硬件工程師首次邁入軟件領(lǐng)域，這11點(diǎn)是你必須注意的

這些建議是在我從硬件工程師過渡至軟件工程師期間，曾經(jīng)希望得到的建議。

嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)不僅要求了解硬件，還要求了解軟件的作用方式，以及如何與之交互。設(shè)計(jì)硬件需要的某種范式可能與設(shè)計(jì)軟件完全相反。當(dāng)從硬件設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向包含軟件的設(shè)計(jì)時(shí)，硬件工程師應(yīng)牢記以下十個(gè)技巧。

技巧#1：流程圖第一，實(shí)現(xiàn)第二

當(dāng)工程師首次邁入軟件開發(fā)領(lǐng)域時(shí)，會(huì)有種強(qiáng)烈的誘惑力促使他們立刻投入工作并開始寫代碼。這樣的定式思維就等同于在電路邏輯圖還未完成前就試圖設(shè)計(jì)印刷電路板(PCB)。在著手開發(fā)軟件時(shí)，抑制一上來就想寫代碼的沖動(dòng)是至關(guān)重要的，應(yīng)首先用流程圖制定一個(gè)軟件架構(gòu)圖。這樣的方法會(huì)使開發(fā)人員對(duì)應(yīng)用所需的不同部分與組件形成一個(gè)概念，就像電路邏輯圖可以告訴工程師需要哪些硬件元件一樣。這樣可確保程序整體建立在良好的組織和深思熟慮之上，減少程序調(diào)試時(shí)間，從長期看，這樣做還可以節(jié)省時(shí)間、省去麻煩。

技巧#2：使用狀態(tài)機(jī)控制程序流程

狀態(tài)機(jī)是20世紀(jì)最偉大的軟件發(fā)明之一。某應(yīng)用程序往往可被分為多個(gè)狀態(tài)機(jī)，每個(gè)狀態(tài)機(jī)都控制該應(yīng)用程序的特定部件。這些狀態(tài)機(jī)都擁有自己的內(nèi)部狀態(tài)和狀態(tài)轉(zhuǎn)換，從中可看出軟件如何與各種激勵(lì)相互作用。用狀態(tài)機(jī)來設(shè)計(jì)軟件，可簡(jiǎn)化軟件的開發(fā)，使之模塊化、可維護(hù)，并易于理解。目前擁有的廣泛資源可演示狀態(tài)機(jī)的理論和算法。

技巧#3：避免使用全局變量

在函數(shù)式編程的年代，函數(shù)要先于形式，程序員的唯一目標(biāo)是盡可能地讓程序按預(yù)期方式快速運(yùn)行，而不用考慮程序結(jié)構(gòu)或可重用性。這種編程范式會(huì)毫無顧慮地使用全局性變量，程序中的任何函數(shù)都可能修改它。其結(jié)果就造成了變量被破壞的幾率增加或變量被誤用。在新推薦的面向?qū)ο蠓妒街?，?yīng)在最小的范圍內(nèi)定義變量并封裝它們，以防止其他函數(shù)的誤用或破壞。因此，建議您限制全局范圍使用的變量數(shù)量?？稍贑語言中用外部關(guān)鍵字標(biāo)識(shí)這些變量。

技巧#4：利用模塊性的好處

無論問哪一名工程師，項(xiàng)目的哪部分最有可能延遲交付并超出預(yù)算?答案都是軟件。軟件往往是復(fù)雜的，且難以開發(fā)和維護(hù)，尤其是當(dāng)整個(gè)應(yīng)用都存在于單一文件或松散關(guān)聯(lián)的多個(gè)文件中時(shí)。為了緩解可維護(hù)性、可重用性及復(fù)雜性，強(qiáng)烈建議程序員充分利用現(xiàn)代編程語言的模塊化特性，將常用功能分解成模塊。以這樣的方式分解編碼，程序員就能著手建立函數(shù)與特性庫，然后在一個(gè)接一個(gè)的應(yīng)用中重用它們，從而通過連續(xù)測(cè)試而改善代碼質(zhì)量，同時(shí)也減少了時(shí)間，降低了開發(fā)成本。

技巧#5：保持中斷服務(wù)例程的簡(jiǎn)單性

中斷服務(wù)例程用來中斷處理器對(duì)當(dāng)前代碼分支的執(zhí)行，從而處理剛剛觸發(fā)中斷的外圍設(shè)備。無論何時(shí)執(zhí)行中斷，都需要一定數(shù)量的開銷，用于保存當(dāng)前程序的狀態(tài)、運(yùn)行中斷，然后將處理器回歸原程序狀態(tài)。現(xiàn)代處理器要比多年前的處理器快得多，但仍需要考慮此花銷。一般情況下，程序員都想把中斷運(yùn)行時(shí)間降至最低，以避免干擾主代碼分支。這意味著中斷應(yīng)該短而簡(jiǎn)單。中斷中不應(yīng)調(diào)用函數(shù)。此外，如果中斷開始變得過于復(fù)雜或耗時(shí)，則僅應(yīng)在必要時(shí)利用中斷做最少量的工作，例如，將數(shù)據(jù)裝入緩沖區(qū)并設(shè)置一個(gè)標(biāo)志，然后讓主分支處理輸入的數(shù)據(jù)。這樣做可保證大多數(shù)處理器周期被用于運(yùn)行應(yīng)用，而不是處理中斷。

技巧#6：使用處理器示例代碼做外設(shè)的實(shí)驗(yàn)

設(shè)計(jì)硬件時(shí)，做原型測(cè)試電路總是有益的，這樣可確保工程師對(duì)電路有正確的理解，然后再做電路板布局。此點(diǎn)對(duì)設(shè)計(jì)軟件也同樣適用。硅片制造商通常都有示例代碼，可用來測(cè)試微處理器的各個(gè)部分，這樣工程師們就可判定該部分的工作情況。此方法使人們洞察到軟件體系架構(gòu)的應(yīng)該組織方式，以及可能造成的任何潛在問題。在設(shè)計(jì)初期階段認(rèn)清潛在的障礙，比在產(chǎn)品交付前最后幾小時(shí)才發(fā)現(xiàn)它們要好。這是預(yù)先測(cè)試代碼片段的一個(gè)很好的方法，但需提醒的是，制造商代碼往往不是模塊化的，未經(jīng)大的修改不方便用于實(shí)際應(yīng)用。這一局限已隨著時(shí)間的發(fā)展而改變，也許某一天芯片供應(yīng)商會(huì)給出可用于生產(chǎn)的代碼。

技巧#7：限制功能復(fù)雜度

工程學(xué)中有一個(gè)舊詞叫“KISS”——保持簡(jiǎn)單和直接。無論在處理何種復(fù)雜工作時(shí)，最簡(jiǎn)單的方法就是把它分解為更小、更簡(jiǎn)單、更易處理的任務(wù)。隨著工作或功能變得越來越復(fù)雜，人們要準(zhǔn)確無誤地記錄所有的細(xì)節(jié)也變得更困難。在寫一個(gè)函數(shù)時(shí)，其復(fù)雜度在當(dāng)時(shí)看似適中，然而要考慮到，一名工程師如何在六個(gè)月的維護(hù)時(shí)間內(nèi)查看代碼。測(cè)量函數(shù)復(fù)雜度(如循環(huán)的復(fù)雜度)的方法很多?，F(xiàn)在有工具可以自動(dòng)計(jì)算某個(gè)函數(shù)的循環(huán)復(fù)雜度。經(jīng)驗(yàn)法則建議，函數(shù)的循環(huán)復(fù)雜度保持在10以下是最理想的。

無論在處理何種復(fù)雜工作時(shí)，最簡(jiǎn)單的方法就是把它分解為更易處理的任務(wù)。

技巧#8：使用源代碼存儲(chǔ)庫并頻繁提交

人都是會(huì)犯錯(cuò)誤的，寫代碼時(shí)也會(huì)犯錯(cuò)。這就是為什么開發(fā)人員使用源代碼存儲(chǔ)庫是如此重要。源代碼存儲(chǔ)庫可使開發(fā)人員“登記”一個(gè)好的代碼版本，并描述對(duì)該代碼基所做的修改。該步驟不僅使得開發(fā)人員可以復(fù)原或追溯到代碼的舊版本，還可以比較舊版本之間的不同。如果開發(fā)人員做的一系列改變破壞了系統(tǒng)，只需點(diǎn)擊一下即可恢復(fù)好的代碼版本!請(qǐng)謹(jǐn)記，如果不頻繁提交代碼，存儲(chǔ)庫就不會(huì)達(dá)到預(yù)期目的。如果做了不可逆的修改，兩周后才提交代碼，然后再恢復(fù)，就會(huì)造成大量工作和時(shí)間的損失!

技巧#9：代碼做詳細(xì)說明

在軟件開發(fā)的激烈戰(zhàn)斗中，開發(fā)人員很容易把注意力集中在編寫和代碼上，因此會(huì)忽略詳細(xì)解釋的需求。在壓力之下，說明工作往往是項(xiàng)目的收尾工作，因?yàn)殚_發(fā)人員認(rèn)為它是最后的一項(xiàng)工作。然而，當(dāng)代碼仍在你腦中新鮮熱火時(shí)就做出詳細(xì)解釋是至關(guān)重要的，這樣做可使開發(fā)人員或你自己讀懂注釋，理解代碼的工作方式。

如果開發(fā)人員做的一系列改變破壞了系統(tǒng)，只需點(diǎn)擊一下即可恢復(fù)好的代碼版本!

技巧#10：使用一種Agile開發(fā)流程

無論做何種類型的工程工作，都建議您先設(shè)定并遵守一項(xiàng)流程。這樣的結(jié)果應(yīng)有一致的質(zhì)量和成本，并能按時(shí)交付。軟件開發(fā)人員已成功使用Agile開發(fā)流程來開發(fā)高質(zhì)量軟件。這一流程可按需求的優(yōu)先等級(jí)做開發(fā)。優(yōu)先級(jí)別最高的工作在限定的時(shí)間段內(nèi)首先開展，這被稱為迭代。這種方法的好處是它可使軟件開發(fā)流程保持順暢，還可以根據(jù)結(jié)果和客戶所需，在每次迭代中適應(yīng)并修改需求和任務(wù)。

技巧#11：站在開發(fā)技術(shù)之巔

要學(xué)習(xí)嵌入式軟件開發(fā)所使用的最新工具和技術(shù)，最好的一個(gè)場(chǎng)合是嵌入式系統(tǒng)研討會(huì)(Embedded Systems Conferences)。該會(huì)議每年召開兩次，地點(diǎn)分別位于加利福尼亞州圣荷西(San Jose)()和波士頓(east.ubmdesign.com)。會(huì)議吸引了來自全世界的工程師，他們可以開展互動(dòng)、參加研討會(huì)，并進(jìn)行實(shí)際操作，以促進(jìn)對(duì)軟件開發(fā)的理解。此外，EDN.com社區(qū)還提供了與軟件和硬件相關(guān)的一系列網(wǎng)站()，工程師們可通過不斷的參與和學(xué)習(xí)，為了將最尖端技術(shù)應(yīng)用于他們未來的發(fā)展項(xiàng)目而做好準(zhǔn)備。