來來來，讓我們一起，左手右手一個慢動作。

每一個方向都值得一個人用一生去鉆研，每一個步驟都有其自身的魅力。

第一步，做出實體芯片。

單片機一般理解為MCU(Microcontroller Unit，微控制單元)包含定時器、ALU(Arithmetic Logic Unit,算術邏輯單元)、內存、寄存器、總線等部分而普通的意義的單片機還包含GPIO、串口（UART）、DMA、協處理器、ADDA等等。

看懂如下圖前置：計算機組成原理，微機原理。

流水線

前置：數字邏輯電路，集成電路設計及其EDA技術，verilog把各個模塊細分為寄存器級，比如移位運算器、節拍器、譯碼器、存儲器等

module minicpu(clk, reset, run, in, cs, pcout, irout, qtop, abus, dbus, out); input clk,reset,run; input [15:0] in; output [1:0] cs; output [15:0] irout, qtop, dbus, out; output [11:0] pcout, abus; wire [15:0] qnext, ramout, aluout; reg [11:0] abus; reg halt, jump, pcinc, push, pop, thru, qthru, dbus2qtop, dbus2ram, dbus2obuf, ir2dbus, qtop2dbus, alu2dbus, ram2dbus, in2dbus; reg pop2, ir2abus, qtop2abus, qnext2abus; reg [11:0] pcout, pcnext; reg [15:0] out; statef statef0(.clk(clk),.reset(reset),.run(run),.halt(halt),.cs(cs)); stackm stackm0(.clk(clk),.reset(reset),.load(dbus2qtop),.push(push),.pop(pop),.pop2(pop2),.thru(qthru),.d(dbus),.dthru(ramout),.qtop(qtop),.qnext(qnext)); alu alu0(.a(qtop),.b(qnext),.f(irout[4:0]),.s(aluout)); dpram #(16,10,1024) dpram0(.clk(clk),.load1(dbus2ram),.addr1(abus),.addr2(pcnext),.d1(dbus),.q1(ramout),.q2(irout));

物理上是這樣的

然后會調試BUG，看時序。前置：時序用MODELSIM，綜合用QUARTUS II 等等

然后此時才剛剛開始。繼續生成電路網表，時序收斂，如果不對繼續返回上述流程繼續調試。前置：Synopsys

回顧一下

此時應該生成版圖文件，然后根據制造廠商提供的物理器件庫進行最后的各種設計規則檢查。前置：集成電路版圖設計，軟件有Cadence:VirtuosoLayout Editor

送到代工廠

還要懂元器件前置：半導體物理，半導體器件物理，固體物理，電介質物理，量子力學，熱力學與數理統計。

根據得到的圖表設計版圖和工藝流程，大概是這樣前置：集成電路制造

然后進行電氣測試，電磁測試，最后封裝。前置：集成電路封裝技術

最后不能忘記出片的時候焚香沐浴更衣，朝南拜三拜，祈禱不會有大問題。

第二步，設計系統驅動。

終于得到了物理上的片子我們開始寫匯編器，編譯器。本質上燒寫進ROM的是這樣的機器碼。

匯編器（把匯編語言變成機器碼）前置：perl

#!/usr/bin/perl -W //******** *********// print "*** LABEL LIST *** "; foreach $l (sort(keys(%label))){ printf "%-8s%03X ",$l,$label{$l}; } $addr=0; print " *** MACHINE PROGRAM *** "; foreach (@source){ $line = $_; s/w+://; if(/PUSHIs+(-?d+)/){ printf "%03X:%04X $line",$addr++,$MCODE{PUSHI}+($1&0xfff); } elsif(/(PUSH|POP|JMP|JZ|JNZ)s+(w+)/){ printf "%03X:%04X $line",$addr++,$MCODE{$1}+$label{$2}; }elsif(/(-?d+)/){ printf "%03X:%04X $line",$addr++,$1&0xffff; } elsif(/([A-Z]+)/){ printf "%03X:%04X $line",$addr++,$MCODE{$1}; } else { print " $line"; } }

編譯器 BISON和FLEX（把高級語言轉換成匯編語言）前置：編譯原理

%{ #include %} %union {char *s; int n;} %token NAME NUMBER %destructor { free($$); } NAME NUMBER %token IF WHILE DO %type if0 %token GOTO ELSE INT IN OUT HALT ... ... %% int yyerror(char *s){ printf("%s ",s); } int main(){ yyparse(); }%{ #include #include "y.tab.h" int n=0; %} ... ... while {yylval.n=++n;return(WHILE);} [0-9]+ {yylval.s=strdup(yytext);return(NUMBER);} [a-zA-Z][a-zA-Z0-9]* {yylval.s=strdup(yytext);return(NAME);} . {return(yytext[0]);} %% int yywrap(){ return(1);}