【工控故事】我的单片机成长之路

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苦

2020-08-28 17:03:38

背景

写这篇文章的初衷要从最近带我一个朋友入坑学习单片机的经历开始讲起；

我要用梁静茹给我的勇气写写如何入坑单片机；

我的一个朋友以前是汽车电子技术专业，毕业之后去做了和汽车相关的工作，修了一年车；

其实干一行爱一行，三百六十行，行行出状元，确实挺好的；

不过修车总给他一种一眼看到头的感觉（子非鱼，安知鱼之乐？对不起，他自己告诉我的）；

于是，他跳槽了，找了一份电子工程师的工作；

工作内容和我差不多，平日里打打杂；

平淡的日子就这样重复着，直到有一天，他说想学单片机；我准备给他支支招。

基础部分

DAY 1

第一天，帮他整理了整体的学习路线，基础知识篇；

C语言是一本必须掌握的编程语言，看视频的效率相对来说会高一点，所以我给他推荐了B站浙大翁恺老师的C语言视频；
因为视频还挺长的，我只推荐他看了比较基础的部分，做一下课后习题，掌握基本的语法，if，while，for等语句；
纸上得来终觉浅，学单片机还是重在实践；为了开源节流，我把以前吃灰的STM32开发板拿给他，毕竟资料很多嘛，学起来也方便；
理想是很丰满：原本计划用cubemx+st官方的HAL库来进行实践，毕竟B站还有之前开发板的配套资料也不少；
现实却很骨感：

装cubemx软件就搞的满头大汗了，最后是安装的JDK版本不对，直接裂开，一个晚上时间没了；
我给他操作了一遍使用cubemx配置自动生成代码，然后点亮一个LED，整个过程很顺利，没有写一行代码，但是我给他解释代码的时候，他是完全懵逼的状态，不知其所以然，这里有十万个黑人问号脸！！！
好吧，毕竟HAL库封装的很不错，感觉对新手不太友好（前面提到他C语言基础还不是很扎实）；
后来我知道他偷偷跑去看结构体和指针的内容了。
看来还是得用51单片机，因为简单，可以先点亮一个灯，建立起兴趣；

给他推荐了某宝的一块51单片机开发板，随便找的，功能都大同小异；

DAY 2 —DAY N

开发板隔天就到了，看配套视频，写下了单片机的hello world，然后灯就亮了；

#include <reg51.h>
sbit LED=P1^0;

void main(void){
    
    LED = 1;
    while(1){
        
    }
}

同样是点亮一个LED，但是这次好像有内味道了，看到实验成果，他笑出了猪叫；

后面给他推荐了郭天祥的视频《十天学会单片机》；

看视频，一边补充C语言知识，一边对照着每个单片机讲解视频进行学习，视频中的讲解大多比较浅显易懂，对于新手比较友好；

把课后习题一个一个做掉，流水灯，数码管，串口，定时器，外部中断，初步掌握这些基本的外设的应用之后，

他还尝试做了一个循迹小车；虽然循迹小车比较简单，但是很有里程碑意义的，这里面涉及到传感器技术，直流电机的驱动，以及微控制器等技术；

虽然《十天学会单片机》的视频标题略显浮躁，但是作为入门，他花的时间远比十天要长，所以新手千万不要因为自己学得没有别人快而焦虑，产生挫败感，从而自我否定，自我怀疑；

但是需要及时思考和总结自己的学习方法是否高效，是否有办法优化效率；

最后，按照我个人的观点（如有偏驳，请轻拍），对于零基础的新手，方法策略是实践；

刚开始要避免学习冗杂的理论，选择简单友好的开发环境，不是一上来就是啃厚厚的理论书，学习工具链，学习Linux环境，汇编，这样学习曲线太陡峭，容易产生挫败感；
设置阶段性的学习目标，可以拆分成容易完成的小任务，每完成一个任务都能形成正向反馈，增加信心，从而坚信自己能学好，能继续学下去；
掌握对单片机进行应用的方法之后，可以以点带面，再对知识盲区进行扫盲，从而拓宽知识的广度同时，增加深度；

回归正题

好了，下面言归正传，问题是如何系统地学习单片机，所以本文着眼于讨论如何系统地学习单片机，而单片机这门技术是否有前景，则不做阐述。

如何系统地学习单片机？我感觉很难系统学习，因为这是一个多学科交叉的技术；

另外，如果你用单片机做不同的项目，应用到不同的领域，那有可能会涉及新的知识盲区；

所以是掌握好单片机这个技术的理论知识作为基础支撑，然后不断拓展自己的知识面，不断提高知识深度；

下图是我平时整理的思维导图，做的不是很好，都是每次想到一些就补充一些，所以还有些凌乱；

如果觉得对你有帮助，可以在[小麦大叔]公众号后台回复[技术思维导图]领取xmind格式的文件；

贴这张图的目的是什么呢？只是想说明和单片机相关的技术会涉及到很多东西，所以着眼点应该是加强基础知识的建设；

基础编程

C语言必须精通，但绝非一朝一夕的事情，需要大量时间去实践，去写代码，去调试，去做项目，同时还得学习理论，通过实践加深理解，推荐书籍《C 和指针》，《C 陷阱与缺陷》等；
语言只是工具，学会了C语言，你已经知道如何砌砖了，但是如何把楼盖高，盖牢，盖的好看呢？
这时候，就需要学习数据结构，算法和设计模式，这里推荐《算法导论》，《代码大全》都不错，也是经典了，而且这两本书也会长期陪伴着你；
再到后面，发现裸机编程已经很难满足学习欲望了，这时候可能会学习实时系统了，FreeRTOS，RTThread，都是十分优秀的项目；
慢慢地学会读这些项目的源码，读优秀项目的源码，这是提高很快的途径；
这时候，还不够，操作系统，微机原理（EE）/计算机组成原理（CS），这些书可以操作起来了；
后来还可能会接触到Linux，这是个庞然大物，LKD，LDD，ULK，这三本书，就够啃了；当然前提还得学会Linux环境下编程，shell脚本，makefile等等等，内容太多了，我对Linux涉猎不是很深入，如果是做应用的话，AUPE啃一下，一定会受益匪浅的；

硬件部分

模拟电子技术和数字电子技术，如果是EE科班都会开设这两门课程的，如果是非科班，零基础，可以自学一下；
推荐麻省理工的公开课《电路与电子学》，教授讲得很好，里面已经涵盖了模电和数电的内容；
原理图设计，能看懂数据手册，根据项目需求进行电子元器件的选型；
前提是，熟悉最基本的电子元器件，阻容，磁珠，MOS管，二极管等等；
另外还有功能元器件也需要了解，运放，数字IC，存储芯片等等；
但是这还远远不够，可能还要板载电源，用LDO，还是DCDC，如果是DCDC还得考虑纹波，噪声等等，不过这好像和单片机又扯远了（通常会有专门电源工程师），如果没有，那你上；
PCB的Layout，需要学习一款EDA软件，Altium designer用的比较多，Pads，开源的KiCad也不错，多用用就熟练了，不懂的多问搜索引擎；
Layout的设计规范可以参考一下华为的设计规范，注意一下板机的EMC，布线，铺铜，接地方式以及回流面积，如果是低速板，相对难度会小一点，硬件的坑很深，甚踩；
最后我想说的是最重要的还是实践，实践，实践，自己做个板子，发出去打样，现在打样还是很便宜了，甚至连SMT都包了，软件靠精力，硬件靠经历，多爬坑，学的就多了，会的也就多了，技术在于积累。

总结

本文简单介绍了学习单片机的技术路线，分别从软件角度和硬件角度给出了简单的方法，单片机开发是软硬结合的，所以软件的学习和硬件的学习，缺一不可；

笔者能力和水平有限，文中难免存在错误和纰漏，请大佬不吝赐教。