開發(fā)單片機(jī)程序時(shí)，初級(jí)工程師常犯的錯(cuò)誤

這里利用一個(gè)實(shí)際發(fā)生的例子，針對(duì)初級(jí)工程師經(jīng)常犯的一個(gè)小錯(cuò)誤，或者經(jīng)常要走的一個(gè)彎路，做了針對(duì)性的糾正。希望可以幫到大家，文筆不好文章中有敘述不清的地方大家多多指教。

這篇文章我不是想說(shuō)編程的規(guī)范性的東西，如果你想讓自己的程序文件最起碼直觀的看起來(lái)美觀、可讀性強(qiáng)，推薦找華為的“C語(yǔ)言編程規(guī)范”。我只想說(shuō)一說(shuō)當(dāng)我們的單片機(jī)遇到多個(gè)模塊的數(shù)據(jù)需要處理，類似于“多任務(wù)”時(shí)我們應(yīng)該怎么辦?

背景是這樣的，去年9月份開始安排一個(gè)工程師開始做電動(dòng)汽車交流充電樁，機(jī)械設(shè)計(jì)部分由公司機(jī)械結(jié)構(gòu)部門負(fù)責(zé)。充電樁的電子部分總體上分為X個(gè)部分(用到的資源)，電阻觸摸屏(RS232)，M1卡讀寫(RS232)，電能計(jì)量表(RS485)，語(yǔ)音提示(SPI)，電力開關(guān)(繼電器IO)，通訊接口(RS485、CAN)。

工程師做的過(guò)程非常勤奮，期間也是困難重重，改了很多個(gè)版本，總算今年6月把充電樁立起來(lái)了。

咱們來(lái)驗(yàn)收一下吧，結(jié)果發(fā)現(xiàn)讀卡的時(shí)候不能處理觸摸屏，播放語(yǔ)音的時(shí)候不能處理讀卡，語(yǔ)音播放不能打斷或者跳躍，反正就是所有事件必須一個(gè)一個(gè)按部就班的來(lái)，一旦操作錯(cuò)誤就需要多次執(zhí)行、等待、甚至重新來(lái)過(guò)。

一個(gè)工作3年多的工程師怎么會(huì)把產(chǎn)品做成這樣呢?看看程序吧!

一看不要緊，嚇一跳!整個(gè)的程序是沒有邏輯的，一條線就往下寫……

While(1)

{

//上電進(jìn)入主程序 或 觸發(fā)觸摸屏

//播放提示語(yǔ)音

Delay();//等待播放完畢

//讀取M1卡信息

Delay();//等待讀卡數(shù)據(jù)返回

//播放提示語(yǔ)音

Delay();//等待播放完畢

//M1卡數(shù)據(jù)交互，判定下一步操作及提示

Delay();//等待數(shù)據(jù)處理完畢

……

……

}

這里說(shuō)這個(gè)工程師基本上對(duì)于自己設(shè)計(jì)的產(chǎn)品沒有任何的整體概念，或者說(shuō)對(duì)自己開發(fā)的程序用到設(shè)計(jì)上會(huì)有怎樣的實(shí)際效果根本就不清楚。

他犯了幾個(gè)我們?cè)诔绦蜷_發(fā)過(guò)程中最忌諱的幾個(gè)問題：

1、 delay(死等)這類函數(shù)只在應(yīng)該實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證某個(gè)功能過(guò)程中用到，在實(shí)際的產(chǎn)品開發(fā)時(shí)無(wú)論是主循環(huán)while中，還是其調(diào)用的函數(shù)中，亦或是中斷服務(wù)程序中絕對(duì)不可以用到。

2、 產(chǎn)品設(shè)計(jì)的各個(gè)子模塊之間的邏輯關(guān)系太強(qiáng)，例如：必須等待播音完畢才能讀卡進(jìn)入下一步操作等。

我們講，產(chǎn)品設(shè)計(jì)中只有各個(gè)事件處理模塊間的邏輯關(guān)系弱化，才能更加靈活的進(jìn)行處理。例如：兩個(gè)事件A和B，如果程序開發(fā)時(shí)將A做成B事件的必要條件，B事件的觸發(fā)就必須等待A事件的發(fā)生。反之如果A事件作為B事件處理的一個(gè)特殊情況，那么程序開發(fā)起來(lái)就變得靈活很多。

3、 沒有考慮到單片機(jī)本身是一個(gè)單核單任務(wù)的架構(gòu)，每一個(gè)事件都會(huì)獨(dú)占CPU內(nèi)核，當(dāng)多個(gè)任務(wù)模塊同時(shí)存在時(shí)我們應(yīng)該對(duì)各個(gè)事件進(jìn)行區(qū)分，我們應(yīng)當(dāng)分情況、分事件實(shí)時(shí)性要求等區(qū)分對(duì)待。

那么針對(duì)于這樣的問題，或者是遇到類似的項(xiàng)目我們應(yīng)該如何處理呢?

我提幾條建議：

1、將硬件系統(tǒng)區(qū)分為獨(dú)立單元單獨(dú)做成底層驅(qū)動(dòng)函數(shù)和應(yīng)用函數(shù)，并且函數(shù)正常應(yīng)該有參數(shù)和返回值，其中返回值是必要的。如何衡量這類函數(shù)呢?這類函數(shù)可移植性強(qiáng)，只要一個(gè).h文件和一個(gè).c文件就可以隨意放到任何工程中。例如：語(yǔ)音播放、M1讀卡、485處理等等。

2、將1中的所有函數(shù)進(jìn)行時(shí)間評(píng)估，評(píng)估點(diǎn)有兩個(gè)。一個(gè)是函數(shù)的執(zhí)行時(shí)間t，第二個(gè)是函數(shù)的周期性發(fā)生的時(shí)間T，一個(gè)最基本的條件是t < T，理想情況應(yīng)該是t << T。

3、建立一個(gè)集中邏輯處理函數(shù)，在這個(gè)函數(shù)中對(duì)1中的各個(gè)函數(shù)進(jìn)行調(diào)度。這個(gè)函數(shù)發(fā)揮的作用相當(dāng)于嵌入式系統(tǒng)中的系統(tǒng)調(diào)度。這種調(diào)度是整個(gè)硬件邏輯中所有事件處理的調(diào)度，它的目的是完成一個(gè)處理過(guò)程，但是絕不依賴于任意事件的必要處理過(guò)程。這樣就將問題2中提到的事件間的邏輯關(guān)系弱化了，處理起來(lái)變得十分靈活，使得各個(gè)關(guān)系不在相互必要。

4、為了保證前面內(nèi)容的正常實(shí)施還需要針對(duì)各類事件的周期，建立一個(gè)必要的時(shí)間管理函數(shù)，時(shí)間函數(shù)的基礎(chǔ)一般情況下由一個(gè)內(nèi)部定時(shí)器的中斷來(lái)完成，中斷的周期一般我們考慮5-10ms。按照實(shí)際需求將N個(gè)定時(shí)器中斷定義為一個(gè)事件處理的周期TT，這個(gè)周期應(yīng)該保證處理完最惡劣情況可能發(fā)生的所有t，且保證TT < T。

5、 這其中也有例外，一些實(shí)時(shí)性要求高的事件應(yīng)當(dāng)用中斷完成。其中中斷處理函數(shù)的處理事件應(yīng)盡量短，時(shí)間要求參見2。