單片機(jī)的學(xué)習(xí)者有初入職場(chǎng)的菜鳥(niǎo)工程師，有渴求知識(shí)的在校大學(xué)生，也有迫于項(xiàng)目需求的電子工程師。迫于項(xiàng)目需求轉(zhuǎn)換開(kāi)發(fā)平臺(tái)的電子工程師往往具備其他類型單片機(jī)的使用經(jīng)驗(yàn)，學(xué)習(xí)新類型的單片機(jī)并不會(huì)有太大的障礙，但是菜鳥(niǎo)工程師和在校大學(xué)生就是真正的“初學(xué)者”。初學(xué)者在開(kāi)始學(xué)習(xí)單片機(jī)的時(shí)候都有一個(gè)相同的問(wèn)題那就是“怎么才能盡快地學(xué)會(huì)使用單片機(jī)?”
菜鳥(niǎo)工程師由于身邊有“老兵”的指導(dǎo)，加之有目的明確的工程項(xiàng)目的驅(qū)動(dòng)，在單片機(jī)學(xué)習(xí)上并不會(huì)走太多的彎路。在校大學(xué)生在學(xué)習(xí)之初，首先要面對(duì)的就是“迷茫”，空有一腔熱情，卻不知如何下手。
在學(xué)習(xí)單片機(jī)之初應(yīng)當(dāng)有一些基礎(chǔ)知識(shí)準(zhǔn)備。單片機(jī)是電子技術(shù)發(fā)展到一定程度才出現(xiàn)的產(chǎn)物，本身就是眾多電子技術(shù)的結(jié)晶，對(duì)其中一些知識(shí)的了解是學(xué)習(xí)單片機(jī)所必需的，所以網(wǎng)絡(luò)上經(jīng)常出現(xiàn)的“零基礎(chǔ)”學(xué)習(xí)單片機(jī)是不客觀的說(shuō)法。在學(xué)習(xí)單片機(jī)之初，應(yīng)該具備基礎(chǔ)的電路知識(shí)，主要包括基本的數(shù)字電路和模擬電路知識(shí)。比如，在學(xué)習(xí)單片機(jī)的i/o口時(shí)，就會(huì)涉及數(shù)字電路知識(shí)中i/o口電平、施密特觸發(fā)器等內(nèi)容;在學(xué)習(xí)單片機(jī)的adc通道時(shí)肯定會(huì)涉及信號(hào)帶寬等模擬電路方面的內(nèi)容。在學(xué)習(xí)單片機(jī)之前不苛求必須有深厚的電路功底，但是常識(shí)性的電路知識(shí)是不可或缺的。
學(xué)習(xí)單片機(jī)的很大一部分工作是學(xué)習(xí)單片機(jī)的編程，簡(jiǎn)單地講就是編寫(xiě)代碼控制單片機(jī)的工作流程。目前，絕大部分的單片機(jī)開(kāi)發(fā)工具都能夠支持c語(yǔ)言，并作為單片機(jī)的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，也有人推崇使用匯編語(yǔ)言作為單片機(jī)的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言。不可否認(rèn)使用匯編語(yǔ)言可以獲得更高的執(zhí)行效率和代碼密度，但是匯編語(yǔ)言在開(kāi)發(fā)效率和代碼的可讀性上比c語(yǔ)言要差。事實(shí)上，c語(yǔ)言編譯器效率已經(jīng)提高到了相當(dāng)高的水平了，c語(yǔ)言編寫(xiě)的代碼編譯后在執(zhí)行效率和代碼密度上跟匯編語(yǔ)言相比并沒(méi)有太大的差距，c語(yǔ)言早就成為單片機(jī)開(kāi)發(fā)的絕對(duì)主力。所以初學(xué)者掌握基本的c語(yǔ)言知識(shí)即可，無(wú)須在開(kāi)發(fā)語(yǔ)言的抉擇上花費(fèi)太多的時(shí)間。
準(zhǔn)備的最后一點(diǎn)就是學(xué)會(huì)使用最基本的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，這里列舉一般的實(shí)驗(yàn)室都能提供的4種設(shè)備：萬(wàn)用表、穩(wěn)壓電源、示波器和信號(hào)發(fā)生器。這些設(shè)備的熟練使用將對(duì)學(xué)習(xí)中遇到的調(diào)試(bebug)有非常大的幫助。
有了以上的準(zhǔn)備，就可以正式開(kāi)始單片機(jī)的學(xué)習(xí)了。初學(xué)者最好選用一款性能穩(wěn)定，范例豐富并且推廣較好的單片機(jī)作為學(xué)習(xí)目標(biāo)。性能穩(wěn)定，避免在學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到由于芯片本身的設(shè)計(jì)失當(dāng)導(dǎo)致的一些無(wú)法解決的問(wèn)題;范例豐富，大量的示例供用戶閱讀和借鑒，更容易理解單片機(jī)的操作機(jī)理;推廣較好，意味著學(xué)習(xí)的受眾面較廣，有很好的學(xué)習(xí)氛圍和學(xué)習(xí)資料，并且有容易獲得的學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)板。從這3點(diǎn)出發(fā)，msp430系列單片機(jī)就是一個(gè)很好的選擇。
首先，該單片機(jī)目前在電子行業(yè)已經(jīng)使用多年，一直都作為低功耗單片機(jī)的標(biāo)桿產(chǎn)品;其次，該單片機(jī)所有的型號(hào)都具備官方范例代碼，而且有較多的參考案例;最后，msp430單片機(jī)在中國(guó)通過(guò)大學(xué)計(jì)劃推廣了多年，大量的大學(xué)生使用這款單片機(jī)完成實(shí)驗(yàn)、參加競(jìng)賽，積累了很多的書(shū)籍教材和網(wǎng)絡(luò)資料，開(kāi)發(fā)板類型也很豐富，ti提供售價(jià)約為幾十元人民幣的launchpad開(kāi)發(fā)板。單片機(jī)都有相似性，學(xué)會(huì)使用一款單片機(jī)，再過(guò)渡到另一款就不太困難了。
學(xué)習(xí)單片機(jī)可以從學(xué)習(xí)單片機(jī)的開(kāi)發(fā)環(huán)境開(kāi)始，當(dāng)前的單片機(jī)都有自己對(duì)應(yīng)的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(ide,integrated development environment)，并有免費(fèi)版本供初學(xué)者下載使用。集成開(kāi)發(fā)環(huán)境可以完成代碼的編輯、編譯和調(diào)試過(guò)程，使用起來(lái)比較方便。ti推出的ccs5還可以完成msp430單片機(jī)的圖形化配置。對(duì)于初學(xué)者，集成開(kāi)發(fā)環(huán)境的基本使用沒(méi)有障礙，但是特別要注意的是開(kāi)發(fā)環(huán)境中對(duì)應(yīng)的開(kāi)發(fā)工程的屬性配置。
熟悉開(kāi)發(fā)環(huán)境的開(kāi)發(fā)流程后，就可按照引導(dǎo)教材或者用戶手冊(cè)，逐一了解單片機(jī)的各功能模塊的特性并完成對(duì)應(yīng)的功能模塊的實(shí)驗(yàn)操作。逐個(gè)模塊熟悉下來(lái)，基本上一款單片機(jī)即可學(xué)會(huì)使用。這樣一個(gè)流程下來(lái)，能夠掌握單片機(jī)的基本操作。希望熟練掌握則需要進(jìn)一步通過(guò)完成更為復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)或者項(xiàng)目來(lái)鍛煉。
前面的介紹中也強(qiáng)調(diào)了實(shí)驗(yàn)的重要性，實(shí)際上大多數(shù)學(xué)習(xí)單片機(jī)的初學(xué)者都會(huì)陷入一個(gè)誤區(qū)，過(guò)度的重視實(shí)驗(yàn)，把絕大部分精力放在調(diào)試上，卻忽視了單片機(jī)使用原理的學(xué)習(xí)。這種情況在大學(xué)生身上非常明顯，很多情況下還沒(méi)有能夠理解單片機(jī)功能模塊或者外設(shè)的使用原理和方法，就急切的展開(kāi)實(shí)驗(yàn)。大多數(shù)情況下，編寫(xiě)的代碼還存在缺陷甚至錯(cuò)誤，無(wú)法達(dá)到預(yù)期的效果，就進(jìn)入到了無(wú)盡的盲目修改和調(diào)試中。最典型的情況就是剛開(kāi)始接觸一個(gè)外設(shè)，連工作方式和寄存器的功能還沒(méi)有弄清楚，就開(kāi)始粘貼示例代碼，并編譯下載。反復(fù)調(diào)試不能成功，心態(tài)就開(kāi)始變的浮躁，進(jìn)而厭惡?jiǎn)纹瑱C(jī)。
如果一直調(diào)試未果，學(xué)習(xí)熱情被消耗殆盡，對(duì)單片機(jī)的使用產(chǎn)生恐懼感，最終就會(huì)放棄單片機(jī)的學(xué)習(xí)。細(xì)究這種情況的原因，其實(shí)就是急功近利的心態(tài)在作祟。初學(xué)者都急切的希望自己的代碼可以跑起來(lái)，所以重心就從“學(xué)”偏移到了單純的“做”上。這種心態(tài)我要特別提出來(lái)，希望能夠告誡初學(xué)者必須保持平穩(wěn)的心態(tài)，先仔細(xì)地瀏覽教材或者用戶手冊(cè)，理解工作原理，之后再調(diào)試代碼完成實(shí)驗(yàn)。
單片機(jī)學(xué)習(xí)過(guò)程中每個(gè)人都會(huì)遇到各種各樣的難題并且遭遇長(zhǎng)時(shí)間的調(diào)試過(guò)程。遭遇到這樣的情況，就需要冷靜下來(lái)查找問(wèn)題成因。一方面，可以借助于網(wǎng)絡(luò)，查找是否有相似的問(wèn)題并借鑒其他人的分析及解決方案，這是一個(gè)比較直接高效的方法;另一方面，反復(fù)地查閱單片機(jī)的數(shù)據(jù)手冊(cè)或者用戶手冊(cè)，逐個(gè)分析列舉可能的原理，并設(shè)置對(duì)應(yīng)的測(cè)試來(lái)解決，一些“莫名其妙”的問(wèn)題，往往需要通過(guò)這樣的手段來(lái)解決。
當(dāng)然，能夠獲得有使用經(jīng)驗(yàn)的老師或工程師的指導(dǎo)則是最直接、最有效的方法。隨著單片機(jī)學(xué)習(xí)以及使用的深入，遇到的問(wèn)題將越來(lái)越復(fù)雜化，這時(shí)候外界因?yàn)槿狈?duì)此項(xiàng)目的深入了解，所能起到的協(xié)助作用就會(huì)減弱，這個(gè)時(shí)候獨(dú)立的定位問(wèn)題以及解決問(wèn)題的能力就必須具備。所以在學(xué)習(xí)的整個(gè)過(guò)程中，都應(yīng)該有意識(shí)地培養(yǎng)這種能力。
當(dāng)熟悉單片機(jī)的使用之后，就應(yīng)該完成一個(gè)視野轉(zhuǎn)換的過(guò)程。這個(gè)時(shí)候關(guān)注范圍則應(yīng)該由單片機(jī)擴(kuò)展到整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)上，不僅僅關(guān)心單片機(jī)上代碼的實(shí)現(xiàn)，還需要考慮如何構(gòu)建以單片機(jī)為核心的電子系統(tǒng)。單片機(jī)工程師一般會(huì)對(duì)一個(gè)或者若干個(gè)類型的單片機(jī)非常熟悉。
在得到工程項(xiàng)目需求時(shí)，能夠快速地評(píng)估系統(tǒng)所需要的單片機(jī)控制核心，在滿足需求的前提下一般會(huì)盡量采用最熟悉的單片機(jī)，合理設(shè)計(jì)劃分系統(tǒng)電路功能模塊，盡可能高效利用單片機(jī)片上的外設(shè)，以達(dá)到最優(yōu)化的設(shè)計(jì)。如果評(píng)估發(fā)現(xiàn)使用的單片機(jī)不合適，則還需要更換單片機(jī)平臺(tái)。在工業(yè)應(yīng)用上，還必須考慮單片機(jī)系統(tǒng)所需要面對(duì)的嚴(yán)苛工作環(huán)境，保證系統(tǒng)能夠順利通過(guò)相應(yīng)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試。最終完成由點(diǎn)到面的擴(kuò)展，逐步朝單片機(jī)工程師方向邁進(jìn)。