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經驗分享:單片機程序開發(fā)中初級工程師常犯的錯誤

發(fā)布時間:2015-05-15 責任編輯:sherry

【導讀】這里利用一個實際發(fā)生的例子,針對初級工程師經常犯的一個小錯誤,或者經常要走的一個彎路,做了針對性的糾正。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美觀、可讀性強,推薦找華為的“C語言編程規(guī)范”。我只想說一說當我們的單片機遇到多個模塊的數據需要處理,類似于“多任務”時我們應該怎么辦?
 
背景是這樣的,去年9月份開始安排一個工程師開始做電動汽車交流充電樁,機械設計部分由公司機械結構部門負責。充電樁的電子部分總體上分為X個部分(用到的資源),電阻觸摸屏(RS232),M1卡讀寫(RS232),電能計量表(RS485),語音提示(SPI),電力開關(繼電器IO),通訊接口(RS485、CAN)。
 
工程師做的過程非常勤奮,期間也是困難重重,改了很多個版本,總算今年6月把充電樁立起來了。
 
咱們來驗收一下吧,結果發(fā)現讀卡的時候不能處理觸摸屏,播放語音的時候不能處理讀卡,語音播放不能打斷或者跳躍,反正就是所有事件必須一個一個按部就班的來,一旦操作錯誤就需要多次執(zhí)行、等待、甚至重新來過。
 
一個工作3年多的工程師怎么會把產品做成這樣呢?看看程序吧!
 
一看不要緊,嚇一跳!整個的程序是沒有邏輯的,一條線就往下寫……
 
While(1)
 
{
 
//上電進入主程序 或 觸發(fā)觸摸屏
 
//播放提示語音
 
Delay();//等待播放完畢
 
//讀取M1卡信息
 
Delay();//等待讀卡數據返回
 
//播放提示語音
 
Delay();//等待播放完畢
 
//M1卡數據交互,判定下一步操作及提示
 
Delay();//等待數據處理完畢
 
……
 
……
 
}
 
這里說這個工程師基本上對于自己設計的產品沒有任何的整體概念,或者說對自己開發(fā)的程序用到設計上會有怎樣的實際效果根本就不清楚。
 
他犯了幾個我們在程序開發(fā)過程中最忌諱的幾個問題:
 
1、 delay(死等)這類函數只在應該實驗室驗證某個功能過程中用到,在實際的產品開發(fā)時無論是主循環(huán)while中,還是其調用的函數中,亦或是中斷服務程序中絕對不可以用到。
 
2、 產品設計的各個子模塊之間的邏輯關系太強,例如:必須等待播音完畢才能讀卡進入下一步操作等。
 
我們講,產品設計中只有各個事件處理模塊間的邏輯關系弱化,才能更加靈活的進行處理。例如:兩個事件A和B,如果程序開發(fā)時將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事件處理的一個特殊情況,那么程序開發(fā)起來就變得靈活很多。
 
3、 沒有考慮到單片機本身是一個單核單任務的架構,每一個事件都會獨占CPU內核,當多個任務模塊同時存在時我們應該對各個事件進行區(qū)分,我們應當分情況、分事件實時性要求等區(qū)分對待。
 
那么針對于這樣的問題,或者是遇到類似的項目我們應該如何處理呢?
 
我提幾條建議:
 
1、將硬件系統(tǒng)區(qū)分為獨立單元單獨做成底層驅動函數和應用函數,并且函數正常應該有參數和返回值,其中返回值是必要的。如何衡量這類函數呢?這類函數可移植性強,只要一個.h文件和一個.c文件就可以隨意放到任何工程中。例如:語音播放、M1讀卡、485處理等等。
 
2、將1中的所有函數進行時間評估,評估點有兩個。一個是函數的執(zhí)行時間t,第二個是函數的周期性發(fā)生的時間T,一個最基本的條件是t < T,理想情況應該是t << T。
 
3、建立一個集中邏輯處理函數,在這個函數中對1中的各個函數進行調度。這個函數發(fā)揮的作用相當于嵌入式系統(tǒng)中的系統(tǒng)調度。這種調度是整個硬件邏輯中所有事件處理的調度,它的目的是完成一個處理過程,但是絕不依賴于任意事件的必要處理過程。這樣就將問題2中提到的事件間的邏輯關系弱化了,處理起來變得十分靈活,使得各個關系不在相互必要。
 
4、為了保證前面內容的正常實施還需要針對各類事件的周期,建立一個必要的時間管理函數,時間函數的基礎一般情況下由一個內部定時器的中斷來完成,中斷的周期一般我們考慮5-10ms。按照實際需求將N個定時器中斷定義為一個事件處理的周期TT,這個周期應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,一些實時性要求高的事件應當用中斷完成。其中中斷處理函數的處理事件應盡量短,時間要求參見2。
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