8位元的MCU在嵌入式系統設計中是否重要? 可由MCU大廠Microchip公司的產品推廣貼文去看出!

MCU大廠Microchip持續很積極的在推廣 8-bit 的 MCU

圖片來源: Microchip公司官方IG貼文

從單晶片微電腦/微控制器大廠Microchip的推廣貼文可看出，8位元的MCU 在 嵌入式系統設計領域之中實在是重要的角色。

上述該原廠貼文的hashtag的關鍵字是:

#embeddedsystems #analog #software #microchip #microcontrollers #mcus #engineering #tech #technology #innovation #power

為什麼一直重複講？因為沒有深入思考了解導致觀念錯誤的人實在太多。

圖片來源: Microchip公司官方IG貼文

上方第二張圖(原廠官方貼文)之hashtag關鍵字如下:

#analog #embeddeddesigns #microchip #microcontrollers #mcus #engineering #tech #technology 

#innovation #power

甚至看過許多業界主管/工程師/教授們連對於「嵌入式系統」的「基本定義」都有所誤會。

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歡迎各方洽談合作，務實/踏實追求共好。

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【嵌入式系統基礎原理與實務課程】初學者到底該學習哪款MCU? Subroutine/Function call實際上做了哪些事?

 👇延伸上次的GPIO基礎學習說明

❓許多初學者或工程師朋友們常會問我，想學好嵌入式系統基礎，到底該學ARM、8051還是PIC? 該學習幾位元的CPU平台?

🥸首先，我建議應該先了解這個問題是在「問什麼」，什麼是ARM?

ARM是CPU，而8051和PIC是MCU，朋友們可自行想想看，CPU和MCU是一樣的東西嗎?

又，假設初學者只有呼叫過(複製貼上、頂多改參數/引數) 人家所寫好的API (例如開源社群 或者 IC Design公司的軟韌體單位 所提供的API Library函數庫)來驅動MCU作事(完成功能)的話，

🔎我們以呼叫下列函數為例子 (不針對特定平台，但看函數名稱應該很清楚這在做啥):

GPIO_Setup(Pin_number, Output);

GPIO_Output(Pin_number, High);

無論你是使用什麼CPU based的MCU/SoC晶片為核心的板子(無論CPU是ARM、8051、MIPS、AVR、PIC MCU內的CPU)，上述code確實能讓MCU的GPIO Port輸出數位訊號的1(高電位)，

但是，如果只是呼叫這些函數的話，有讓你接觸到CPU架構嗎? 和CPU有什麼關係? 甚至很多人可能沒思考過，到底什麼是CPU?

初學者或沒思考過這些問題的工程師朋友們，也有可能會連上述這些範例程式碼，在MCU上電開始動作時，到底是被存放在哪裡的狀態下被CPU給提取和執行，可能都不清楚 。

🧐但我們試想一個問題，如果只是呼叫函數，而從來沒了解過背後的原理基礎，那是否一位受過基本實驗訓練的國中生、高中生就能作這些了? 對於系統開發設計的基礎知識與深度是否足夠?

恐怕有許多朋友從來沒有思考過這些問題。

‼本園區的 「嵌入式系統基礎原理與實務課程」，能藉由適合初學者奠定基礎觀念的8051 MCU (架構相對簡易清晰的微電腦平台) 作為教材，讓你了解CPU到底做了些什麼? 當然每款CPU之間會有差異，但是建立基礎觀念之後，許多觀念都是通用且可延伸的。

再次重申‼ 這個課程並不是只教你8051 MCU怎麼用，也不是只教8051，

而是以8051這款 架構相對簡易清晰的微電腦平台 (且資料完整豐富)作為實作/實驗/理論觀念驗證的實驗平台，

期望學員能在學習完課程後能奠定嵌入式系統(更精確來說是電腦底層觀念，不只是嵌入式系統)基礎，包含CPU指令集/行為、記憶體存取、基礎常見周邊裝置驅動應用、基本介面電子電路(類比&數位)，

希望學員將這些學習內容消化吸收後，在未來於職場工作上遇到其它微電腦晶片平台時，可以有清晰的架構觀念，能舉一反三、能藉由紮實的基礎而在未來工作之中遇到其它平台時，能有自行舉一反三、擁有自學熟悉新平台的能力。

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🥸 再延伸上述的說明內容，以subroutine call或者function call為例

👉無論是哪款CPU，基本上都會有一些必須的暫存器，例如PC (Program Counter register，程式計數器)、 SP (stack pointer register，堆疊指標)、PSW (Program Status Word register，程式狀態字組)，這些暫存器的用途為何?

👉堆疊(stack)是什麼時候需要使用? 呼叫subroutine(這邊是指組合語言的副程式)或者在C語言作function call時是如何被使用? 是如何被實現? CPU在此時做了哪些事?

👉當撰寫C語言去呼叫函數、或者撰寫組合語言呼叫副程式，CPU所執行的程式流程是怎麼跳 過去執行subroutine的?

👉中斷(Interrupt)發生時，又是如何使用堆疊來完成中斷機制? CPU所執行的程式流程是怎麼跳 過去執行ISR (Interrupt Service Routine，中斷服務程式)的?

👉以8051內的CPU指令集為例，CALL指令分為ACALL和LCALL，差別在哪? 而和Stack(堆疊)相關的PUSH/POP/RET/RETI指令是在做什麼的? 實際上做了哪些相關的事?

👉CPU在執行完subroutine或者ISR(中斷服務程式)之後要如何回家(回到主流程?) 如果堆疊之中這些被存放的值被意外地改掉，會發生什麼事?

再講些題外話，

👉如果用C語言撰寫MCU程式，你知道main()函數被執行之前做了什麼事嗎?

👉如果用C語言撰寫MCU程式，例如宣告變數 unsigned char i=1; 你知道這個i變數的物理實體設備空間實際上是什麼嗎? 知道實際上這個i=1是如何被實現的嗎?

🥸 再強調一次，如果只有經歷過呼叫現成的API的經驗，讓MCU會動就滿足，而從來沒了解過這些API背後的底層原理基礎的話，那是否一位受過最基本的實驗步驟訓練的國高中生就能做這些了? 讀到大學甚至碩、博士畢業，或者身為工程師的專業度在哪裡呢?

我想這些是很值得大家思考的事! 我認為專業領域的視野和深度，可以決定一位工程領域人員的實際專業價值。

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https://jimsun-embedded.blogspot.com/2020/10/8051-mcu.html

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什麼是嵌入式系統?

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許多人都聽說過嵌入式系統，包含許多學生、教師甚至是從業工程師，即便這是個在工程界常聽到的名詞，但卻常常有人對此名詞感到困惑。

但到底什麼是嵌入式系統呢?

我們可以看一下Wikipedia上面的定義說明(該內容重點也符合英國電機工程師協會的定義): 

An embedded system is a computer system—a combination of a computer processor, computer memory, and input/output peripheral devices—that has a dedicated function within a larger mechanical or electrical system.

從上述內容我們可以看出，簡單來說，嵌入式系統就是一種整合了電腦處理器、記憶體、I/O周邊裝置等單元、具備特定功能的電腦系統 (常被應用於電子系統或者機械系統之中)。

嵌入式系統的整合應用隨處可見，只要是具備電腦系統在其中的產品，都是嵌入式系統的範疇。例如冷氣機、洗衣機、平板、手機、數位電視、數位機上盒、智慧穿戴手環等等。

當然現在的手機或平板電腦的功能越來越廣泛，就嵌入式系統的定義來說顯得有些模糊了，但因為仍是裝置類型的產品，且主要以通訊功能為主，所以仍可歸類為嵌入式系統(和廣泛用途的PC個人電腦系統仍有不少差異)。

而我過去最常見到的錯誤認知是:

• 有些純軟體背景的人認為，嵌入式系統就是指Embedded Linux或者做Linux kernel相關內容。

事實上，Embedded Linux是執行在某些嵌入式平台上面的的作業系統軟體，而不論是SoC或者MCU或者Embedded Microprocessor平台，即便其執行的軟體不屬於OS軟體(或RTOS)，而可能只有跑non-OS的韌體程式(例如做一些做硬體控制或感測器訊號的擷取)，這當然也是屬於嵌入式系統。

而雖然如果是有跑Embedded Linux的嵌入式系統，其中當然有Linux kernel，但其實這就較偏向於作業系統的範疇，因為Linux kernel也可能是PC上的Linux kernel，不能以此概括嵌入式系統，因為嵌入式系統是一個系統而不是單一個部分而已(同樣的，如果一個系統只有純電子電路，而沒有任何的電腦單元在其中，那也不屬於嵌入式系統)。

一樣都是嵌入式系統領域，卻常因人們各自不同背景而有不同的解讀或理解。所以在這裡特別作個說明，也建議閱讀下列相關文章。

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