给想学单片机的大一大二学生的一封信

单片机

同学们：你们好!       我原来从事智能仪表设计，后由于个人原因和喜好转向单片机开发板实践平台的设计。
      在原企业时，发现许多学生说学过单片机学习和C语言，可面对实际工作却束手无策，很想尝试改变之。
      这两年，我和少大学生、大学老师有过接触。交流中，学生抱怨老帅所教的知识不实用，导致他们“尢能” ；而老师抱怨大学生受社会浮躁氛围影响，不用心，无法将知识传授给他们。
      我无意、也不想弄清是何原因，只关注结果：现在，自称学过单片机的大学生毕业后能住工作中运用的是“凤毛麟角” ，大多数基本属于“白丁” 。这样描述未免有些不恭，可却是事实。更可悲的是… 这种现象有愈加严重之势。
      大学扩招后，你们的“压力更大” ， “找工作难” 让大学生成了“弱势群体”，要国家为此专门颁布政策扶持。本该是社会精英，却沦落到如此境界，实在不可理解。
      可我从一个企业的工程师角度看，工作机会并非那么稀少，有许多中小企业，7，大企业的设计岗位空缺，导致许多项目不敢t、上不去，错过了商机，至少我所涉及过的领域如此。如果你们具备一定的工作能力，找工作并不难!
      作为人学生，你们应该考虑的是如何改变自己。首先是寻找一种自救的方法，不要把希望寄托在外部，奢望目前的教学有奇迹发生!
      为此，想提一个建议供你们参考，虽说不一定能保证你仃j变成精英，但敢保证，如果按此实施，一定能顺利地找到工作，成为技术骨干。
      这个方案的载体就是“圆梦小车DIY套件” 。关于“圆梦小车DIY套件” ，我想从三个方面作一探讨：“圆梦小车DIY套件”适合的对象、购买“圆梦小车DI y套件”及相应细节、具体实施方法。
1．爱好嵌入式控制的，或者想要将其培养为爱好的相关专业学生
      为什么首先强调要爱好呢?因为爱好是一个人做事的原动力，有爱好才能有激情，才能专注，才能为之付出，也才能从中获得收获、得到快乐。没有爱好的人，获取只是为了占有和享受，而有爱好的人获取是为了掌控。后者不要说用DIY器材能做出有特色的作品，就是成品也会想着将其改造成富有个性的产品。只有这种心态的人，才能在“做”的过程中对自己不断提出要求，追求完美，从而学到知识，提高能力。
      我接触过一些为了“功利”的目的而做的人，用这个套件应付课程设计或是毕业设计，抱着这个目标，因为太“急功近利”!无法沉下心来体验过程，难有收获。这也是写给你们大一、大二学生的原因，因为你们离毕业还有一段时间，可暂时忽略就业压力，用这宝贵的两年时间享受爱好带来的快乐，获取必要的技能。
2．要靠自己能力获取的学生
      虽说改革开放了这么多年，可我觉得在找工作上似乎又回到了计划经济时代一要靠关系。所以如果一个早就有人帮着安排好丁作的学生是没有动力去付出的，也不是本文所要关注的。我所想帮助的是那些必须靠自己的能力赢得用人单位青睐的学生，特别是那些耗尽了父母全部心血的孩子，我觉得你们实在应该努力，用在大学期间学到的真才实学去获取应得的收入，以报答父母。
      购买及相应建议
      你们这一代可能无法体会你们的父辈们当时学习计算机的困难。那时计算机十分罕见，只有到机房才能触摸到它，所以有些人为了练习敲键盘的指法，需要购买纸键盘(一张按键盘式样印刷的硬纸片)在家练。你们可能无法想象，那时的人会操作计算机可神气了。
      如今呢，能够操作计算机如同会写字一样平常，想过没有：这一切是如何达到的?是计算机的普及!现征计算机可能比收音机都多，任何人要想用都可以随时满足。
      说这些是想阐明一个道理：一件东西当它稀少、难于接触到时，它就会变得神秘、难于掌握，如果它易于得到、可随意去尝试，它将变得普通、易于掌握!嵌入式控制或者狭义的说片机应用，就是由于它还不能成为你们随时可以触摸的东西，所以变得难于捉摸。
      而造成这种现象的原因有两方面：
      一是价格，因为它暂时还不属于消费品，特别是用于学习和开发的产品，由于需求数量较少，所以价格难以下来。
      二是用途， 因为它所涉及的用途多数不易为大众所理解，太专业，制约了想要接触的人，也难以引起你仃】的兴趣。不像PC，文字处理、照片编辑浏览都是大家需要也容易理解的需求；实际上P C所附带的几个游戏看似无用，却大大帮助了PC的推广，任何人拿到P C后很快就会在所提供的游戏上停留，这宝贵的一段时间大大加深了P C在用户脑中的印象，使用户接受它、喜欢它，导致用户想拥有它。嵌人式控制中就缺少这…平台和内容，吸引用户停留、关注，并期望拥有之。
      “圆梦小车DIY套件”就消除了上述两个障碍：价格和用途。首先通过合理的选择M C U化解了开发手段带来的高投入，其次通过DIy方式降低了总成本，将购买成品必须支付的生产、调试成本降到最低。而且，对于学习而言这种方式利大于弊，因为DIY的过程本身就是学习的内容，同时帮助你了解产品的细节，为日后维护、升级打下基础。另外，所选择的M C U是目前多数大学课本所用的51系列，有足够的共享资源，但又是改进过的，弥补了经典51内部资源少、速度慢的缺憾，内胃了8路A／D以及4路P C A，速度是经典5 1的6～8倍(同样的频率下)。
      在用途的选择上采用了一个最常见也最容易实现的内容—— 小车，因为车能做的文章比较多，而且容易理解，可以从两个方面深入：
      一是车本身的行走控制，让它速度上、轨迹上符合要求。
      二是将车作为载体去实现一些其他功能，如走迷宫、寻找物体、清障、对抗等。两个方面都有许多文章可做，可以覆盖你们将要学习的多数学科。前面叙述选用小车的理由，建议如下。
      (1)购置一套“圆梦小车DIY套件” ，根据经济条件确定是选择基本配置，还是附带无线通信以及轨迹采样的配置，如果可能，建议最好配置带无线通信的配置，这样可以探究的内容将更丰富。而轨迹部分结合个人需要，如果购买器件方便，可到使用时再配，因为PCB部分已随基本配置提供r。如果器件采购困难，不妨一起配置，可节省邮费。
      (2)因为你们可能还不具备所需的专业知识，可先对照原理图将所有器件按列方式列出：原理图中的标号、PCB中的位置、器件功能、器件参数、电路中的作用、涉及学科。其中：
原理图中的标号——即R1、C2、
D1等：
PCB中的位置～一可自己将PCB划为若干格，如同地图一样，纵向用字母，横向用数字，格子大小lcm即可，比如在左上角，则为A1，右下角为Jt0(按10．10格)；
器件功能—— 是指器件本身的功能，如电阻、电容、门电路等；
器件参数—— 指的是器件的标称值，有些器件可能需要很多内容，如MCU：
电路中的作用——描述其在电路中的功能，如限流电阻、退藕电容、保护二极管等；
涉及学科—— 指此器件的知识应该在那门课中学习；
      内容可逐步完善，知道多少填多少，但最好理解后用自己的语言描述，不知道的暂时李着，作为问题寄存，住未来的学中／f 断化解之。千万不要忽视上而这个步骤，很多同学毕业后连最基本的器件性能都不了解，看似简单的电阻、电容、二极管、三极管都有很火学问，拿电容来说，就有材质、寿命、使用温度等问题需要考虑，日后出自你们之手设计的品也许就坏在一个几分钱的电容上。
      能对所接触到的每个器件刨根问底，将大大充实你们知识的深度和广度，而且这个过程可以提高你们查阅资料的能力。用人单位强凋的所谓工作经验，此能力占很大比重。
      如果已学过电子技术，可以尝试使用电子CAD (~aProte1)软件将原理图绘出，以加深理解，同时为日后改进做好准备。未学者可等到学时再做。做完第二步，应该对器件和PCB有了感性认识，可着手焊接。对干弱电专业的大学生，电子焊接应该是你们工程实践的内容，如果没有，更应该自己补上这项练习。u丁参照我网站上提供的焊接I=艺，也可自己参阅相关书籍或拜师。
      按照提供的装配工艺，或者你自己理解后制订的步骤检查、通电，按照StepByStep第一篇下载～一个程序试一下。如果感到自己有太多的知识具备，可将小车放存一·边，算是为后而的学习准备了一个自己的实验室，可以随时、随意使用干u改造。泛读6篇StePBYSteP文章，将其中不理解的问按下述方式打I总：问题、需要的知识、将在何时何科目上学到，结合第二步所制作的表格，为A己制订一个计划，将实现小车设计的功能作为目标，可以尝试使用“甘特图” (此知识自己查阅)，看如何能让实现的过程尽量流畅、快速；所谓流畅，是指小出现准备的知识与需要解决的问题顺序倒置现象，也就是人们常说的“窝工”。根据自己制订的汁划，确定学的方式，可以等待老师传授，也可以A学，但我认为最好自学，这样可以掌控学习的内容，不于“不流畅” 。       最好尽快具备基本的知识、常识，使小车的设计功能能够完成，也就是我6篇文章所介绍的内容，使小车具备辅助学习的能力。在完成上述步骤后，应该对小车的功能、潜能有了足够的r解，此时结合你们正在学及将要学的课目以小车为载体构思一些挑战项口，以帮助理解所学的内容，例如：C语言课，可以用C语言编写小车的指示灯发送、接收莫尔斯电码，尝试相互使用莫尔斯电码交流。自动控制课，可以川小车验证PID控带lJ原理，控制的内可以是转速、加装光敏电阻后让小车停在制定光强度的位冒等。传感器课，可用温度传感器让小车寻找一个区域内的最高温度点；可用线阵C CD传感器进行轨迹检测，可用色彩传感器让小车识别物体、分类收集；最新的MEMS (微机电系统)使诸多运动传感器应运而生，体积小、价格低的多维加速度传感器更适宜将小车作为展示的载体；几平所有的传感器都可以在小车上找到应用。单片机应用课就更不用说了。
      至此，可把小车看成你们正常学习中的一个工具，和计算器一样，不同的是小车帮你们提高的是运用知识的技能、解决问题的思维能力。在这一阶段，每个人有A己的侧重和学习方式，可结合自己的需要去做，充分发挥小车的潜能。如果有条件，最好随自己掌握知识的增加而将小车升级。如MCU，现在所提供flgM CU是8位5l系列的，只12Kb ROM，512B RAM，基本无法尝if(RTOS；10口及内部资源也有限，想扩充更多的应用将受到限制。所以小车PCB在设计时就考虑了McU的升级，将控制板上的M C U所有引脚用插座引出，很容易用扩展板的方式实现M C U的升级。因AR公司的COrtex M3十分适合作为控制，故设计r一个STM32的扩展板，此MCU有128Kb Flash ROM ，20Kb RAM ，完全可以满足移植 co8ii~9要求，而且它的内部资源也较多，现在网上的资源和交流的人也很多。再有余力者(包括资金和能力)，可选用ARM9系列MCU构成的核心模块(也可以选择DSP构成的模块，看你的需要)构成二级控制，原来flgM C U只负责底层的控制，如电机的PWM控制、码盘采样、轨迹采样等，而策略控制由ARM9模块完成，两者之间通过自定义的通信交互。这种模式在未来的应用中将十分普及，因为L P C (低功耗、低成本、低引脚)的M C U将逐步取代传统的逻辑电路，每一个小的功能单元将由一个M C U为核心实现，这就要求你们能够熟练掌握设计系统内通信的技能。选用ARM后，可以尝试更复杂的操作系统，如 CLinux，而且可以编写一些复杂的软件，如接入摄像头编写图像识别程序，根据图像识别的结果控制小车运动，完成更复杂的任务。我想你们一定会想出更奇妙的应用。
      上述所有步骤都有一个最核心的要求：文档!如果不能在做之前有清晰的计划，做之后有详细的总结，那这个过程的收获将大打折扣。特别是自己设计的、略复杂的挑战项目，一定要按照项目实施的方式书写文档，如：问题定义、需求分析、概要设计、详细设计、调试方案、使用说明等，不要过于将精力集中于实现目标上，而要关注自己实现的过程和方法，不断提高、改进自己所用的工具和手段，尝试一些先进的设计手段，如UML等。现在有如此好的工具(P c和相应的软件)，没有理由不做出好的文档和记录。如果你能做到这些，我想用人单位比看那些让人将信将疑的简历感兴趣得多!
      最后，一个附带的提议，从开始做就建立一个博客，详细记录你所做的心情、想法、成果、收获等，作为技术文档的互补。如果能坚持下来，我想这比你们煞费苦心的参加各类比赛更能“秀” 出你自己，而且可信度、传播的范围远超过比赛所赋予的。你们赶上了时候，有如此好的网络媒体，还去依赖传统的方式、手段来表现自己，思考一下，是否有些“迂腐” 了?建议你们看看《世界是54 夸窀 20 0苹2冀平的》那本书，不是附庸风雅，它帮助你全面了解当今世界的变化，以及背后所蕴含的机会，也许能改变你的思维方式，使你们尽快活到“现在”来，而不是停留于过去。实施方法在建议中详细描述了你们应该做什么，这里想探讨一下如何做。
1．寻找·个伙伴
目前是--一个充满信息的社会，交流成了人的主要需求之，否则信息无法流动，也就失去了存在的价值和
升值的机会。做此事也最好能有交流的埘象，一方而可以提高做的兴趣和效率，另一方面也锻炼交流的能力，能用简洁的语吉描述自己想做的事、遇到的问题是你仃J必备的技能，因为工程不同干艺术，必须是团队合作才有机会成功。
我特别欣赏那本《LEG O组件和ROBOLAB软件在工程学中的应用》(美国Eric．I ．Wang等著)，书中设计的第一个挑战看似简单的游戏，实质上涉及了工程上最基本的概念一一术语定义，如果你们去查阅一1 技术标准(GB戎ISO)，就会发现，每个标准在开篇时都会用定篇幅定义本标准中的术语含义。这个概念相当重要，否 U工程中的合作和交流将无法进行!所以，最好能够找到同伴一起实施，不但能够有相互交流的机会，也会增加许多有趣的项目设计。当然，也可以在网络上找到同伴，我设计这个平台的目的之一就是希望构建一个百丁以跨越时空交流的基础。
2．组织相应的活动
如果你对自己的要求还不只是当个普通工程师，那你可以尝试组织更多的同伴一起做，并且设计、组织一些群体性的活动吸引大家参与，这样可以锻炼你的组织能力、号召力和执行力。因为群体活动不同于两个人，可以商量解决，众口难调，必须学会折中、说服、妥协，这些能力都是未来工作中所必需的。能够快速的组织起不同类型、不同需求的人去做一件事是被企业相当赏识的能力。如果能借助小车的普及，自己组织同学间、班级间的机器人赛，可以为那些在人文、艺术、体育上无特长也无兴趣的同学提供施展的空间了，以往这些人基本没有在“公众前露脸”的机会。
      活动也可以借助干网络宣传、展示，可以在网络上用组织良好的活动推销自己，r亓j不必等待一年一次的电了大赛、机器人大赛。活动的内容可以参照国外成熟的项目，进行自己的改进，我认为Miin_iS LIItio就是不错的项目，组织简单，但变化无限。有兴趣者可到一些国外机器人俱乐部看看。
结语
小车套件用5l单片机培训作为引子，但并不局限于此，可方便的用其他MCU替换。“圆梦小车DIY套件”主要是为你们提供一个上路的台阶，你们在做的过程中或许会有更好、更有创意的想法!愿同学们能借助小车不断成长，在D1Y过程中圆自己的嵌入之梦!