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自己动手焊制硬件开发板

 
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一直有一个做机器人的梦,所以从去年起放弃了十多年的软件开发,开始进入嵌入式领域,先后在.Net Micro Framework 项目中完成了Ti DM335上的GPIOI2CUSB等驱动,方浅浅地了解了什么叫嵌入式开发。

对非软件也非硬件出身的我,学硬件当然从单片入手最简单,如果直接从ARM开始,就像学语言直接从VBVC开始似的,刚开始可能觉得很有成就感,但是学久了,才知道浮在上面很难深下去了。

正好开发USB驱动期间看了一本介绍USB的书,该书还附送PCB板,所以就从焊接这个电路板开始吧(记得最早焊过的相对复杂的电路板是大学金工实习时的收音机,不过和这个相比就是大巫见小巫了)。去了中发电子市场一两次,总算把该买的零件和工具置办齐,现在就要开始动手了(参见下图)。

1

焊接后的成品(参见下图)

2

对没有多少焊接经验的我来说,焊接过程即充满波折也充满乐趣。

一开始我很担心,怕焊接时间过长烧坏了芯片,其实这种担心是多余的,一般的芯片还是比较耐高温的,上网查了些资料,说芯片最怕的是静电,所以焊接时一定记得带防静电手腕带。

焊接完毕后,一上电,电源灯正常点亮,可没想到运行ISP程序竟无法下载,用示波器查看,发现主晶振没有起振(也可以用万用表量两管脚电压来判断)。仔细用万用表排查,发现两个问题,一是CPU有几个管脚虚焊,二是串口条线设置有些问题(看原理图理解有误),重新又补焊了CPU的几个管脚和调整了跳线,一上电ISP程序就可以正常下载了,编写了一个小测试程序,果然按钮、LED、蜂鸣器一切正常。

接着测试USB芯片,但是很不妙,读出的ID号为0。又用万用表仔细排查,又是焊接问题,USB芯片一个管脚没有焊好,重新补焊,读ID正常。

看来对我们新手来说,焊接这步很关键,宁愿焊的慢一些,也要焊接的牢一点。

(不过下载了鼠标,U盘等程序,设备还是不能正常运转,用USB分析仪监控了一下,发现设备可以正常接收数据,但是无法向PC返回数据,出现总线超时错误。看来USB芯片还是有些问题,不过这有可能不是焊接的问题了,有可能和时序相关,等有时间再深入研究吧)。

下面是我根据书中和网上的资料重新编写了测试程序:

----------------

STC89C52.h

----------------

#ifndef __STC89C52_H__

#define __STC89C52_H__

#include <REGX52.H>

//--

#define TRUE 1

#define FALSE 0

#define BOOL unsigned char

#define UINT8 unsigned char

#define UINT16 unsigned short int

#define UINT32 unsigned long int

#define UINT64 unsigned long long int

#define INT8 signed char

#define INT16 signed short int

#define INT32 signed long int

#define INT64 signed long long int

//--

#define Fclk 22118400UL //主频

#define BitRate 9600UL //串口波特率

//--

void STC89C52_Init(void);

//led 0-7

#define Leds P2

void SetLed(UINT8 led,BOOL ON);

BOOL GetLed(UINT8 led);

//key 0-7

extern volatile UINT8 idata KeyPress,KeyValue;

BOOL GetKey(UINT8 key);

void Delay(UINT16 millisecond);

void Sound(UINT16 millisecond);

void Print(char * info);

void PutHex(UINT32 x,UINT8 Num);

#endif

---------------------------

STC89C52.c

---------------------------

#include "stc89c52.h"

void Keyboard_Init(void);

void Uart_Init(void);

//--

void STC89C52_Init(void)

{

P2=0xFF; //LED全灭

EA=1; //允许中断

Keyboard_Init();

Uart_Init();

}

//--

void SetLed(UINT8 led,BOOL ON)

{

if(ON)

{

P2 &= ~(0x1<<led);

}

else

{

P2 |= 0x1<<led;

}

}

BOOL GetLed(UINT8 led)

{

return ~((P2>>led) & 0x1);

}

//--

volatile UINT8 idata KeyPress,KeyCurrent,KeyOld,KeyNoChangedTime;

void Keyboard_Init(void)

{

P1 = 0xFF; //键盘对应的IO设为输入状态

KeyPress = 0; //无按键按住

KeyNoChangedTime = 0;

KeyOld=0;

KeyCurrent=0;

TMOD &= 0xF0; //TMOD低四位控制定时器0

TMOD |= 0x01; //选择16位定时模式

ET0 = 1; //允许定时器0中断

TR0 = 1; //启动定时器0

}

//定时器0中断处理

volatile UINT8 idata KeyValue=0;Flag=0,KeyX=0,KeyY=0,KeyXY=0;

code KeyMap[]={0x44,0x81,0x41,0x21,0x11,0x82,0x42,0x22,0x12,0x84,0x24,0x14,0x88,0x48,0x28,0x18};

void Timer0_ISR(void) interrupt 1

{

UINT8 i;

//定时

TH0=(65536-Fclk/1000/12*5+15)/256;

TL0=(65536-Fclk/1000/12*5+15)%256;

//开始按键扫描

KeyCurrent=~P1;

//按键发生了变化

if(KeyCurrent != KeyOld)

{

KeyNoChangedTime=0;

KeyOld=KeyCurrent;

return;

}

else

{

if(++KeyNoChangedTime>=1) //时间到

{

KeyNoChangedTime=1;

KeyPress=KeyOld;

}

}

//---------------

switch(Flag)

{

case 0:

P0=0x0F;

Flag=1;

break;

case 1:

KeyX=~P0 & 0x0F;

if(KeyX != 0x0) Flag=2;

else KeyXY=0;

break;

case 2:

P0=0xF0;

Flag=3;

break;

case 3:

KeyY=(~P0 & 0xF0)>>4;

if(KeyY != 0x0) Flag=4;

else KeyXY=0;

break;

case 4:

Flag=0;

if(KeyXY==0)

{

KeyXY= KeyY<<4 | KeyX;

for(i=0;i<16;i++)

{

if(KeyXY==KeyMap[i])

{

KeyValue=i;

break;

}

}

}

break;

}

}

BOOL GetKey(UINT8 key)

{

return (BOOL)(KeyPress>>key & 0x1);

}

void Delay(UINT16 millisecond)

{

if(millisecond<10)

{

UINT8 ms =(UINT8)millisecond;

UINT8 num=200;

while(ms--) while(num--);

}

else

{

UINT8 num=10;

while(millisecond--)while(num--);

}

}

//--

sfr P4 = 0xE8;

sbit P4_0=P4^0;

void Sound(UINT16 millisecond)

{

P4_0=0;

Delay(millisecond);

P4_0=1;

}

//--

void Uart_Init(void)

{

EA=0; //暂时关闭中断

TMOD &=0x0F; //TMOD低四位控制定时器1

TMOD |=0x20; //自动重装模式

SCON=0x50; //串口工作在模式1

TH1=256-Fclk/(BitRate*12*16);

TL1=256-Fclk/(BitRate*12*16);

PCON|=0x80; //串口波特率加倍

ES=1; //串行中断允许

TR1=1; //启动定时器1

REN=1; //允许接收

EA=1; //允许中断

}

volatile BOOL Sending;

void Uart_ISR(void) interrupt 4

{

if(RI) //收到数据

{

RI=0; //清中断

}

else

{

TI=0;

Sending=FALSE; //清正在发送数据

}

}

void PutChar(UINT8 c)

{

SBUF=c; //把字符写入发送缓冲区

Sending=TRUE;

while(Sending); //等待发送完毕

}

code UINT8 HexTable[]={'0','1','2','3','4','5','6','7','8','9','A','B','C','D','E','F'};

void PutHex(UINT32 x,UINT8 Num)

{

INT8 i;

UINT8 Hexs[9]={'0','/0','/0','/0','/0','0','/0','/0','/0'};

if(Num<1)Num=1;

if(Num>8)Num=8;

for(i=Num-1;i>=0;i--)

{

Hexs[i]=HexTable[(x & 0xF)];

x >>= 4;

}

Print(Hexs);

}

void Print(char * str)

{

while((*str)!='/0')

{

PutChar(*str);

str++;

}

}

----------------

main.c

----------------

#include <REGX52.H>

#include "../common/stc89c52.h"

void main(void)

{

UINT8 i;

STC89C52_Init();

//发送信息

Print("Hello C51!/r/n");

//蜂鸣器自检

Sound(200);

//LED自检

for(i=0;i<8;i++)

{

SetLed(i,TRUE);

Delay(100);

SetLed(i,FALSE);

}

while(TRUE)

{

Leds=~KeyPress;

if(KeyValue!=0xFF)

{

PutHex(KeyValue,9); Print("/r/n");

KeyValue=0xFF;

}

}

}

其实上面的C51程序很简单,有C功底的人一看就会。不过学ARM却不这么容易了,想在ARM上编写一个最简单的“Hello world!”,就需要做很多初始化工作。做了近一年的.Net Micro Framework porting工作的我,要想实现这一步还真不容易(不过真正学好单片也不容易)。可见站在别人战车上习惯了,自己下来走两步,竟不知道如何举步了。VS2008VS2010等高级开发工具的出现,对我们来说,是福?是祸?我们不难想见。

十年软件,十年硬件,一步一个脚印,只要努力就有希望!

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