本文介紹了對(duì)稱應(yīng)用筆記PIC1000和AVR1000b，展示了它們?nèi)绾螒?yīng)用于非凡的MPLAB?代碼配置器（MCC）生成的代碼。本文將介紹如何使用這些應(yīng)用筆記來(lái)查看MCC的幕后情況，作為生成的裸機(jī)代碼的參考。或者，如果您從裸機(jī)應(yīng)用筆記開(kāi)始，學(xué)習(xí)如何從頭開(kāi)始編寫裸機(jī)代碼，本文將向您展示如何更自信、更靈活地將這些知識(shí)應(yīng)用于 MCC 設(shè)計(jì)。這是您的選擇！應(yīng)用筆記詳細(xì)描述了每種架構(gòu)的命名約定和寄存器訪問(wèn)方法的原因，以幫助您理解低級(jí)PIC?和AVR? MCU代碼之間的差異。無(wú)論您如何進(jìn)行設(shè)計(jì)，您都能夠快速編寫裸機(jī) C 代碼并了解 MCC 生成的驅(qū)動(dòng)程序。

為您的應(yīng)用選擇 MCU（基于差異化外設(shè)，而不是特定 MCU 系列的經(jīng)驗(yàn)）

Microchip結(jié)合了令人印象深刻的PIC和AVR微控制器（MCU）系列，擁有市場(chǎng)領(lǐng)先的8位MCU系列。作為嵌入式工程師，理想情況下，為給定項(xiàng)目選擇MCU取決于哪種器件（外設(shè)）最能實(shí)現(xiàn)應(yīng)用中難以實(shí)現(xiàn)的功能。通常，這是由該MCU上差異化外圍設(shè)備的組合決定的。例如，您可能有嚴(yán)格的模擬測(cè)量應(yīng)用要求，需要仔細(xì)檢查MCU的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）。在一個(gè)應(yīng)用中，PIC MCU的10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADCC）外設(shè)（視頻）可能具有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)橹С指鞣N類型的內(nèi)核獨(dú)立后采樣計(jì)算。對(duì)于另一個(gè)應(yīng)用，AVR MCU 的 12 位差分 ADC 可能因其分辨率或與 AVR MCU 的事件系統(tǒng)配合使用而具有優(yōu)勢(shì)。兩種ADC均提供相對(duì)專業(yè)化的功能，根據(jù)應(yīng)用要求提供某些優(yōu)勢(shì)。

通常，熟悉的生態(tài)系統(tǒng)的支持會(huì)對(duì)MCU的選擇產(chǎn)生重大影響。為了專注于為其設(shè)計(jì)選擇最佳的MCU和外設(shè)，在過(guò)去幾年中，我們付出了巨大的努力來(lái)調(diào)整PIC和AVR MCU產(chǎn)品系列的工具支持。Microchip仍然致力于支持Atmel Studio 7和Atmel START生態(tài)系統(tǒng)中的新AVR設(shè)備。除此之外，AVR MCU還被添加到MPLAB X集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE）和MPLAB代碼配置器（MCC）中，統(tǒng)一了這些MCU系列之間的開(kāi)發(fā)體驗(yàn)。通用工具生態(tài)系統(tǒng)的支持旨在讓您快速使用新的MCU系列，從而大大降低探索的障礙。然而，對(duì)于嵌入式開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)，使用MCU進(jìn)行舒適的開(kāi)發(fā)比工具生態(tài)系統(tǒng)更深入，一直到寄存器級(jí)或裸機(jī)編碼。

了解項(xiàng)目中的所有代碼

MPLAB 代碼配置器 （MCC） 或 Atmel START 等代碼生成工具是節(jié)省大量設(shè)計(jì)時(shí)間的絕佳方法。但是，如果您不了解這些工具生成的代碼，您可能永遠(yuǎn)不會(huì)完全適應(yīng)它們。具有諷刺意味的是，您可能只有在不再需要該工具時(shí)才信任它。作為嵌入式開(kāi)發(fā)人員，您也知道，如果不至少自己修改一些寄存器級(jí)代碼，就不太可能進(jìn)入生產(chǎn)環(huán)境。

裸機(jī)編碼：使用器件數(shù)據(jù)表和頭文件作為主要編程參考

MCU由多個(gè)構(gòu)建模塊或模塊組成：CPU、SRAM、閃存、EEPROM和外設(shè)（例如ADC）。這些都在器件數(shù)據(jù)手冊(cè)中定義，可通過(guò)寄存器進(jìn)行配置。“裸機(jī)編碼”中對(duì)“金屬”的引用是指器件寄存器，因此它是指編寫配置 MCU 模塊所需的寄存器級(jí)代碼的做法。此寄存器級(jí)代碼的形式受器件頭文件的影響，而器件頭文件又受MCU外設(shè)模塊結(jié)構(gòu)的影響（數(shù)據(jù)手冊(cè)）。因此，高效編寫裸機(jī)代碼需要具備數(shù)據(jù)表模塊結(jié)構(gòu)以及頭文件定義的工作知識(shí)。因此，除了代碼示例外，在此級(jí)別進(jìn)行開(kāi)發(fā)的主要編程參考通常是MCU數(shù)據(jù)手冊(cè)和器件頭文件。

裸機(jī)編碼是一種嵌入式開(kāi)發(fā)技能，往往在同一MCU系列的多個(gè)項(xiàng)目過(guò)程中掌握。對(duì)于特定的MCU，工程師熟悉MCU系列的數(shù)據(jù)表模塊和頭文件的隱式模式。了解這些模式有助于該MCU系列的快速開(kāi)發(fā)，但也會(huì)產(chǎn)生選擇不同MCU的阻力，即使它可能更適合新項(xiàng)目。隨著時(shí)間的推移，能夠快速處理與頭文件定義相關(guān)的命名約定，使工程師能夠利用現(xiàn)代 IDE 的代碼完成功能，例如 MPLAB X IDE（或 Atmel Studio）。

雖然本文中使用的示例引用了 MCC 中的代碼，但這些課程同樣適用于從頭開(kāi)始編寫代碼。MCC 生成的項(xiàng)目的編碼樣式和項(xiàng)目結(jié)構(gòu)可能與您自己實(shí)現(xiàn)的項(xiàng)目不同。但是，在寄存器級(jí)別，MCC 生成的代碼與手動(dòng)編碼的代碼非常相似。因此，MCC生成的代碼被用作示例上下文，通過(guò)我們從PIC1000和AVR1000b應(yīng)用筆記中了解到的內(nèi)容，探索PIC和AVR MCU寄存器級(jí)代碼之間的差異。在此過(guò)程中，我們還將指出一些您可能不知道的有趣的 MPLAB X IDE 編輯器功能。

MCC ADC 驅(qū)動(dòng)器，用于 PIC MCU（帶計(jì)算功能的 ADC）和 AVR MCU（12 位差分 ADC）

MCC 中的外設(shè)驅(qū)動(dòng)程序完全支持模塊的功能，包括可能促使您選擇 MCU 的所有差異化功能。因此，無(wú)論您是否決定在生產(chǎn)中使用此生成的代碼，MCC 都是快速評(píng)估這些外圍設(shè)備性能的好方法。下圖列出了PIC和AVR MCU的ADC外設(shè)驅(qū)動(dòng)器的所有API功能。如您所見(jiàn)，由于外圍功能不同，因此 API 自然也不同。但是，在基本級(jí)別上，它們?nèi)匀皇茿DC驅(qū)動(dòng)程序，因此具有通用功能，因此具有許多通用API。例如，如果您只是對(duì)獲得ADC結(jié)果感興趣，則在這兩種情況下，您只需調(diào)用：ADCx_GetConversionResult（）。

圖1： 為帶計(jì)算的ADC提供API（PIC18F47Q10）和帶窗口的ADC（AVR128DA48）;在此處查看圖 1 的高分辨率版本。

注意：圖 1 中顯示的導(dǎo)航器默認(rèn)位于項(xiàng)目?jī)x表板旁邊。它也可以從MPLAB X IDE的右上角搜索欄中打開(kāi)。

圖 2 中 MCC 生成的 ADCx_GetConversionResult（） 代碼清單顯示了此函數(shù)在 PIC18F47Q10 和 AVR128DA48 上的各自實(shí)現(xiàn)。MCC 驅(qū)動(dòng)程序往往相對(duì)平坦。函數(shù)很少調(diào)用其他函數(shù)，但如果它們調(diào)用其他函數(shù)，它們往往緊鄰。請(qǐng)注意函數(shù)中的代碼如何使用寄存器級(jí)代碼直接實(shí)現(xiàn)所需的功能，類似于您可能手動(dòng)編寫的代碼。

在大多數(shù)情況下，MCC 生成的代碼是根據(jù)為相應(yīng) MCU 系列編寫代碼的標(biāo)準(zhǔn)最佳實(shí)踐方式量身定制的。因此，編碼風(fēng)格與Microchip應(yīng)用工程師手寫的應(yīng)用筆記或技術(shù)簡(jiǎn)報(bào)中的代碼非常相似。但是，您還會(huì)注意到PIC MCU的代碼與AVR MCU的代碼之間存在顯著差異。

圖 2：MCC 生成的 ADC 驅(qū)動(dòng)器功能代碼，在給定通道（PIC 和 AVR MCU）上返回轉(zhuǎn)換結(jié)果;在此處查看圖 2 的高分辨率版本。

PIC1000和AVR1000b應(yīng)用筆記的背景和動(dòng)機(jī)

在Microchip，精通為PIC或AVR MCU編寫裸機(jī)代碼的應(yīng)用工程師最初依賴于MCC或Atmel START等工具，他們不會(huì)自然地?zé)o縫過(guò)渡到另一個(gè)。就我自己而言，在Microchip位于挪威的特隆赫姆辦事處（AVR MCU的故鄉(xiāng)）工作，我更有信心將MCC用于AVR MCU，而不是PIC MCU。正如我上面描述的，只有當(dāng)您可以編寫它們自己生成的代碼時(shí)，人們才能 100% 適應(yīng)這些工具。由于我發(fā)現(xiàn)為 PIC MCU 編寫基本的裸機(jī)代碼非常具有挑戰(zhàn)性，因此這是意料之中的。此外，代碼完成只有在您知道模式后才有效，因此在嘗試編寫寄存器級(jí) PIC MCU 代碼時(shí)，我得到的幫助非常少，令人沮喪。

圖3：?jiǎn)?dòng)ADC轉(zhuǎn)換的代碼完成幫助（適用于PIC和AVR MCU）;在此處查看圖 3 的高分辨率版本。

涵蓋該主題的經(jīng)典應(yīng)用筆記是AVR1000：為XMEGA編寫C代碼入門。這是在2008年發(fā)布的，當(dāng)時(shí)對(duì)當(dāng)時(shí)新的AVR MCU系列XMEGA的（外設(shè)）模塊結(jié)構(gòu)和頭文件進(jìn)行了擴(kuò)展和改進(jìn)。這些相同的約定在內(nèi)部應(yīng)用于此后發(fā)布的所有新AVR MCU設(shè)備。在描述所有新AVR MCU器件的C代碼編寫模式方面，本應(yīng)用筆記可能并不明顯。此外，還需要某種形式的文檔來(lái)幫助理解寄存器級(jí)PIC和AVR MCU代碼之間的差異。

為了利用AVR或PIC MCU的現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)，我們創(chuàng)建了兩個(gè)應(yīng)用筆記。它們被設(shè)計(jì)為并排讀取，以便熟悉其中一種架構(gòu)的客戶（或Microchip應(yīng)用工程師）可以輕松發(fā)現(xiàn)兩者之間的差異，并更快地啟動(dòng)和運(yùn)行另一種架構(gòu)。

讓我們探討這些對(duì)稱應(yīng)用筆記，它們旨在幫助理解低級(jí)PIC和AVR MCU代碼之間的差異：

● AVR1000b：AVR C 代碼入門

● PIC1000：開(kāi)始編寫 PIC16 和 PIC18 的 C 代碼

以下各節(jié)給出了PIC1000和AVR1000b應(yīng)用筆記各章節(jié)中涵蓋的內(nèi)容示例：

● 第 1 章：數(shù)據(jù)表模塊結(jié)構(gòu)和命名約定

● 第 2 章：頭文件中的模塊表示

第3章：為PIC和AVR MCU編寫C代碼（PIC1000和AVR1000b）

● 第 4 章：展示代碼編寫替代方法的應(yīng)用示例

第1章：數(shù)據(jù)表模塊結(jié)構(gòu)和命名約定（PIC1000和AVR1000b）

裸機(jī)編碼熟練程度不容易從一個(gè)MCU產(chǎn)品系列轉(zhuǎn)換為另一個(gè)MCU產(chǎn)品系列的至少部分原因是數(shù)據(jù)表模塊的組織模式往往是隱式的，并且通常需要推斷命名約定。

每個(gè)章節(jié)的第一章都試圖通過(guò)對(duì)模塊組織和命名約定提供明確的指導(dǎo)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

圖 4：PIC 和 AVR MCU 的寄存器命名約定（摘自 PIC1000、AVR1000b）;在此處查看圖 4 的高分辨率版本。

例如，讓我們考慮AVR和PIC MCU相對(duì)于ADC控制寄存器的寄存器命名約定。

圖 5：AVR 和 PIC MCU 的 ADC 寄存器摘要摘錄;在此處查看圖 5 的高分辨率版本。

在 MPLAB X IDE（或 Atmel Studio 7）上工作時(shí)，可以使用 IO 視圖找到寄存器、位和位字段的有用工作視圖。如果啟動(dòng)調(diào)試會(huì)話，您將能夠直接操作寄存器位，例如打開(kāi)/關(guān)閉電路板上的LED。

圖 6：使用 IO 視圖查看模塊寄存器、位和位字段。在調(diào)試模式下，此狀態(tài)將為實(shí)時(shí)和交互式;在此處查看圖 6 的高分辨率版本。

注意：您還可以使用 IO View 作為使用數(shù)據(jù)表的更有效方式，方法是選擇寄存器，然后單擊 pdf 圖標(biāo)。這將在該寄存器的上下文中打開(kāi)數(shù)據(jù)表的 HTML 版本。最新的 PIC 和 AVR 設(shè)備支持此上下文幫助。

此外，對(duì)于AVR MCU，您還可以使用編輯器瀏覽HTML數(shù)據(jù)表。這是通過(guò)選擇外圍設(shè)備來(lái)完成的。注冊(cè)，然后單擊 PDF 數(shù)據(jù)表圖標(biāo)，請(qǐng)參見(jiàn)圖 7。另請(qǐng)參閱 MPLAB? X - 上下文數(shù)據(jù)表幫助和 AVR? 中斷（2 分 38 秒）。

圖 7：來(lái)自 IO 視圖（以及來(lái)自 AVR 編輯器）的數(shù)據(jù)表上下文幫助;在此處查看圖 7 的高分辨率版本。

第2章：頭文件中的模塊表示（PIC1000和AVR1000b）

在本章中，您將找到PIC和AVR MCU的各種器件頭文件定義的摘要，例如結(jié)構(gòu)、聯(lián)合和位字段掩碼。這些定義將確定在為設(shè)備編寫代碼時(shí)將獲得哪些代碼完成幫助。使用這些定義，您的代碼將比簡(jiǎn)單地將十六進(jìn)制值分配給寄存器更具可讀性。即使您注釋了代碼，如果注釋已過(guò)時(shí)，也可能具有很難調(diào)試的代碼。

讓我們?cè)俅慰紤]圖 1 中使用的代碼完成示例。

對(duì)于PIC MCU，ADCON0寄存器中位的原因碼完成選項(xiàng)是由于ADCON0bits_t的類型定義，由器件頭文件中的結(jié)構(gòu)和聯(lián)合位字段定義組成。

對(duì)于AVR MCU，代碼完成之所以建議ADC模塊的ADC0實(shí)例中的寄存器列表，是因?yàn)槎x了ADC_t結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由ADC模塊中的所有寄存器組成。

圖 8：由于位域定義 （PIC MCU） 和ADC_t結(jié)構(gòu) （AVR MCU） 以及 AVR/PIC MCU 頭文件中的代碼完成;在此處查看圖 8 的高分辨率版本。

注意：AVR MCU模塊的寄存器名稱不是唯一的，即MCU中可能有多個(gè)ADC模塊實(shí)例，此外可能有多個(gè)類型的模塊具有CTRLA寄存器。因此，對(duì)于AVR MCU，寄存器僅在特定模塊實(shí)例的上下文中完全定義。但是，PIC MCU在寄存器名稱中內(nèi)置了模塊和實(shí)例，即ADCON1。

注意：對(duì)于 AVR MCU，可以選擇模塊實(shí)例寄存器定義。

圖 9：AVR MCU 的模塊實(shí)例寄存器定義;在此處查看圖 9 的高分辨率版本。

第3章：為PIC或AVR MCU編寫C代碼（PIC1000和AVR1000b）

相關(guān)應(yīng)用筆記的本章介紹了與器件寄存器寫入相關(guān)的一些關(guān)鍵用例。使用第 2 章中討論的設(shè)備頭文件中的各種構(gòu)造，給出了以下用例的最佳實(shí)踐建議：

● 設(shè)置和清除寄存器位

● 配置寄存器位字段

● 更新/更改寄存器位字段

請(qǐng)注意，更新寄存器與設(shè)備重置后處于已知狀態(tài)時(shí)該寄存器的初始配置不同。為了僅更新預(yù)期的位或位字段，需要考慮讀取-修改-寫入注意事項(xiàng)。

在本文使用的示例中，MCC 生成的代碼編寫如下，但是，有幾種替代方法。

第 4 章：展示代碼編寫替代方法的應(yīng)用示例

在本章中，為編寫寄存器級(jí)代碼的每種替代樣式提供了代碼清單。使用一個(gè)簡(jiǎn)單的應(yīng)用程序，配置引腳，然后在按下按鈕時(shí)打開(kāi)LED。然后針對(duì)應(yīng)用筆記的PIC MCU和AVR MCU版本支持的每種不同編碼樣式提供代碼清單。這些代碼清單可能是促進(jìn)公司代碼樣式討論的有用參考。例如，如果您正在規(guī)劃同時(shí)使用 PIC 和 AVR MCU 的項(xiàng)目，那么位掩碼或位位置樣式可能允許 AVR 和 PIC MCU 之間的代碼非常相似。

總結(jié)

這些對(duì)稱應(yīng)用筆記《為PIC/AVR編寫C代碼》（PIC1000和AVR1000b）旨在幫助工程師更輕松地編寫可讀寄存器級(jí)C代碼，具體做法是：

在器件數(shù)據(jù)表中顯式定義模塊模式和命名約定

描述每個(gè)MCU模塊的器件頭文件結(jié)構(gòu)和定義

提供訪問(wèn)和操作寄存器的最佳實(shí)踐編碼樣式示例

無(wú)論您是從頭開(kāi)始編碼，還是試圖更好地理解 MCC 或 Atmel START 生成的代碼，或者希望通過(guò)權(quán)衡選項(xiàng)做出明智的編碼風(fēng)格決策，它們都應(yīng)該很有用。此外，這些應(yīng)用筆記并排使用，有助于理解低級(jí)PIC和AVR MCU代碼之間的差異。

具體來(lái)說(shuō)，已經(jīng)嘗試?yán)斫釳CC生成的代碼，并充分利用MPLAB X IDE功能，如代碼完成和IO視圖，以便編寫易于閱讀的最佳實(shí)踐C代碼。視頻中演示了其中許多MPLAB X IDE功能：MPLAB? X - 上下文數(shù)據(jù)表幫助和AVR中斷，在編寫按下按鈕時(shí)打開(kāi)LED所需的裸機(jī)AVR?代碼的過(guò)程中。

因此，如果您習(xí)慣于為 PIC 或 AVR MCU 編寫裸機(jī)代碼，為什么不嘗試在另一個(gè)上獲取基礎(chǔ)知識(shí)呢？

審核編輯：郭婷