致长按时达不到预期效果。解决方法很简单，就在执行开关灯后面加一个 while（）判断就行了。 我这里再扩展一下，那么要实现长按操作呢？这里涉及到一个长按判断和连续长按判断的逻辑，也就是当按键按下时比如持续1秒后判断为长按，然后每3秒判断长按未松开时长按继续生效。感兴趣的同学可以写一下相关代码，这里应该要用到下节课的计时器。

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第七集 使用 下载软件生成定时代码  定时器的线路框架，定时器代码的说明 定时频率 定时时间  高低间隔时间 等计算。函数的定义 使用 说明

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第八集 定时器周期性调度任务  

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第九集 数码管

51单片机存储器结构

MCS-51单片机在物理结构上有四个存储空间：
1、片内程序存储器
2、片外程序存储器
3、片内数据存储器
4、片外数据存储器
但在逻辑上，即从用户的角度上，8051单片机有三个存储空间：
1、片内外统一编址的64K的程序存储器地址空间
2、256B的片内数据存储器的地址空间
3、以及64K片外数据存储器的地址空间
在访问三个不同的逻辑空间时，应采用不同形式的指令（具体我们在后面的指令系统学习时将会讲解），以产生不同的存储器空间的选通信号。
下图是8051单片机存储器的空间结构图

程序存储器
    一个微处理器能够聪明地执行某种任务，除了它们强大的硬件外，还需要它们运行的软件，其实微处理器并不聪明，它们只是完全按照人们预先编写的程序而执行之。那么设计人员编写的程序就存放在微处理器的程序存储器中，俗称只读程序存储器（ROM）。程序相当于给微处理器处理问题的一系列命令。其实程序和数据一样，都是由机器码组成的代码串。只是程序代码则存放于程序存储器中。
    MCS-51具有64kB程序存储器寻址空间，它是用于存放用户程序、数据和表格等信息。对于内部无ROM的8031单片机，它的程序存储器必须外接，空间地址为64kB，此时单片机的端必须接地。强制CPU从外部程序存储器读取程序。对于内部有ROM的8051等单片机，正常运行时，则需接高电平，使CPU先从内部的程序存储中读取程序，当PC值超过内部ROM的容量时，才会转向外部的程序存储器读取程序。
    当=1时，程序从片内ROM开始执行，当PC值超过片内ROM容量时会自动转向外部ROM空间。
    当=0时，程序从外部存储器开始执行，例如前面提到的片内无ROM的8031单片机，在实际应用中就要把8031的引脚接为低电平。
    8051片内有4kB的程序存储单元，其地址为0000H—0FFFH，单片机启动复位后，程序计数器的内容为0000H，所以系统将从0000H单元开始执行程序。但在程序存储中有些特殊的单元，这在使用中应加以注意：
    其中一组特殊是0000H—0002H单元，系统复位后，PC为0000H，单片机从0000H单元开始执行程序，如果程序不是从0000H单元开始，则应在这三个单元中存放一条无条件转移指令，让CPU直接去执行用户指定的程序。
    另一组特殊单元是0003H—002AH，这40个单元各有用途，它们被均匀地分为五段，它们的定义如下：
     0003H—000AH  外部中断0中断地址区。
     000BH—0012H  定时/计数器0中断地址区。
     0013H—001AH  外部中断1中断地址区。
     001BH—0022H  定时/计数器1中断地址区。
     0023H—002AH  串行中断地址区。
    可见以上的40个单元是专门用于存放中断处理程序的地址单元，中断响应后，按中断的类型，自动转到各自的中断区去执行程序。从上面可以看出，每个中断服务程序只有8个字节单元，用8个字节来存放一个中断服务程序显然是不可能的。因此以上地址单元不能用于存放程序的其他内容，只能存放中断服务程序。但是通常情况下，我们是在中断响应的地址区安放一条无条件转移指令，指向程序存储器的其它真正存放中断服务程序的空间去执行,这样中断响应后，CPU读到这条转移指令，便转向其他地方去继续执行中断服务程序。

下图是ROM的地址分配图：

从上图中大家可以看到，0000H-0002H，只有三个存储单元，3个存储单元在我们的程序存放时是存放不了实际意义的程序的，通常我们在实际编写程序时是在这里安排一条ORG指令，通过ORG指令跳转到从0033H开始的用户ROM区域，再来安排我们的程序语言。从0033开始的用户ROM区域用户可以通过ORG指令任意安排，但在应用中应注意，不要超过了实际的存储空间，不然程序就会找不到。

数据存储器
    数据存储器也称为随机存取数据存储器。数据存储器分为内部数据存储和外部数据存储。MCS-51内部RAM有128或256个字节的用户数据存储（不同的型号有分别），片外最多可扩展64KB的RAM，构成两个地址空间，访问片内RAM用“MOV”指令，访问片外RAM用“MOVX”指令。它们是用于存放执行的中间结果和过程数据的。MCS-51的数据存储器均可读写，部分单元还可以位寻址。
    MCS-51单片机的内部数据存储器在物理上和逻辑上都分为两个地址空间，即：
数据存储器空间（低128单元）；
特殊功能寄存器空间（高128单元）；
这两个空间是相连的，从用户角度而言，低128单元才是真正的数据存储器。下面我们就来详细的与大家讲解一下：

低128单元：
    片内数据存储器为8位地址，所以最大可寻址的范围为256个单元地址，对片外数据存储器采用间接寻址方式，R0、R1和DPTR都可以做为间接寻址寄存器，R0、R1是8位的寄存器，即R0、R1的寻址范围最大为256个单元，而DPTR是16位地址指针，寻址范围就可达到64KB。也就是说在寻址片外数据存储器时，寻址范围超过了256B，就不能用R0、R1做为间接寻址寄存器，而必须用DPTR寄存器做为间接寻址寄存器。

从上图中我们可以看到，8051单片机片内RAM共有256个单元（00H-FFH），这256个单元共分为两部分。其一是地址从00H—7FH单元（共128个字节）为用户数据RAM。从80H—FFH地址单元（也是128个字节）为特殊寄存器（SFR）单元。从图1中可清楚地看出它们的结构分布。

1、通用寄存器区（00H-1FH）
    在00H—1FH共32个单元中被均匀地分为四块，每块包含八个8位寄存器，均以R0—R7来命名，我们常称这些寄存器为通用寄存器。这四块中的寄存器都称为R0—R7，那么在程序中怎么区分和使用它们呢？聪明的INTEL工程师们又安排了一个寄存器——程序状态字寄存器（PSW）来管理它们，CPU只要定义这个寄存的PSW的D3和D4位（RS0和RS1），即可选中这四组通用寄存器。对应的编码关系如下表所示。惹程序中并不需要用4组，那么其余的可用做一般的数据缓冲器，CPU在复位后，选中第0组工作寄存器。
2、位寻址区（20H-2FH）
片内RAM的20H—2FH单元为位寻址区，既可作为一般单元用字节寻址，也可对它们的位进行寻址。位寻址区共有16个字节，128个位，位地址为00H—7FH。位地址分配如下表所示

CPU能直接寻址这些位，执行例如置“1”、清“0”、求“反”、转移，传送和逻辑等操作。我们常称MCS-51具有布尔处理功能，布尔处理的存储空间指的就是这些为寻址区。

3、用户RAM区（30H-7FH）
在片内RAM低128单元中，通用寄存器占去32个单元，位寻址区占去16个单元，剩下的80个单元就是供用户使用的一般RAM区了，地址单元为30H-7FH。对这部份区域的使用不作任何规定和限制，但应说明的是，堆栈一般开辟在这个区域。

高128单元：（80H-FFH）
前面提到，在片内的RAM中，高128位是专用寄存器区，因这节比较重要，所以我们单独的安排一节课跟大家介绍。下节课我们就重点介绍51单片机片内RAM的高128位，即专用寄存器区。

片外数据存储器在这里我们就先在介绍，在后面关于数据存储器扩展的章节中我们再详细介绍。