單片機(jī)嵌入式編程的五個(gè)注意事項(xiàng)

在單片機(jī)編程的過(guò)程中，如果一名設(shè)計(jì)者能夠同時(shí)掌握多門編程語(yǔ)言，那么這名設(shè)計(jì)者肯定是一位非常優(yōu)秀的人才。但是想要同時(shí)精通匯編、C語(yǔ)言、C++這三門語(yǔ)言實(shí)在是太難了，很多初學(xué)者在其中一門的學(xué)習(xí)中就已經(jīng)到處碰壁，苦不堪言。本文特意為大家整理了擁有嵌入式編程領(lǐng)域多年工作經(jīng)驗(yàn)的工程師意見(jiàn)，匯總成了一篇能夠?qū)η度胧骄幊探?jīng)驗(yàn)有著指導(dǎo)意義的注意事項(xiàng)，感興趣的朋友快來(lái)看一看吧。

在單片機(jī)嵌入式編程中，最難的兩部分是interrupt和MM(memorymanage)，之所以有人覺(jué)得并不困難，那是因?yàn)樘鄶?shù)情況下芯片制造商都已經(jīng)直接寫好，但是如果設(shè)計(jì)者本身就在為芯片制造商工作，那就必須自己會(huì)寫配置文件。

這兩個(gè)東西之所以比較難是因?yàn)橐脜R編或類C來(lái)寫，屬于比較低層的東西，中斷有外部中斷和內(nèi)部中斷，外部中斷有兩種實(shí)現(xiàn)模式，硬件中斷模式和軟件中斷模式，相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，屬于應(yīng)用層面的，相比之下，內(nèi)部中斷就要復(fù)雜得多，內(nèi)部中斷主要是發(fā)生重起，總線出錯(cuò)、溢出、校驗(yàn)出錯(cuò)等情況產(chǎn)生的，很多軟件開(kāi)發(fā)人員基本上不寫對(duì)應(yīng)的中斷服務(wù)程序，因?yàn)樗y了而且一般也用不到。但是一旦發(fā)生，那就是致命錯(cuò)誤，因此從整個(gè)系統(tǒng)健壯性來(lái)考慮必須要有相應(yīng)的ISR才行，這也是freescale的專家建議的，因所以下面就談一下嵌入式編程應(yīng)該注意的問(wèn)題。

延時(shí)

嵌入式編程經(jīng)常會(huì)涉及到硬件的操作，如ADC，打開(kāi)或者關(guān)閉一個(gè)電流源，這些都是需要時(shí)間的，因此當(dāng)在發(fā)出這些指令的時(shí)候立即讀取寄存器的值是得不到想要的結(jié)果的，而且還找不出原因，有時(shí)候需要的延時(shí)還比較長(zhǎng)，達(dá)到ms級(jí)，一般情況下us級(jí)就夠了，根據(jù)各芯片的時(shí)鐘頻率而定，不單指MCU的總線時(shí)鐘頻率。

變量

一般來(lái)說(shuō)如果非常明確某個(gè)變量的作用域和生命周期就應(yīng)該定義相對(duì)的變量，如const、static等，這樣不容易出錯(cuò)，不建議將所有變量都定義成全局變量，這樣管理起來(lái)比較麻煩，程序一旦出錯(cuò)，破壞性也比較大，函數(shù)也是如此，全局變量和通用函數(shù)一定要申明，這樣在調(diào)用的時(shí)候不容易出錯(cuò)，而且有些編譯器對(duì)于未申明的函數(shù)是不會(huì)報(bào)錯(cuò)的，但在調(diào)用的時(shí)候又會(huì)發(fā)出類型隱含轉(zhuǎn)換的警告，在這里就不舉例子了，總之這點(diǎn)要特別小心。

宏定義

在程序編寫過(guò)程對(duì)于一些特定的數(shù)字應(yīng)該盡量使用宏定義，這樣做有個(gè)好處就是比較直觀，便于日后維護(hù)，要不然時(shí)間久了看到那個(gè)數(shù)字根本就想不起它代表什么意思，宏定義并不會(huì)給程序帶來(lái)任何負(fù)擔(dān)，因?yàn)樗诰幾g的時(shí)候就已經(jīng)全部替代了，所以盡可以廣而用之。值得一提的是宏定義并不局限于使用常量，它可以定義函數(shù)，因?yàn)樗侵苯犹鎿Q，因此避免了入棧和出棧，提高了程序執(zhí)行的效率，當(dāng)時(shí)同時(shí)增加了代碼量，因此一般用比較簡(jiǎn)單的函數(shù)，它還有一個(gè)缺點(diǎn)是在替換的過(guò)程不檢查參數(shù)類型是否正常，從而增加了安全隱患，解決此問(wèn)題的方法是使用一個(gè)稱之為inline的內(nèi)聯(lián)函數(shù)，它繼承了宏定義的優(yōu)點(diǎn)，又彌補(bǔ)了它的缺點(diǎn)，是個(gè)最佳的選擇，但是這個(gè)屬于C++的范疇，有一定的難度，在這里也不多講，有興趣的朋友可以參考一下相關(guān)資料。

浮點(diǎn)運(yùn)算

大多數(shù)低檔次的單片機(jī)都是不支持浮點(diǎn)運(yùn)算的，因此在實(shí)際使用過(guò)程中也很少用到，因此為了降低成本，一般都去掉了浮點(diǎn)運(yùn)算模塊，這就帶來(lái)了一個(gè)問(wèn)題，如果萬(wàn)一要用到浮點(diǎn)運(yùn)算怎么辦?細(xì)心的朋友可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，即使不具有浮點(diǎn)運(yùn)算的單片機(jī)在仿真調(diào)試過(guò)程依然可以使用floatordouble的數(shù)據(jù)類型進(jìn)行計(jì)算，而且結(jié)果也很準(zhǔn)確，這是為什么呢?這個(gè)因?yàn)榫幾g器自動(dòng)調(diào)用了庫(kù)函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，一般是通過(guò)迭代的方法，因此它的執(zhí)行效率非常慢，不建議采用此方法，而通常采用的是“定點(diǎn)”的方法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，比如說(shuō)一個(gè)32bit的數(shù)據(jù)，可以假定它的低8位是小數(shù)位，然后移位計(jì)算，類似于整數(shù)運(yùn)算，這種方法比較復(fù)雜，但是可以非常精確，還有一種方法就是直接放大10的N次方倍進(jìn)行整數(shù)的計(jì)算，可以得出近似值，因此為了不增加不必要的麻煩，應(yīng)該總是盡量避免使用浮點(diǎn)運(yùn)算，一般情況也都是可以避免的。

watch dog

以三重watch dog為例，watch dog1檢查時(shí)鐘頻率，watch dog2監(jiān)視一小段代碼，它必須在一個(gè)比較短的時(shí)間里喂一次，一般要求在250us到650us之間喂一次，watch dog3監(jiān)視一大段代碼，要求在比較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)喂一次，一般是100ms以內(nèi)，三個(gè)條件必須同時(shí)滿足才行，這要求對(duì)代碼的執(zhí)行過(guò)程非常清楚，或者將導(dǎo)致喂狗出錯(cuò)重起。

這里需要向大家強(qiáng)調(diào)的是，在單片機(jī)嵌入式的編程過(guò)程中程序的好壞往往是由細(xì)節(jié)決定的，一個(gè)程序?qū)懙氖欠裨敿?xì)、靈活，是與日積月累的知識(shí)積累與實(shí)際磨練成正比的。雖然編程是意見(jiàn)非常枯燥甚至乏味的過(guò)程，但成功后的喜悅能夠讓大家相信這份付出是值得的。