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(单片机里面的原理很深奥很复杂但幸运的是设计单片机的人给我们提出了寄存器的概念) https://m.toutiao.com/is/DJbeXf1/?= 这里笔者以控制灯跑马灯为例，思考硬件电路与寄存器编程的关系，最一般的实现跑马灯的电路如下。  微控制单元(Microcontroller Unit：MCU) ，又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer )或者单片机，是把中央处理器(Central Process Unit：CPU)的频率与规格做适当缩减，并将内存(memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。诸如手机、PC外围、遥控器，至汽车电子、工业上的步进马达、机器手臂的控制等，都可见到MCU的身影。 从任意单片机引出四个含GPIO功能的引脚引出来，GPIO是General Purpose Input Output是经典的实现设置输出电平，检测捕获输入电平的硬件电路。 四个GPIO口与电阻和LED灯连接，共同连接在接地端。 如果想实现1亮234灭，2亮134灭，类似这样的跑马灯功能，该如何实现呢？ 如果是我来做这些事，首先我会把第一个电路接在VCC上，然后其他电路都接在地上，这样一路电路有了压降LED亮了，其他没有，就灭了，然后我再把一路接地，二路接VCC，就实现了一个跑马灯的动画效果。 好像下图这样  以此类推，只要我不停的换连导线，就可以完成这样的动画效果了。 但是这样好麻烦，我不想一直不断的机械做这些事，可以花更多的时间在散步读书上才对。 所以我特别希望改进这个电路，仔细观察，找到规律 如果用1 代表导线接入VCC ， 用0代表接地，那么顺序应该是 1000 -> 0100 -> 0010 -> 0001 ->1000 能不能有什么设备帮助我们换连导线呢？ 这里有两个思路，第一个使用经典的数字电路，移位寄存器，用逻辑门啥的，在时钟信号的驱动下帮我们切换导线连接方法。 那么第二个思路就是用单片机啦！单片机那可比简单的数字电路厉害多了。 单片机的GPIO设备有好几种工作方式，按照其工作的特点来看可以分为 输出/输入两种模式。 当我们需要单片机去感应外部电平的时候，我们会把它设置在输入模式，当然现在在我们希望他能输出特定的电压，所以设置他为输出模式。 单片机是一个大黑盒子，里面的原理很深奥很复杂，但是幸运的是，设计单片机的人，给我们提出了寄存器的概念，这样我们就不需要理解复杂的电路原理，就可以完成特定的功能操作了！ 例如，选择GPIO口为输出还是输入，其切换电路可以抽象成这样  当P0SEL寄存器的BIT0的数值为1的时候，P0.0口硬件与一大片输出相关电路相连，也就是说此时P0.0口是处于输出功能状态下，反之BIT0为数值0 则与一大片输入相关电路相连。其底层的原理大概是利用三极管开关特性完成的吧！无论如何我们配置寄存器，就完成了开关的操作，选择了怎样的电路与我的P0.0口连接！ 值得高兴的是在GPIO一系列的寄存器里，我找到了切换输出电平的寄存器 P0OUT寄存器，我抽象的思考这样寄存器应该是这样的。  当我给P0OUT的最低位写上1的时候P0.0口与VCC连接，写上0的时候P0.0口与GND连接。大底是这样思考的。 于是我惊喜的发现，单片机可以帮助我实现切换导线连接这样的事情。 于是我用了MSP430单片机，把P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 接在了上述的电路上。 写下了这样的C代码
可以有非常花哨的写法，但是最底层的操作就是配置P0OUT这个寄存器，单片机编程所有对硬件的操作都是对寄存器的操作，我们无需对底层硬件有太多深奥的理解，就可以完成操作！ 作者思考： 分工的时代，如果认真深入的去了解学习单片机最底层的硬件原理的话，那会消耗大量的时间和精力，成为一名优秀的软件开发工程师的话，对底层硬件有一定的理解就好，更多精力花费在对代码数据结构，算法的优化，例如对P0OUT这个寄存器，何时写他，怎么写他，写多少比较合适，这都是需要考虑的事情，还有就是延时的时间是否过长，用定时器延时比较好，还是用阻塞延时比较好？另外，怎样的跑马灯动画更好看？很多可以编程的花样！ 记得笔者第一次跑起跑马灯程序，兴奋的写了好多衍生代码，例如隔着一个灯闪烁，快速闪烁，等等，好像往你手上塞了好多好多乐高积木（寄存器），你可以任意的搭接，描绘出自己心中完美的模样！
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来自： 山峰云绕 > 《单片机结构硬件底层通讯接口信号时序》
