学习STC8H8K64U

我电容***

系统时钟
一、学习目标

• 了解系统时钟概念
• 了解时钟周期概念
• 了解指令周期（机器周期）概念
  

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二、学习内容
（一）时钟与周期

• 系统时钟
  

系统时钟是计算机中用于控制各个设备协调工作的“节拍器”。
它是 CPU 的主频，是 CPU 和外设工作的基础，常用单位为 Hz（赫兹），如 1MHz、10MHz 等。
系统时钟的时钟信号通常由晶振提供。
STC8H 单片机支持 外部晶振 和 内部晶振 两种时钟源，可以通过相应配置来选择。

• 时钟周期
  

时钟周期是系统时钟完成一个完整周期所需要的时间。
时钟周期的倒数就是时钟频率（每秒的时钟周期数）。
例如：
若 STC8H 时钟频率为 24MHz，则每个时钟周期时间为：

1 / 24MHz ≈ 41.67ns

• 机器周期（指令周期）
  

机器周期也叫指令周期，是 CPU 执行一条指令所需的时间。
早期 STC 单片机的机器周期 = 12 个时钟周期。
现在的 STC8H 可以配置为两种模式：1T 模式 或 12T 模式。

• 12T 模式：
  
  • 当系统时钟为 24MHz 时
  • 每个机器周期时间：12 × 41.67ns ≈ 500ns
    
• 1T 模式：
  
  • 当系统时钟为 24MHz 时
  • 每个机器周期时间：1 × 41.67ns ≈ 41.67ns
    

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（二）NOP 指令
NOP 指令是汇编中的一条指令，全称 “No Operation”，即“不做任何操作”。
特点：

• 不改变寄存器内容；
• 不修改存储器数据；
• 常用于 延时 或 调整代码执行节奏。
  

在大多数处理器中，NOP 指令会被翻译为一条或多条机器指令，从而实现“什么都不干，但占用时间”的效果。
在 STC8H 单片机中：

• NOP 指令是一条 1 字节长的指令；
• 不进行任何运算，只消耗一个指令周期。
  

用途包括：

• 作为程序中的微小延时单元（可以理解为“睡一个 NOP 指令周期”）；
• 用来填充未使用空间，使程序达到某种对齐要求，提升执行效率。
  

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（三）库函数中的系统时钟配置
在 config.h 中配置系统主时钟频率，例如：

//#define MAIN_Fosc                22118400L        // 定义主时钟
//#define MAIN_Fosc                12000000L        // 定义主时钟
//#define MAIN_Fosc                11059200L        // 定义主时钟
//#define MAIN_Fosc                 5529600L        // 定义主时钟
#define MAIN_Fosc                24000000L        // 定义主时钟
复制代码

根据实际使用的晶振或系统时钟设置 MAIN_Fosc。
注意：
系统时钟配置确定后，烧录软件中的时钟频率设置必须与这里保持一致，否则容易出现各种“诡异问题”（例如波特率不对、延时不准等）。

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（四）测试不同时钟下的执行周期
思路：
让程序在一高一低两个电平之间快速翻转，并在中间插入一个指令周期（例如 NOP1），然后用示波器观察引脚电平的高、低电平宽度。切换不同主频，观察输出波形变化，从而直观体会主频不同带来的影响。
示例代码：

#include "config.h"
#include "GPIO.h"
#include "delay.h"

void GPIO_config(void) {
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;     // 结构定义
    GPIO_InitStructure.Pin  = GPIO_Pin_3;    // 指定要初始化的 IO
    GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_PullUp;   // GPIO_PullUp, GPIO_HighZ, GPIO_OUT_OD, GPIO_OUT_PP
    GPIO_Inilize(GPIO_P5, &GPIO_InitStructure); // 初始化
}

int main() {
    GPIO_config();
    
    while (1) {
        P53 = 1;
        NOP1();   // 睡一个指令周期
        P53 = 0;
        //NOP1();
    }
}
复制代码

在不同主频下，用示波器观察 P5.3 引脚高电平和低电平的持续时间。
例如：

• 24MHz 主频下的波形（此处可在富文本中插入示波器截图）
• 12MHz 主频下的波形
• 6MHz 主频下的波形
  

小结：

• 主频越高，执行速度越快，同样一段代码用时越短；
• 主频越高，电磁干扰也越强，设计和布线要求更高，更容易出现信号完整性问题。
  

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芯S***

请您后续打卡在同一帖子下，不同楼层回复，谢谢配合

我电容***

芯S*** 发表于 2025-11-14 16:30
请您后续打卡在同一帖子下，不同楼层回复，谢谢配合

好的谢谢

我电容***

GPIO 的理解

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一、学习目标

1. 了解 C51 中 GPIO 的工作模式。
2. 熟悉芯片手册中 IO 口相关章节的阅读方法。
3. 掌握如何把手册里的寄存器/模式说明，转换成真正可用的代码。

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二、学习内容

（一）电灯案例代码解析

#include "STC8H.H"

int main() {
    P5M0 = 0x00;
    P5M1 = 0x00;

    P53 = 1;
    while(1) {}
}

逐行说明：

• #include "STC8H.H"
  引入 STC8H 系列专用的头文件，里面定义了各个特殊功能寄存器、位定义等。
• P5M0 = 0x00;
• P5M1 = 0x00;
  配置 P5 端口所有引脚为某种工作模式（这里是“准双向口”模式，后面会详细解释）。
• P53 = 1;
  设置 P5 端口的 3 号引脚（P5.3）为高电平，用来点亮 LED 或控制外接电路。

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（二）头文件 STC8H.H

• 针对 STC8H 系列的寄存器、位地址、特殊功能都在 STC8H.H 中定义。
• 如果 Keil 没有配置 STC8 环境，工程里是无法直接 #include "STC8H.H" 的。
• 一般情况下，此文件在 Keil 安装目录下：
  C51\INC\STC
  这个目录下还有其它 STC 系列的头文件，如果你使用其它 STC 芯片，就需要 include 对应型号的头文件。

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（三）引脚工作模式

1. 从手册中获取的信息

通过 STC-ISP 下载 STC8H 用户手册，打开 IO 口章节，可以看到：

• 一个端口对应 8 个引脚（Pn.0 ~ Pn.7）。
• 每个端口都有自己的配置寄存器。
• 不同系列芯片，端口数量不完全相同。
• 每个引脚可以配置为 4 种不同工作模式。

2. 四种工作模式（用 PnM1 / PnM0 组合控制）

每个 IO 引脚有两个配置位：PnM1 和 PnM0。两位不同组合，对应不同工作模式：

• 准双向口（PnM1 = 0，PnM0 = 0）
  • 内部有弱上拉电阻；
  • 既能输入也能输出；
  • 灌电流可达约 20 mA，上拉电流约 270~150 uA。
  • 适合做普通 IO，简单点灯、按键等。
• 推挽输出（PnM1 = 0，PnM0 = 1）
  • 内部为强上拉+强下拉结构；
  • 可输出较大电流（约 20 mA），但外部一定要有合适的限流电阻；
  • 适合需要较强驱动能力的场景（如直接驱动 LED、小继电器驱动前级等）。
• 高阻输入（PnM1 = 1，PnM0 = 0）
  • 引脚呈高阻状态；
  • 电流基本不流入、不流出，只用于检测外部电平；
  • 适合作为纯输入端口使用。
• 开漏输出（PnM1 = 1，PnM0 = 1）
  • 内部上拉电阻断开，仅提供“拉低”能力；
  • 要正确读外部状态或输出高电平，通常需要外接上拉电阻；
  • 适合多机总线（如 I²C）、线与逻辑等。

3. P5.3 不同模式的配置示例

P5M1 &= ~0x08;  P5M0 &= ~0x08; // 准双向口
P5M1 &= ~0x08;  P5M0 |=  0x08; // 推挽输出
P5M1 |=  0x08;  P5M0 &= ~0x08; // 高阻输入
P5M1 |=  0x08;  P5M0 |=  0x08; // 开漏输出

说明：

• P5 表示端口 5。
• 0x08 对应二进制 0000 1000，表示第 3 位，即 P5.3。
• &= ~0x08：把这一位清零。
• |= 0x08：把这一位置 1。

4. 引脚编号与掩码值对应关系

• 0 号引脚 → 0x01
• 1 号引脚 → 0x02
• 2 号引脚 → 0x04
• 3 号引脚 → 0x08
• 4 号引脚 → 0x10
• 5 号引脚 → 0x20
• 6 号引脚 → 0x40
• 7 号引脚 → 0x80

只要记住这一列映射，就可以按同样方式配置任意端口、任意引脚的工作模式。

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（四）软延时（软件延时）

1. 概念

软延时：通过执行一段“什么实事都不干、只消耗时间”的代码来实现延时。
常用于：

• 简单点灯/闪烁；
• 上电初始化等待；
• 按键消抖等。

2. 借助 STC-ISP 工具生成延时代码

在 STC-ISP 中，可以根据：

• 系统频率（主频）；
• 期望的延时时长；
• 芯片型号（指令集）；

自动生成相应的 C 语言延时函数。

要点：

• 系统频率：必须和你烧录软件里的设置一致，否则延时时间会不准确。
• 指令集/芯片型号：要选择包含你实际使用的芯片系列，这里用 STC-Y6（兼容 STC8H）。
• 延时时长：根据实际需要选择，比如 1 秒（1000 ms）。

3. 让 LED 每隔 1 秒闪烁一次的完整示例

#include "STC8H.H"

void Delay1000ms()      //@11.0592MHz
{
    unsigned char i, j, k;

    i = 57;
    j = 27;
    k = 112;
    do
    {
        do
        {
            while (--k);
        } while (--j);
    } while (--i);
}

int main() {
    P5M1 &= ~0x08;  P5M0 &= ~0x08; // 准双向口
    //P5M1 &= ~0x08;  P5M0 |=  0x08; // 推挽输出
    //P5M1 |=  0x08;  P5M0 &= ~0x08; // 高阻输入
    //P5M1 |=  0x08;  P5M0 |=  0x08; // 开漏输出

    while (1) {
        P53 = 1;        // 开灯
        Delay1000ms();  // 延时 1 秒
        P53 = 0;        // 关灯
        Delay1000ms();  // 再延时 1 秒
    }
}

你可以把被注释掉的几行模式配置依次打开测试，观察在不同模式下点灯有无差别、是否稳定，顺便加深对各种模式的理解。

我电容***

库函数

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一、学习目标

1. 理解为什么需要学习库函数。
2. 掌握基于库函数进行开发的大致流程。
3. 会用常用库函数做 IO 操作（例如点灯、延时）。

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二、学习内容

（一）开发过程回顾：以“点灯”为例

典型步骤：

1. 查看原理图，找到控制 LED 的引脚。
2. 查芯片手册：
   • 配置该引脚工作模式；
   • 控制该引脚输出高/低电平。

其中：

• 第 1 步属于 硬件/开发板设计 范畴；
• 第 2 步是 软件代码编写 范畴。

本质上，我们现在的做法是：

• 面向芯片手册开发（也叫 面向寄存器开发）。
• 换芯片就得换：
  • #include <STC8H.H> 这一类头文件；
  • 查新的数据手册，使用新寄存器名、位定义、配置方式。

如果连 STC8H.H 这种厂商提供的头文件都没有：

• 你就得完全根据数据手册，自己用 sfr / sbit 把寄存器地址、位挨个定义出来，然后再写代码。

下面是一个 不依赖头文件、完全用寄存器定义 的点灯示例：

sfr     P5M1   = 0xC9;
sfr     P5M0   = 0xCA;
sfr     P5     = 0xC8;
sbit    P53    = P5^3;

void Delay1000ms()      //@11.0592MHz
{
    unsigned char i, j, k;

    i = 57;
    j = 27;
    k = 112;
    do
    {
        do
        {
            while (--k);
        } while (--j);
    } while (--i);
}

int main() {
    //P5M1 &= ~0x08;  P5M0 &= ~0x08; // 准双向口
    P5M1 &= ~0x08;  P5M0 |=  0x08; // 推挽输出
    //P5M1 |=  0x08;  P5M0 &= ~0x08; // 高阻输入
    //P5M1 |=  0x08;  P5M0 |=  0x08; // 开漏输出
  
    while (1) {
        P53 = 1;     // 开灯
        Delay1000ms();
        P53 = 0;     // 关灯
        Delay1000ms();
    }
}

说明：

• sfr 关键字：定义一个 特殊功能寄存器（Special Function Register），如端口寄存器、定时器寄存器等。
• sbit 关键字：定义寄存器中的某一位，方便按位读写。

通过 sfr / sbit，我们可以：

• 直接访问和控制单片机内部的各种功能模块；
• 但完全依赖手册、地址、位定义，工作量大且易出错。

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（二）使用库函数点灯

1. 导入库函数文件

从 STC 官方库函数压缩包中，拷贝以下文件到你的工程目录（或某个公共目录）：

• Config.h
• Type_def.h
• GPIO.h
• GPIO.c

2. 新建工程 & 添加文件

• 新建 main.c；
• 在工程中把 Config.h / Type_def.h / GPIO.h / GPIO.c 全部加进来；
• 编译后能看到 GPIO.c 已经在工程文件树中。

3. 在 main.c 中用库函数控制 LED

#include "Config.h"
#include "GPIO.h"

void Delay500ms()       //@11.0592MHz
{
    unsigned char data i, j, k;

    i = 29;
    j = 14;
    k = 54;
    do
    {
        do
        {
            while (--k);
        } while (--j);
    } while (--i);
}

void GPIO_config() {
    GPIO_InitTypeDef gpioInit;

    gpioInit.Mode = GPIO_OUT_PP;   // 推挽输出
    gpioInit.Pin  = GPIO_Pin_3;    // P5.3
    GPIO_Inilize(GPIO_P5, &gpioInit);
}

void main() {
    //方式一：宏配置准双向
    //P5_MODE_IO_PU(GPIO_Pin_3);

    //方式二：用初始化函数配置推挽输出
    GPIO_config();
  
    while (1) {
        P53 = 1;
        Delay500ms();
      
        P53 = 0;
        Delay500ms();
    }
}

对比“纯寄存器写法”：

• 现在只需要关心：
  • 我想把哪个 IO 设成什么模式？
  • 调哪个初始化函数？
• 底层 P5M0 / P5M1 这些寄存器由库函数来配置。

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（三）什么是“库函数”？

简单讲：

库函数就是别人已经写好的一组通用功能代码，你只需要 调用，不用自己从零写。

特点：

1. 简化编程难度
   • 不必记一堆寄存器名、位含义；
   • 避免很多手误、低级错误。
2. 提高可读性
   • GPIO_Inilize(GPIO_P5, &gpioInit); 比 P5M1 / P5M0 直观多了。
3. 节省时间
   • 常用功能已经调试好，可直接拿来用。
4. 更易移植
   • 换同系列/同厂芯片时，库函数接口可以基本不变；
   • 只需替换底层库实现或配置。
5. 更安全
   • 避免自己写寄存器操作时产生的溢出、死循环等隐蔽 bug。

但也要注意：

• 对时间极端敏感的场景（比如极限优化中断响应），直接寄存器操作有时更高效；
• 实战里经常是：
  • 大部分用库函数保证效率和可靠性；
  • 少量关键路径用寄存器精调。

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（四）使用 Delay 模块做延时

在库函数里，延时也通常封装成一个独立模块，方便复用。

1. 拷贝延时模块文件

把库里这两个文件拷贝到工程：

• Delay.c
• Delay.h

2. 在需要延时的 C 文件中包含头文件

#include "Delay.h"

3. 使用库函数进行延时

delay_ms(250);   // 延时 250 ms（这里支持 1~255 ms）

注意：

• 延时函数内部是按你工程里配置的系统时钟来算时间的；
• 主频配置要和下载器/ISP 中的主频设置一致，否则延时会不准。

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三、面向库函数 vs 面向寄存器

可以简单理解：

• 面向寄存器开发：
  • 查手册 → 记寄存器名和位 → 自己写 sfr / sbit / 位操作。
  • 优点：灵活、精细、极限优化时更适合。
  • 缺点：难度大、易出错、可读性差、移植麻烦。
• 面向库函数开发：
  • 调库里的初始化函数、设置结构体参数；
  • 大部分时候不直接碰寄存器。
  • 优点：简单、易读、可移植性好、开发快。
  • 缺点：极端场景下可能不如手写寄存器“极限压榨”性能。

实际项目里通常是 两者结合：

• 先用库函数快速把功能跑起来；
• 确认瓶颈后，再在个别关键模块用寄存器级优化。

我电容***

中断系统 INT

一、学习目标

1. 理解中断的概念，掌握中断的分类和优先级。
2. 理解中断的响应机制和处理方法。

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二、学习内容

（一）中断的概念

中断系统是为使 CPU 具有对外界紧急事件的实时处理能力而设置的。

当中央处理机 CPU 正在处理某件事情的时候，外界发生了紧急事件请求，要求 CPU 暂停当前的工作，转而去处理这个紧急事件。处理完以后，再回到原来被中断的地方，继续原来的工作，这样的过程称为“中断”。

实现这种功能的部件称为“中断系统”，向 CPU 发出中断请求的请求源称为“中断源”。

微型机的中断系统一般允许多个中断源。当几个中断源同时向 CPU 请求中断、要求为它服务时，就存在一个问题：CPU 优先响应哪一个中断源？

通常根据中断源的重要程度和紧急程度排队，优先处理最紧急事件的中断请求源，即规定每一个中断源有一个优先级别。CPU 总是先响应优先级别最高的中断请求。

当 CPU 正在处理一个中断源请求（执行相应的中断服务程序）的时候，如果又发生了另外一个优先级比它还高的中断源请求，且 CPU 能够：

1. 暂停当前正在执行的中断服务程序，
2. 转去处理优先级更高的中断请求，
3. 处理完以后再回到原来较低优先级的中断服务程序继续执行，

这样的过程称为“中断嵌套”。具有中断嵌套功能的中断系统称为多级中断系统，没有中断嵌套功能的称为单级中断系统。

用户可以通过总中断允许位 EA（IE.7）或相应中断的允许位来屏蔽相应的中断请求，也可以通过打开相应的中断允许位，使 CPU 响应对应的中断请求。

每一个中断源都可以用软件独立控制为“开中断”或“关中断”状态。部分中断的优先级别也可以用软件设置。

规则总结：

1. 高优先级的中断请求可以打断低优先级的中断。
2. 低优先级的中断请求不能打断高优先级的中断。
3. 当两个相同优先级的中断同时产生时，由查询次序决定系统先响应哪个中断。

（此处原文包含中断系统结构相关示意图，可在富文本中插入示意图。）

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（二）中断源

能向 CPU 提出中断请求的信号源称为“中断源”。

STC8H 中的中断源种类较多（如外部中断、定时器中断、串口中断等），具体可以参考芯片手册中的中断源表格和功能说明，在富文本中可插入该表格或图片作为辅助理解。

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（三）中断寄存器

通过 STC8H 的用户手册可以查询所有与中断相关的寄存器，以及对应的中断请求位信息。

例如：中断允许寄存器 IE、中断优先级寄存器 IP 以及扩展中断控制寄存器等。

相关资料可参考：
STC8H 数据手册（PDF）：
http://www.stcmcudata.com/STC8F-DATASHEET/STC8H.pdf

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（四）中断函数

在 C 语言中，可以通过关键字 interrupt 定义中断函数。

示例：

void UART1_int (void) interrupt 0
{
}

说明：

1. UART1_int 是中断函数的名称，可以根据需要自行命名。
2. interrupt 关键字用于声明当前函数为中断函数。
3. 0 是中断号（中断入口向量编号），需要根据实际业务、查阅用户手册后确定。

中断函数可以理解为“回调函数”：

• 函数定义好之后，何时被调用不是由我们在主程序中直接调用决定的，而是由硬件事件触发、由系统自动调用。
• 我们只需要关心“什么事件会触发这个中断函数”，并在中断函数中编写需要执行的业务逻辑。

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（五）验证 UART 串口的中断函数

示例需求：
接收数据时点亮 LED，发送数据时熄灭 LED。

相关寄存器与位定义：

sfr     P5M1   = 0xC9;
sfr     P5M0   = 0xCA;
sfr     P5     = 0xC8;
sbit    P53    = P5^3;

sfr     T2L    = 0xD7;
sfr     T2H    = 0xD6;
sfr     AUXR   = 0x8E;

sfr     IE     = 0xA8;
sbit    EA     = IE^7;
sbit    ES     = IE^4;

sfr     SCON   = 0x98;
sfr     SBUF   = 0x99;
sbit    RI     = SCON^0;
sbit    TI     = SCON^1;

UART 中断服务函数：

void uart_hello(void) interrupt 4 {
    if (RI) {
        // 如果接收标志位 RI 触发了中断，打开灯
        RI = 0;
        P53 = 1;   // 开
    } 

    if (TI) {
        // 如果发送标志位 TI 触发了中断，关掉灯
        TI = 0;
        P53 = 0;   // 关
    }
}

简单延时函数（约 1000 ms，@11.0592MHz）：

void Delay1000ms()      //@11.0592MHz
{
    unsigned char i, j, k;

    i = 57;
    j = 27;
    k = 112;
    do
    {
        do
        {
            while (--k);
        } while (--j);
    } while (--i);
}

主函数示例：

int main() {
    // P5.3 推挽输出，用作 LED 指示灯
    P5M1 &= ~0x08;
    P5M0 |=  0x08;

    // 串口 1 配置
    SCON = 0x50;

    // 波特率发生器配置：使用定时器 2
    // 65536 - 11059200 / 115200 / 4 = 0xFFE8
    T2L  = 0xE8;
    T2H  = 0xFF;
    AUXR = 0x15;   // 启动定时器 2，选择波特率时钟等

    // 开总中断与串口中断
    EA = 1;
    ES = 1;

    P53 = 0;       // 初始灯灭

    while (1) {
        // 休眠 1000 ms
        Delay1000ms();

        // 发送一个数据 0x11
        SBUF = 0x11;

        // 将 TI 位置 1（实际上只要给 SBUF 赋值，硬件会自动置位 TI）
        TI = 1;
    }
}

本例中完成的内容包括：

1. 配置 UART 初始化（包括波特率定时发生器）。
2. 查询并使用几个关键寄存器地址：如 SBUF、IE 等。
3. 在中断服务函数中根据接收/发送标志位控制 LED 的亮灭，用于直观验证中断触发情况。