嗞~~~~~

一股溫和的電流流進了我的身體，我從沉睡中醒來，感受著心臟穩定的跳動，我的大腦高速的運轉著，我感覺到了他的運轉速度，很快，非常快，一秒幾十兆的運算速度，我感覺我無所不能。同時，我擁有了幾十上百個手腳。我，是單片機？

漸漸地，我也發現了我的缺點，我好像腦容量比較小，感覺不能記得很多東西，我雖然思維活躍，但是好像能量很小，我的能量全來自于喚醒我的那股溫和的電流，他雖然穩定，但是他所能夠提供的能量很少，我可以靈活地抬放我的手腳，但是它們好像并不能拎起多大多大物體，我好像一無是處。

單片機又稱微控制器，是把中央處理器（大腦）、存儲器（腦緣系統）、時鐘（心臟）、各種輸入輸出接口（手腳口）等都集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機。一般單片機的內存較小，輸入電壓較低，通常為3.3v-5v。運行速度（主頻）在幾十兆赫茲到幾百兆赫茲不等。

▲STM32F103xx增強型模塊框圖隨著環境的變化，我突然覺得胸口發蒙，溫度太高或者太低都讓我的心跳異常，經常犯錯。但是我卻無可奈何，此時我聽到了一個聲音：你名為單片機，乃是科技的結晶，雖然你現在像個小丑，但是你可以去闖副本，解鎖新的皮膚，新的地圖。于是我便沉沉睡去。當我再起醒來，我感覺背上劇痛，什么！有人在給我紋身，難道是“精忠報國”？難道我將馳騁沙場，立不世之功！原來我的副本是為了保家衛國……后來我才知道，背上紋的是STM32F103RB，這有個啥用啊，哎~我沒想到，這個皮膚有種魔力，讓我解鎖了新的地圖——開發板。在這個地圖上，我擁有了另一顆心臟，一個我似乎可以使用外部的心臟，那家伙挺厲害，很多我適應不了的環境他都可以，不容易產生心跳紊亂，我只需要在我醒來時啟動它便好，可好用了。現在32位單片機內部都會集成一個晶振，即使不外掛晶振也可以正常工作，但是內部晶振收環境影響較為嚴重，在一些極端場合可能會造成較大的誤差，所有一般應用都會外掛一個高精度晶振，可以使單片機更好的工作。▲使用8MHz晶體的典型應用
探索新地圖：我雖然擁有了強力的心臟，可是我啥也不會呀，我怕黑，想開燈，但是我卻無從下手，我看得到地圖上有個燈，我不知如何打開，直到我遇到了一個神奇的動物——程序猿。他有著人類一樣的外邊，但是怎么看怎么像牛，挺奇怪的。那天，這個程序猿給了我一個開燈的說明書，這個說明書好復雜，讓我做了好多事，最后讓我用其中一個手拉一下開關就可以開燈，不明白為啥要這么麻煩。但是他有時候也給我很簡單的說明書，里面只寫了：伸手。然后燈就開了，好神奇。那之前為啥要給我那么復雜的說明書呢？單片機本身不含任何功能，需要用戶編寫代碼，編譯成單片機熟悉的語言燒錄進單片機才可實現功能。例如我們點燈，就讓控制燈的引腳輸出相應電平即可。在ST的開發環境中，ST提供了多種開發方式：直接操作寄存器、標準庫、HAL庫、LL庫。其中，寄存器的方式是最直接的方式，單片機的響應最快，代碼執行效率最高，同時難度較高；LL庫及其接近寄存器，效率次之；標準庫對寄存器進行了封裝，用戶可以直接使用庫函數實現功能，不能直面寄存器，是曾經最常用的方式；HAL庫是開發最簡單的方式，HAL庫將寄存器和開發者隔離，開發難度特別小，但是也帶來一個問題，就是執行效率相較于前幾個更低。當我會點燈之后，我發現自己的思維邏輯好像有問題，我總是一根筋，不會回頭，做事只會按照一條線去做。好在程序猿給了我一份新的說明書，書中說道：苦海無涯，回頭是岸。反正就是讓我主線任務做完了再重新來過，還讓我注意自己的手腳，他碰我不同的腳我得暫停主線去做支線任務。做完支線才能回來繼續做主線任務。說明書上還交代任務的緊急程度，碰我的1腳我得去做1號支線，如果沒做完就碰我的2腳，那我得暫停1號支線去做2號支線的任務，等2號支線任務做完再回來做1號任務，直到兩個任務都做完才能回去做主線任務單片機就是一根筋，只會按照邏輯一直往下執行，當有緊急事件需要處理可借助單片機的中斷系統來處理，單片機會暫停當前執行的任務，轉向中斷安排的任務，并在完成中斷后返回之前跳轉到節點。▲中斷嵌套及響應示意圖
如上圖所示，當中斷發生，單片機會將中斷發生時刻的狀態和參數保存進堆棧，通過中斷向量的指引去完成中斷的服務任務，執行完中斷服務任務后會返回之前的被打斷的指令，然后繼續向下執行。當正在執行的中斷函數遇到更高優先級的中斷請求到來，當前的中斷任務保存，跳轉執行更高優先級的任務，當高優先級的任務執行完成再返回之前的次優先級任務繼續執行，直至中斷任務全部執行完成后返回主程序。那天，我發現了另外一塊單片機，好不容易見到同類，好想和它聊天。于是，我向他呼喊（UART），但是只能發出1和0，它無動于衷。隨后，程序猿給我一本詞典（協議），我按照詞典的介紹開始發音，但是對方的語言能力可能不是很好，我說的快了它反應不過來，說的慢了它會漏掉我的話（波特率匹配）。在嘗試許久后終于見它有反應了，我也收到了它的回復，它也只會說什么1啊，什么0啊之類的，我只能考詞典進行翻譯（轉碼），但是也只能它說一句我回一句，就像對講機一樣（異步串行通信），好在雖然比較麻煩，總算能聊上了。隨著時間的推移，我們之間的距離越來越遠，說話都是斷斷續續的，即使我叫破了喉嚨也不頂用（遠距離通信），于是我倆想辦法找到了擴音喇叭（RS485芯片），這玩意自帶能量供給，不需要我們提供（單獨供電），我只需要正常說話，他就會給我放大，即使隔得很遠我們也能說話。但是不知怎么的，我們的距離越來越遠，遠到靠擴音喇叭都無法起作用，但是難不倒我們，我們又找來更先進的設備——無線通信模組，通過這類設備，我們可以實現天南地北通話無誤。在嵌入式開發中，UART串口通信協議是我們常用的通信協議之一，全稱叫作通用異步收發傳輸器（Universal Asynchronous Receiver / Transmitter），是異步串口通信協議的一種，其工作原理是將傳輸數據的每個字符一位接一位地傳輸，它能將要傳輸的資料在串行通信與并行通信之間加以轉換，能夠靈活地與外部設備進行全雙工數據交換。UART的通信需要遵守通信協議，同時匹配波特率，才能進行正常的通信。可以將通信過程按下圖想象：▲正常通信UART發送數據就類似打開門放數據出去，波特率就是控制打開門的速度，當發送方按照一定的速率放出數據，接收方也按相同的速度開關自己的閘門，那數據就剛好可以一個個進來。如果接收方和發送方的波特率不一樣，就可能出現數據當接收方門口的時候門關了，數據進不去，導致接收異常。▲通信異常當通信雙方距離較遠，通信就會受阻，此時可采用485通信，485的出現，是為了解決232通信距離受限的問題。RS-485的數據最高傳輸速率為10Mbps。RS-485接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗共模干擾能力增強，即抗噪聲干擾性好。
RS-485最大的通信距離約為1219m，最大傳輸速率為10Mbps，傳輸速率與傳輸距離成反比，在100Kb/S的傳輸速率下，才可以達到最大的通信距離，如果需傳輸更長的距離，需要加485中繼器。RS-485總線一般最大支持32個節點，如果使用特制的485芯片，可以達到128個或者256個節點，最大的可以支持到400個節點。485通信只需要+、-兩根線，或者也叫A、B兩根線。A、B兩根線的差分電平信號就是作為數據信號傳輸。由于發送與接收都是用這兩根線，也就是說每次只能用作發送或者只能用作接收。所以，485是半雙工通信。▲RS-485通信
但是這樣說話好累啊，我想發出聲音怎么辦呢？這時我發現自己有一個手上拿著一個蜂鳴器（無源他激型），只要我拼命地搖動，他就會發出聲音，我搖動的頻率不同，發出的聲音就不同，這樣我就可以發出不同的聲音了，我甚至還可以給自己來首曲子（方波信號輸入諧振裝置轉換為聲音信號輸出）。就是比較累，我還得算著時間來搖動。音樂都有了，我還要燈光，可是我手上的燈只能發出一種顏色，要么讓他亮，要么要他滅，于是我找到了身上的定時器，我可以讓它控制我的手去開關燈（PWM輸出），在一定時間內多讓燈多亮一會，再關掉，控制打開和關閉的時間燈光就會一會亮，一會暗，但是可能我動作得快點（頻率大于人眼捕捉頻率），不然會一閃一閃的，這好酷啊（動態更改PWM占空比）。漸漸地，我覺得我還是養一條狗比較好，因為上次我做錯事了，但是我鉆牛角尖，不愿意放棄，一直死等（程序卡死），導致后面好多事都耽擱了，還導致自己差點出事。決定還是養個看門狗（就是看門狗），每隔一段時間就去喂狗，它不餓就不會叫，我要是鉆牛角尖了，就會忘了喂狗，這樣他就會叫，我聽到狗叫就會反應過來的。
但是，有問題我也得解決不是，我可以把這件事記在身上的本子上（寫FLASH），這樣以后就能看看到底咋回事了。但是我的筆記本挺不好用的，每次都得把這一頁擦掉才能寫，而且最少得擦掉一頁。但是還是很必要的，因為我每次昏睡后（掉電）都會丟失一些數據（掉電會丟失RAM數據），為了防止我忘記也可以寫在上面。但是我的腦子可能真的有問題，每次再做筆記時總是會屏蔽其他的聲音，誰都不能打擾我。在由單片機構成的微型計算機系統中，由于單片機的工作常常會受到來自外界電磁場的干擾，造成程序的跑飛，而陷入死循環，程序的正常運行被打斷，由單片機控制的系統無法繼續工作，會造成整個系統的陷入停滯狀態，發生不可預料的后果，所以出于對單片機運行狀態進行實時監測的考慮，便產生了一種專門用于監測單片機程序運行狀態的芯片，俗稱“看門狗”（watchdog）。
看門狗的作用是系統CPU正常工作時定時給看門狗喂狗，復位定時器，如果系統出問題，沒有給看門狗喂狗，看門狗就由于超時將CPU復位。一般工程都會使用兩個看門狗，一個是獨立看門狗，主要用于在代碼跑飛之后復位使用，一個是窗口看門狗，主要用于在復位前對于一些重要數據進行保存。小數據量一般可以保存進單片機自己的FLASH中，下次上電還會存在。注意：1、每一款單片機的FLASH的大小不盡相同，在操作FLASH之前一定要根據手冊確定手里的單片的FLASH的大小，超出FLASH容量的寫操作是不被允許的，也無法成功完成數據寫入。2、計算好程序的內存，程序也是保存在FLASH中，如果沒有計算好程序的大小，將寫FLASH寫入程序占用的內存中，會導致程序奔潰。3、寫數據之前必須先對頁進行擦除，因為FLASH不能寫1，只能寫0，所以寫之前要通過擦除操作將FLASH頁中的數據全部恢復為FF，才能進行寫操作，如果該FLASH中存在需要的數據，必須要先將數據讀出來存在緩存區，再將頁擦除，再進行寫數據。4、數據不超過一頁，可連續寫入。5、注意FLASH的操作單位，每次最少寫4個字節，可通過手冊查詢頁的大小，因為一般采用的是整頁的擦除和寫入，不可隨意擦寫。6、操作FLASH時會占用總線，會打斷你的中斷操作，且寫FLASH時間一般較長，所以在操作FLASH時要保證單片機預留出足夠的時間。7、詳情參見帖子：國民技術G435大容量FLASH讓你儲存離線數據不必節衣縮食（地址：https://bbs.21ic.com/icview-3208110-1-1.html）我覺得我還有很多很多的很強很強的能力等我發現，但是我突然覺得體內的能量越來越少，漸漸感覺頭暈眼花，我可能需要休息一會，不知道小憩一下會不會恢復（睡眠模式），不行的話，可能我要好好睡個覺了（深度睡眠），如果能量再少下去我可能就睡昏頭了（待機模式），這樣再醒來可能之前的事我就全忘記了（停機模式下會丟失RAM數據）。
呼呼~~1、睡眠模式：在睡眠模式中，僅關閉了內核時鐘，內核停止運行，但其片上外設，CPU核心的外設全都還照常運行，在軟件上表現為不再執行新的代碼。這個狀態會保留睡眠前的內核寄存器、內存的數據。喚醒后 ，若由中斷喚醒，先進入中斷，退出中斷服務程序后，接著執行 WFI指令后的程序；若由事件喚醒，直接接著執行 WFE 后的程序。喚醒延遲：無延遲。（WFI:Wait For Interrupt，WFE:Wait For Event）。2、深度睡眠模式（停止模式）：在停止模式中，進一步關閉了其它所有的時鐘，于是所有的外設都停止了工作，但由于其 1.2V 區域的部分電源沒有關閉，還保留了內核的寄存器、內存的信息，所以從停止模式喚醒，并重新開啟時鐘后，還可以從上次停止處繼續執行代碼。喚醒后，若由中斷喚醒，先進入中斷，退出中斷服務程序后，接著執行 WFI指令后的程序；若由事件喚醒，直接接著執行 WFE 后的程序。停止模式喚醒后，STM32會使用 HSI（f1的HSI為8M，f4為12M）作為系統時鐘。所以，有必要在喚醒以后，在程序上重新配置系統時鐘，將時鐘切換回HSE。
喚醒延遲 ：基礎延遲為 HSI振蕩器的啟動時間，若調壓器工作在低功耗模式，還需要加上調壓器從低功耗切換至正常模式下的時間，若 FLASH 工作在掉電模式，還需要加上 FLASH 從掉電模式喚醒的時間。3、待機模式：它除了關閉所有的時鐘，還把 1.2V區域的電源也完全關閉了，也就是說，從待機模式喚醒后，由于沒有之前代碼的運行記錄，只能對芯片復位，重新檢測 boot條件，從頭開始執行程序。注：以上藍色內容僅是作者個人理解，黑體部分純屬瞎編亂造，如有錯誤，歡迎評論區留言指正！作者：吶咯密密來源：21ic論壇-END-