任何一款MCU，其基本原理和功能都是大同小異，所不同的只是其外圍功能模塊的配置及數量、指令系統等。對于指令系統，雖然形式上看似千差萬別，但實際上只是符號的不同，其所代表的含義、所要完成的功能和尋址方式基本上是類似的。

因此，對于任何一款MCU，主要應從如下的幾個方面來理解和掌握： 

了解MCU的特點

要了解一款MCU，首先需要知道就是其ROM空間、RAM空間、IO口數量、定時器數量和定時方式、所提供的外圍功能模塊、中斷源、工作電壓及功耗等等。

了解這些后，接下來第一步就是將所選MCU的功能與實際項目開發的要求的功能進行對比，明確哪些資源是目前所需要的，哪些是本項目所用不到的。對于項目中需要用到的而所選MCU不提供的功能，則需要認真理解MCU的相關資料，以求用間接的方法來實現，例如，要實現電流輸出功能，而單片機沒有DA資源，則需要外加DA芯片或者選擇帶串口的電流輸出芯片。

對于項目開發需要用到的資源，則需要認真閱讀datasheet上對應的內容，而對于不需要的功能模塊則可以忽略或瀏覽即可。對于MCU學習來講，應用才是關鍵，要在應用中學習，而不是為了學習而學習。

明確了MCU的相關功能后，接下來就可以開始編程了。對于初學者或初次使用此款MCU的設計者來說，可能會遇到很多對MCU的功能描述不明確的地方，對于此類問題，可以通過兩種方法來解決，一種是編寫特別的驗證程序來理解資料所述的功能；另一種則可以暫時忽略，程序設計中則按照自己目前的理解來編寫，留到調試時去修改和完善。

前一種方法適用于時間較寬松的項目和初學者，而后一種方法則適合于具有一定MCU開發經驗的人或項目進度較緊迫的情況；指令系統不建議專門花時間去理解。指令系統只是一種邏輯描述的符號，只有在編程時根據自己的邏輯和程序的邏輯要求來查看相關的指令即可，而且隨著編程的進行，對指令系統也會越來越熟練，甚至可以不自覺地記憶下來。 

熟悉MCU的基本功能

對于絕大多數MCU，下列功能是最普遍也是最基本的，針對不同的MCU，其描述的方式可能會有區別，但本質上是基本相同的：

Timer(定時器)：Timer的種類雖然比較多，但可歸納為兩大類：一類是固定時間間隔的Timer，即其定時的時間是由系統設定的，用戶程序不可控制，系統只提供幾種固定的時間間隔給用戶程序進行選擇，如32Hz，16Hz，8Hz等，因此可以用來實現時鐘、計時等相關的功能，該類不常見;另一類則是Programmable Timer(可編程定時器)，顧名思義，該類Timer的定時時間是可以由用戶的程序來控制的，控制的方式包括：時鐘源的選擇、分頻數(Prescale)選擇及預制數的設定等。此類Timer應用非常靈活，實際的使用也千變萬化，比如實現計數、定時、或者輸出PWM等。由于時鐘源可以自由選擇，因此，此類Timer一般均與Event Counter(事件計數器)合在一起。

IO口：任何MCU都具有一定數量的IO口，沒有IO口，MCU就失去了與外部溝通的渠道。根據IO口的可配置情況，可以分為如下幾種類型：

① 純輸入或純輸出口：此類IO口有MCU硬件設計決定，只能是輸入或輸出，不可用軟件來進行實時的設定，不常見；

② 直接讀寫IO口：如51單片機的IO口就屬于此類IO口。當執行讀IO口指令時，就是輸入口；當執行寫IO口指令則自動為輸出口；

③ 可設定方向的IO口：此類IO口的輸入或輸出是通過寄存器來配置的，應用比較靈活；

④ 功能性IO口：此類IO口是可以復用的，比如第二功能是IIC、SPI、AD、UART/USART等，可以通過寄存器來實現復用功能，這類IO口可以通過專用芯片實現較為復雜的特定功能，比如說通過MAX232實現RS232通訊、通過AT24C02實現掉電存儲等；

對于IO口的使用，重要的一點必須牢記的是：對于輸入口，必須有明確的電平信號，確保不能浮空(可以通過增加上拉或下拉電阻來實現)；而對于輸出口，其輸出的狀態的電平必須考慮其外部的連接情況，比如說驅動能力。

外部中斷：外部中斷也是絕大多數MCU所具有的基本功能，一般用于信號的實時觸發，中斷的方式有上升沿、下降沿觸發和電平觸發等。外部中斷一般通過輸入口來實現，若為IO口，則只有設為輸入時其中斷功能才會開啟；若為輸出口，則外部中斷功能將自動關閉。外部中斷的應用如下：

① 外部觸發信號的檢測：一種是基于實時性的要求，比如可控硅的控制，突發性信號的檢測等;而另一種情況則是省電的需要;

② 信號頻率的測量：可以通過上升沿或者下降沿觸發中斷；

③ 按鍵的檢測和系統的喚醒：對于進入休眠狀態的MCU，一般需要通過外部中斷來進行喚醒，最基本的形式則是按鍵，通過按鍵的動作來產生電平的變化；

通訊接口：MCU所提供的通訊接口一般包括SPI接口，UART，I2C接口等，其分別描述如下：

① SPI接口：此類接口是絕大多數MCU都提供的一種最基本通訊方式，其數據傳輸采用同步時鐘來控制，信號包括：SDI(串行數據輸入)、SDO(串行數據輸出)、SCLK(串行時鐘)、CS(可選)；此類接口可以工作在Master方式或Slave方式下，通俗說法就是看誰提供時鐘信號，提供時鐘的一方為Master，相反的一方則為Slaver，可實現全雙工通訊；

② UART/USART：屬于最基本的一種異步/同步傳輸接口，其信號線只有Rx和Tx兩條，基本的數據格式為：Start Bit + Data Bit(7-bits/8-bits) + Parity Bit(Even， Odd or None) + Stop Bit(1~2Bit)。一位數據所占的時間稱為Baud Rate(波特率)。對于大多數的MCU來講，數據為的長度、數據校驗方式(奇校驗、偶校驗或無校驗)、停止位(Stop Bit)的長度及Baud Rate是可以通過程序編程進行靈活設定。此類接口最常用的方式就是實現RS232通訊或者RS485通訊。

③ I2C接口：I2C是由Philips開發的一種數據傳輸協議，同樣采用2根信號來實現：SDAT(串行數據輸入輸出)和SCLK(串行時鐘)。其最大的好處是可以在此總線上掛接多個設備，通過地址來進行識別和訪問；I2C總線的一個最大的好處就是非常方便用軟件通過IO口(片上資源或者普通IO口模擬)來實現，其通訊方式是半雙工。

Watchdog(看門狗定時器)：Watchdog也是絕大多數MCU的一種基本配置，大多數的MCU的Watchdog只能允許程序對其進行復位而不能對其關閉(有的是在程序燒入時來設定的，如Microchip PIC系列MCU)，而有的MCU則是通過特定的方式來決定其是否打開，如STM32系列，只要程序訪問了Watchdog寄存器，就自動開啟且不能再被關閉。一般而言watchdog的復位時間是可以程序來設定的。Watchdog的最基本的應用是為MCU因為意外的故障而導致死機提供了一種自動復位的功能。

MCU程序的編寫

對于MCU的程序編寫，其基本的框架可以說是大體一致的，一般分為初始化部分(這是MCU程序設計與PC最大的不同)，主程序循環體和中斷處理程序三大部分，其分別說明如下：

初始化：對于所有的MCU程序的設計來講，初始化是最基本也是最重要的一步，一般包括如下內容：

① IO口的初始化：根據項目的應用的要求，設定相關IO口的輸入輸出方式，對與輸入口，需要設定其上拉或下拉電阻；對于輸出口，則必須設定其出世的電平輸出，以防出現不必要的錯誤；

② 中斷的設置：對于所有項目需要用到的中斷源，應該給予開啟并設定中斷的觸發條件，而對于不使用的多余的中斷，則必須給予關閉；

③ 其他功能模塊的初始化：對于所有需要用到的MCU的外圍功能模塊，必須按項目的應用的要求進行相應的設置，如UART的通訊，需要設定Baud Rate，數據長度，校驗方式和Stop Bit的長度等，而對于定時器則必須設置其時鐘源，分頻數及初值等；

④ 變量的初始化：完成了MCU的硬件和資源的初始化后，接下來就是對程序中使用到的一些變量和數據的初始化設置，這一部分的初始化需要根據具體的項目及程序的總體安排來設計。比如說讀取EEPROM中存儲的掉電保存輸出等；

主程序循環體：用戶編寫的程序多是周而復始循環執行的，因此其主程序體基本上都是以while循環的方式來設計。

中斷處理程序：中斷函數是一種特殊的函數，只有相應中斷被觸發后MCU才去執行該部分函數。51單片機的中斷函數是通過interrupt關鍵字來實現的，實例寫法如下：

void Timer_Isr() interrupt 0

interrupt是關鍵字，數字0是中斷向量號。

對于32位的單片機而言，中斷入口函數都在.s啟動函數里注冊好了，實例寫法如下(以STM32單片機為例)：

void TIM2_IRQHandler()

下圖是.s啟動函數中截取的中斷函數句柄： 

單片機是一門工具，以應用為主，所以說了這么多，一句話來總結：要學好單片機必須動手多加練習。