经验之谈：如何学好单片机

3. 对微观世界的想象

曾经在设计电路板时，为了让线路中的电流能流畅的通过线路，为了所设计的电路板能满足各种测试条件下的安全标准，如UL标准要求最长的电源地线不能过 0.02欧姆（其测试条件是在20A的电流情况下测量它的功率P=I2R）。如果假如是0.02欧姆，通以20A的电流，那这条线路的发热功率将会是 8W。把电流看作是我们宏观世界里的水，线路就好比一条水沟。要让水在水沟里怎么流，这理所当然是很容易控制的了。如水在急转弯的地方会起漩涡，会对急转达弯的沟的对面产生冲击。同样在电路板上的线路如果存在急转弯的情况，电流也会引起涡流，也会对线路的拐点处有一个冲击作用而产生辐射。这样一来，在理解了这一原理之后，每一次电路板的设计完成之后，所有的测试都能一次通过。可见把微观世界想象成宏观世界相类似的事物或过程是非常有帮助的。现代电子世界，特别是微电子，要想看清他的真面目，只有在高清昕度的显微镜下才能看到他的外形，可是即使了解了它的外形，也只不过是知其然而不知其所以然，它的工作过程根本无法看得到。

现在单片机结构越来越复杂，集成度越来越高，存储量越来越大，将来还可能采用分子级电子晶体管呢。它的运行速度也是如此的越来越快，现在已经是采用纳秒级来定义它的运行时间了，最长的运行一条指令的时间最多不过一两个微秒，简直就是比一闪而过还要少好多好多。既然我们可以在空间上利用放大镜把外形放大后来了解，那么同样可以在时间上把时间拉长来解。不访把一微秒当作时一分钟或一小时来理解，这样我们就不难理解 CPU就如人一样在处理某一条指令。比如指令“MOV A，01H”就是CPU把数据01H送到A累加器，在这个运送的过程就如人搬运东西的过程，这个过程的处理时间就是CPU处理一个指令的时间，通常称之为指令周期。有些时候单片机会出现对某个操作处理的时间不够，如进行数据采集时，被采集的信号相对于单片机处理时间比较快就会出现数据遗失的情况，这就要求单片机的运行速度更快。如果没有这处微观时间的概念，就很难理解怎么会出现这种情况。

4. 结束语

单片机变化发展迅速，但万变不离其宗，只要清楚了它们的基本原理和构造思想，不管它怎么变，都能做到知其然知其所以然。

参考文献：
1、匡忠辉 单片机原理及应用[M] 北京：机械工业出版社 2007年1月

作者：幸叶电子（苏州）有限公司高级工程师 袁越阳