單片機(jī)程序開發(fā)時，初級工程師常犯的一個錯誤

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(qiáng)，推薦找華為的“C語言編程規(guī)范”。我只想說一說當(dāng)我們的單片機(jī)遇到多個模塊的數(shù)據(jù)需要處理，類似于“多任務(wù)”時我們應(yīng)該怎么辦?

背景是這樣的，去年9月份開始安排一個工程師開始做電動汽車交流充電樁，機(jī)械設(shè)計部分由公司機(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(guān)(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(jié)果發(fā)現(xiàn)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(chǎn)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(jìn)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(shù)據(jù)返回

//播放提示語音

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

……

……

}

這里說這個工程師基本上對于自己設(shè)計的產(chǎn)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(shè)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(shù)只在應(yīng)該實驗室驗證某個功能過程中用到，在實際的產(chǎn)品開發(fā)時無論是主循環(huán)while中，還是其調(diào)用的函數(shù)中，亦或是中斷服務(wù)程序中絕對不可以用到。

2、 產(chǎn)品設(shè)計的各個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)計中只有各個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(jī)本身是一個單核單任務(wù)的架構(gòu)，每一個事件都會獨(dú)占CPU內(nèi)核，當(dāng)多個任務(wù)模塊同時存在時我們應(yīng)該對各個事件進(jìn)行區(qū)分，我們應(yīng)當(dāng)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(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.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(shù)進(jìn)行時間評估，評估點有兩個。一個是函數(shù)的執(zhí)行時間t，第二個是函數(shù)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(yīng)該是t << T。

3、建立一個集中邏輯處理函數(shù)，在這個函數(shù)中對1中的各個函數(shù)進(jìn)行調(diào)度。這個函數(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)度是整個硬件邏輯中所有事件處理的調(diào)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(guān)系弱化了，處理起來變得十分靈活，使得各個關(guān)系不在相互必要。

4、為了保證前面內(nèi)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(shù)，時間函數(shù)的基礎(chǔ)一般情況下由一個內(nèi)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(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，一些實時性要求高的事件應(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，時間要求參見2。