許多人對於8051 MCU常有的錯誤觀念討論與闢除(2020/10/12 ...

8051 MCU好教材分享& 錯誤觀念闢除] 對於想學MCU(單晶片微控制器)韌體、嵌入式系統硬體(嵌入式處理器架構、外部電源電路、感測器/馬達介面電路、 ... 阿良的嵌入式系統技術學習區 跳到主文 分享嵌入式系統技術文章，開設嵌入式系統相關教學課程，可洽談:[email protected] 簡歷:https://sites.google.com/view/wenliangsun/ 部落格全站分類：數位生活 相簿 部落格 留言 名片 Feb15Fri201915:59 許多人對於8051MCU常有的錯誤觀念討論與闢除(2020/10/12更新)   [8051MCU好教材分享&錯誤觀念闢除]   對於想學MCU(單晶片微控制器)韌體、嵌入式系統硬體(嵌入式處理器架構、外部電源電路、感測器/馬達介面電路、周邊驅動)實作基礎但又會沒有辦法確定學習平台與作法的朋友，可以參考這篇文章對於一些常見的錯誤認知觀念的討論與說明   註:我個人在過去的第一份業界工作其實是在大型SoC上面跑OS的系統(EmbeddedLinux/安卓等)上面的軟韌體工作，相較於MCU系統比起來，是較偏向嵌入式系統的軟體一些。

但站在長年接觸MCU的一位工程人員，並由於自身是電機電子和資工科系都讀過也接觸過的人(從類比電路走到純軟體)，一路上看到很多人因各自背景導致相互不理解、文人相輕等狀況，所以還是有些觀點想分享一下，之前也有寫過一篇觀念文章:Arduino到底是什麼?MCU又是什麼? 常見的錯誤觀念及對應說明如下:   (1)以為MCU位元數少(比不上現代許多高大上的SoC或CPU)就代表很簡單 會寫APP或接觸過EmbeddedLinux系統不代表就懂MCU的應用設計，更不代表設計MCU應用系統很簡單。

事實上，就跟多數的技術或學問一樣，MCU類的系統的設計有淺有深(我想大多數技術也是如此)，當然如果是singlethread(while(1)infiniteloop)的狀況下，就純軟體的角度來看，MCU的韌體在軟體方面的架構複雜度確實不高。

但除此之外，MCU應用系統設計還包含除了徹底理解MCU架構、整合設計電子電路(可能有數位、有類比)、理解各種電子元件的應用特性(即便不是身為純硬體工程師，但很可能為了因應系統整合的需求，也要去了解硬體特性相關方面的技術和知識)、Sensor的訊號演算處理(DSP方法設計)，甚至是設計控制系統的能力(視產品而定)。

這類的系統設計所需要的技術背景知識，相當的視產品別及產品應用場域而定(軟硬體設計經驗和理解程度對於系統好壞的影響甚大)。

簡單來說，如果只會寫純軟體而不具備上述硬體知識與軟硬體整合能力的人員，是完全沒有能力去做好MCU系統設計的，因為這種韌體的用途重點就是在於驅動/控制硬體電路，當然要懂硬體才能做好這類系統的設計。

過去還在校或者在公司時，就看過不少純軟體背景的人不甚理解此點，他們以為MCU的位元數少、規格相較於PC或網路多媒體類的SoC來說簡單很多，就代表著該技術領域很簡單，客觀來說這真的是嚴重錯誤的認知。

另外，嵌入式系統大致可粗分兩種:硬體控制或大量資料處理，前者常用於控制或不需要本地進行大量運算的場域(如馬達、穿戴式裝置的裝置部分)，後者常被用在網路多媒體應用(如數位電視、智慧型手機、Camera)。

MCU本來就是被用於前者較多(所以其處理器的運算能力規格通常不如後者複雜，這是需求選擇考量，而非是技術高低問題)，當然近年來MCU也有被用於多媒體應用的情況出現，有些情況及產品需求下會在MCU上跑小型即時作業系統RTOS(要求即時性但又需要多工排程時)，介於上述兩種狀況之間，但比例上仍然較少些。

  (2)會簡單應用Arduino就是會MCU 這是學校學生甚至許多教師常犯的觀念錯誤，事實上ArduinoAPI因為已經將底層韌體都包裝成相當方便的API，單純會應用距離具備MCU系統產品設計的能力事實上是有一段很大落差的。

事實上，Arduino是很好的平台，可以節省很多不必要的自己刻底層driver（省略掉周邊IP的原理的理解/registersettingflow和晶片外部的介面電路及元件的整合原理）的時間，熟悉MCU原理及系統設計的人去用Arduino其實可以用的很好，增加工作效率。

反之，不懂原理的人去使用Arduino變成只是一知半解（甚至不到一知半解的程度）。

雖然同樣都是使用Arduino，但上述這兩者之間是有很大的差異的。

  (3)因8051是30幾年前的老晶片，就以為它過時且無用了 我甚至曾在過去看到某OS高手透過暗示的方式對採用8051作為教材的課程進行批評過(他覺得當時的交大和成大某些系所還在教8051就是太過於老舊落伍，我想這大概是領域雖有重複但仍差異很大，所造成的認知落差)。

事實上，8051仍然是很適合初學者學習MCU的一個好選擇，因為許多的基礎原理是相通的，是一路發展上來的，現代的MCU並非是突然一蹴可及的。

當初學者深入理解8051的原理後，要再去學一些更新的近代MCU其實並不困難，反而容易在初學期間打好基礎觀念，因為8051是相對單純一些的MCU(因為是比較早期出來的)，而且容易因為8051這種具體而微的MCU架構(相較於現代許多已經複雜化的32bitsMCU而言)，容易增加初學者的學習信心。

而且其實我看過很多學生(包含許多頂大的大學部學生，甚至是碩士與博士畢業生)，光是8051這種較簡單的MCU架構原理(不僅是針對8051這款MCU的觀念，而是指MCU的一些共通觀念)，大多數人都沒有學得很透徹(事實上大多數的人根本不熟)。

其原因很多，例如只有一學期時間過短、教師認知錯誤、或者只是應用而沒機會深入思考接觸、與教授在論文題目的要求而產生的落差等等。

甚至是一些在業界上班的工程師也是如此，也有很多人只是用到，東西會動就以為自己會了，事實上理解程度仍有深淺之分，此點與上述(2)以為會callArduinoAPI就是代表會設計MCU系統了的這種誤解，是相同道理。

另外，因為產品開發生態系的緣故，8051(或其增強型)的MCU，仍然相當活耀於產業界(如TI德州儀器公司的WSNSoCCC2530或BLESoCCC2540這些較小型且無MMU的SoC就是basedon8051core，如下方圖片所示，圖片皆為TI的datasheet)   圖片來源:https://www.ti.com/lit/ds/symlink/cc2530.pdf?ts=1600149844116&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.google.com%252F     圖片來源:https://www.ti.com/lit/ds/symlink/cc2540.pdf?ts=1600149755840&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Fproduct%252FCC2540   另外像是國內擅長做MCU的IC設計公司，如笙泉:http://www.megawin.com.tw/zh-tw/product/index/8051_MCU、http://www.megawin.com.tw/zh-tw/product/index/USB_Product     或像是松翰: http://www.sonix.com.tw/category-tw-145#anchor_3555   新唐: https://www.nuvoton.com/products/microcontrollers/8bit-8051-mcus/   上述幾間公司也都還有相關MCUIC產品，如上面這些網頁連結所示     另外，因為發現還是有不少朋友無法完整理解上述文章內容，在這裡做一些常見的錯誤觀念迷思的Q&A給大家參考，如下面這篇文章(請點連結進入)   8051MCU好教材分享&錯誤觀念闢除第二彈文章!   為了貼心服務懶得點連結的朋友，這邊也將內容貼出來如下   Q1:32bitsARMbased的MCU不是比較好嗎?何必學這麼老舊的8051MCU?   A1:雖然上面內容中已經有說明，但這裡再詳細解釋。

  很多人都誤以為用規格比較強的學習教材(嵌入式硬體平台)，就代表自己神功附體，以為這樣子就可以讓學習效率大增。

事實上，許多人常迷信於表面，以為自己用所謂ARMbased的平台就代表自己比較厲害?但其實在MCU應用開發的這塊，有多少人有去了解ARMCPU架構和指令集？多數人包含開課的講師通常也只不過將這個平台當成一塊MCU去跑code去設定周邊的registers而已不是嗎？有真正摸到ARMCPU架構嗎?終究不就只是在玩一塊比較複雜的MCU?真的有因為用ARMbased的MCU所以就有去實際接觸到ARMCPU嗎?終究不也是只是一樣在應用MCU內的各式周邊(如UART、I2C、SPI等等)?其實CPU這塊當然是要有人理解的，例如搞出這個MCU軟體編譯工具與開發環境的工程師們，但這塊大多數已經被開源社群與ICdesignhouse做掉了，對於MCU應用開發者來說，這塊已經是現成的工具。

舉個例子，多數人玩MCU的C語言程式起跑點是mainfunction，但是事實上在codeflow跑到mainfunction之前早就已經必須先去做其他事(startup)，例如針對堆疊進行初始化等等(否則哪有C語言裡面這樣可以呼叫到函數跳來跳去的流程可用呢?)，這塊是必要的，但是多數MCU應用者是拿現成的。

好，把話題拉回來，用32bitsMCU給初學者學，初學者真的會去細細探究這些已經是現成但較深入的部分嗎?不會的，反而會因為32bitsMCU的周邊大多較新穎又比8051的周邊複雜許多，反而會去忽略一些重要的周邊操作員裡細節基礎，而且也會因此而不敢挑戰這裡所說的所謂現成的部分(如透過Assembly組合語言去熟悉指令集)，畢竟ARM(即便是ARMCortex-Mx系列)指令集對於多數的所謂MCU應用初學者來說太複雜了(當然做MCU系統應用開發也未必就一定要很懂CPU這部分，但是用簡單具體而微的平台來熟悉一次這些細節，其基礎不是會更紮實嗎?而且也會包含一些重要的細節如中斷、堆疊等底層原理，這就是我說的為何MCU初學者應該要先以8051這類較簡單MCU來入門的原因。

並不是拿8051來應用，而是透過較簡易的MCU來徹底的了解一次MCU底層的這些細節，在經歷過這樣的過程後，未來要再接觸較複雜的MCU基本上也不是太大的問題)。

反過來，如果一開始就學32bitsMCU，不但可能沒有真正學到什麼ARMCPU架構，而且反而可能會因為這類MCU周邊的複雜度而混淆初學者應該要學到的一些重點，反而未必會讓基礎紮實。

例如某些32bitsMCU的Timer模式眾多且其對應設定過程相對繁複，因為這是針對許多現代各式產品應用而生，但這對於多數初學者而言可能太複雜了，其實初學者只要從8051那類較簡易的Timer去理解什麼是Timer和實際上如何使用的原理就夠了，而往後如果需要了解更複雜的Timer相信也不會是太大的問題，寧可不要讓初學者因為太複雜的周邊導致觀念混淆或者提前放棄。

  其實接觸國內名校的這些年來，我發現即便光是8位元的MCU，其實我沒看過有多少名校學生真正在第一次課程內就學得好的，至今依舊如此(MCU基礎範圍內其實還有基本介面電子電路等硬體觀念，並非只有MCU本身)。

如果一開始就用複雜的MCU當教材，只是表面上好像用很新很強的平台在學習，但實際上並沒有讓初學者學得比較紮實，以樹莓派為例，樹莓派其實是個非常非常龐大的系統，許多初學者或學生表面上都會用，但是這類平台下面的內容硬要說起來就多得跟大海一樣廣又深，表面上的功能會動並不代表學生已經掌握了這些內容，只是拿了很多現成的東西去做相當後續的應用而已...我的第一份工作的公司就是做這類平台的，從這種大SoCIC到上面的整個系統軟韌體，這個複雜度比MCU還高太多太多(所以這種公司的研發工程師人數也很多)，而許多初學者或學生甚至規劃課程的老師們並沒有去了解以及看到這個面向。

而自己曾經帶過的同學們也蠻多在國內知名的MCUIC設計公司服務，所以整體來說，從產業經驗來回頭看，我還是覺得8051蠻適合教學的   --------   Q2:8051時脈這麼慢，學這有用嗎?   A2:其實這又是類似Q1的問題(千篇一律)，我認為應該不是這問題唷，教學應該重的是基礎，不是在比教材的規格，何況MCU通常本來就不是在比速度的呀，例如做I/O控制大多不需要太過於高速，畢竟需要等待例如馬達這些設備的反應，這些設備的反應動作速度是遠比不上電腦的。

(撇除掉近來ST一些很不像MCU的MCU的例子，通常用在低階的多媒體應用，但這類平台規格已經和網路多媒體類的SoC或EmbeddedMicroprocessor這類通常具有MMU的CPU的平台的應用很相近了)   --------   Q3:近代新的MCU大多是32bits，很多還是basedonARMCortex-MxCPU的MCU(如STM32/笙泉/盛群/新唐/松翰等廠商接有出產這類的MCUIC產品)，若用8051會不會因為期開發環境太老舊而導致學習者在往後無法適應32bitsMCU呢?   A3:這不太是問題，因為現代MCU應用開發，不論8051MCU或者32bitsMCU，其開發環境基本上都是使用現成的圖形介面IDE(整合開發環境，如KEILC、IAR、STM32Cube等等)，其環境大同小異(應該說幾乎一樣)。

真正與MCU開發環境差異大的是EmbeddedLinux或者更精確地說是Linuxkernelspace相關系統軟體的開發，幾乎全部都是透過terminal敲指令式的開發環境，這種環境下很可能根本沒有IDE這類現成的圖形化介面可用，且就開發文化/生態系而言大多還是指令式較多   --------   Q4:繼Q1，初學者或學生們會因為用ARMbased的MCU或SoC板子而突然神功附體、學習效益突飛猛進嗎?   Q4:不會。

因為初學者和學生的普遍學習狀況並不會因為硬體平台規格增強，所以就學得比較好和比較多。

實際上，對於大多數的初學者來說，硬體平台複雜反而容易忽略很多重要的觀念，正因為複雜，為了能看到東西會動(功能會動)，反而會使用表面或現成的內容草草帶過，其觀念容易零碎化。

與其如此，那還不如用麻雀雖小五臟俱全、具體而微、易於學習掌握的平台，還比較能夠掌握到底層的細節基礎，雖然是具體而微的平台，但在學習體會過這些基礎內容之後，未來再去接觸複雜的平台也比較能接受，也比較有觀念，比較不會太過零碎   -------- Q5:那照上面這樣說，初學者學習MCU是否一定只能學8051不可? A5:當然不一定只能用8051不可!我也不是要當什麼8051的死忠擁護愛戴者，這些東西(平台)都是死的，沒什麼好迷信或死忠的。

關鍵是要能能從這些東西(平台)學到紮實且能延伸融會貫通的技術經驗和專業知識，才是核心重點。

如果今天有一款平台像是8051這樣，擁有麻雀雖小五臟俱全且具體而微的特性，複雜度不至於太高(對初學者來說其實如果談細節的話還是不容易)的MCU，而且又有很多技術資料可參考(容易取得)，那當然絕對不一定只能用8051。

會推薦8051的原因只不過是因為這是一顆快要40年的長青樹等級的MCU，除了擁有較容易入門的特性外(事實上如果是用assembly並且針對MCU硬體架構細節原理去琢磨也已經有一些複雜度了)，其技術資料和各路技術高手與網友經驗非常多，初學者相當容易取得這些資料來做為學習教材，所以才會這麼推薦用8051MCU來作為教學平台。

另外再次重申/強調，教學應該著重於基礎技術觀念的紮實度，而不該只是看重讓東西(功能)會動就好，既然應該著重的是基礎的紮實程度(如堆疊、中斷、常見周邊的運作基本原理特性等)，所以用8051這種在此些方面複雜度不算太高的平台是再適合不過了   【若需要阿良的嵌入式系統技術輔導課程可來信洽談合作方式:[email protected]，亦可先點擊參考這篇介紹文章】 文章標籤 MCU arduino firmware 電路 iot 韌體 軟體 全站熱搜 創作者介紹 阿良 阿良的嵌入式系統技術學習區 阿良發表在痞客邦留言(1)人氣() E-mail轉寄 全站分類：數位生活上一篇：[python]當遇到ValueError:needmorethan1valuetounpack錯誤訊息 下一篇：【C語言觀念複習筆記】函數指標陣列(Arrayoffunctionpointer) 歷史上的今天 2020:【使用STM32CubeIDE進行STM32MCU軟韌體開發】CMSIS-OSwrappinglayer和FreeRTOS之thread優先權號碼之對應與互轉 ▲top 留言列表 發表留言 站方公告 [公告]MIB廣告分潤計劃、PIXwallet錢包帳戶條款異動通知[公告]2021年度農曆春節期間服務公告[公告]新版部落格預設樣式上線 活動快報 臺南牽手創作祭 創作分享臺南遊記，就有機會獲得旅遊獎勵金，總獎勵... 看更多活動好康 我的好友 熱門文章 文章分類 教育(7)技術教育(6)技職(教育)體系(3)產學落差(9)勞工議題(2)應用程式(1)社會議題(1)藍牙(1)嵌入式系統(38)穿戴式裝置(1)EmbeddedLinux(7)Arduino(3)C語言程式(2)教育(0)關於作者(0)未分類文章(20) 最新文章 最新留言 動態訂閱 文章精選 文章精選 2021十二月(7) 2021十一月(8) 2021十月(12) 2021九月(2) 2021八月(8) 2021七月(13) 2021五月(2) 2021四月(1) 2021三月(3) 2021二月(1) 2021一月(2) 2020十二月(3) 2020十一月(2) 2020十月(3) 2020九月(3) 2020八月(4) 2020七月(1) 2020六月(1) 2020五月(1) 2020三月(2) 2020二月(3) 2019十一月(6) 2019二月(2) 2019一月(11) 所有文章列表 文章搜尋 新聞交換(RSS) 誰來我家 參觀人氣 本日人氣： 累積人氣： QRCode POWEREDBY (登入) {{article.user_name}} {{article.timestamp*1000|date:'MMM.dd.y.hh.mm'}} {{article.title}} {{article.content}} 我要留言 回到頁首 回到主文 免費註冊 客服中心 痞客邦首頁 ©2003-2021PIXNET 關閉視窗 PIXNET Facebook Yahoo! Google MSN {{guestName}} (登出) 您尚未登入，將以訪客身份留言。

亦可以上方服務帳號登入留言 請輸入暱稱(最多顯示6個中文字元) 請輸入標題(最多顯示9個中文字元) 請輸入內容(最多140個中文字元) 請輸入左方認證碼： 看不懂,換張圖 請輸入驗證碼 送出留言