執(zhí)行的單片機程序怎么寫？

摘要：在看別人單片機程序時，你也許是崩潰的，因為全局變量滿天飛，不知道哪個在哪用了，哪個表示什么，而且編寫極其不規(guī)范。自己寫單片機程序時，也許你也是崩潰的?？偢杏X重新開啟一個項目，之前的寫過相似的代碼也無法使用，得重新敲，代碼重用度不高，編程效率低下，代碼無法積累。而且感覺寫這個代碼沒有思想，沒有靈魂，沒有框架，只是一個一個功能代碼的堆砌，很空泛。

那么這個時候，你也許應(yīng)該在單片機中引入面向?qū)ο蟮乃枷肓?，使代碼更規(guī)范。

一、單片機程序框架

1、輪流執(zhí)行

intmain(void)
{
while(1)
{
sing();
dance();
play();
}
}

函數(shù)sing執(zhí)行的時間比較長的話，函數(shù)dance就不能很快的被執(zhí)行。任何一個函數(shù)死掉的話就會影響整個系統(tǒng)。

2、前后臺

在使用 51、AVR、STM32 單片機裸機的時候一般都是在main函數(shù)里面用while(1)做一個大循環(huán)來完成所有的處理，即應(yīng)用程序是一個無限的循環(huán)，循環(huán)中調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)完成所需的處理。有時候我們也需要中斷中完成一些處理。相對于多任務(wù)系統(tǒng)而言，這個就是單任務(wù)系統(tǒng)，也稱作前后臺系統(tǒng)，中斷服務(wù)函數(shù)作為前臺程序，大循環(huán)while(1)作為后臺程序。

對應(yīng)的編程代碼大概是這樣的:

voidEXTI_IRQHandler()
{
flag=1;
}
intmain(void)
{
while(1)
{
if(flag=1)
{
do_something();
flag=0;
}
}
}

有什么問題？

前后臺系統(tǒng)的實時性差，前后臺系統(tǒng)各個任務(wù)(應(yīng)用程序)都是排隊等著輪流執(zhí)行，不管你這個程序現(xiàn)在有多緊急，沒輪到你就只能等著！相當于所有任務(wù)(應(yīng)用程序)的優(yōu)先級都是一樣的。但是前后臺系統(tǒng)簡單啊，資源消耗也少??！在稍微大一點的嵌入式應(yīng)用中前后臺系統(tǒng)就明顯力不從心了。

3、多任務(wù)

voidfirst_task()
{
while(1)
{
if(has_data())
put_data();
}
}
voidsecond_task()
{
while(1)
{
if(get_data())
do_something();
}
}

intmain(void)
{
create_task(first_task);
create_task(second_task);
start_scheduler();
}

多任務(wù)系統(tǒng)會把一個大問題“分而治之”，把大任務(wù)劃分成很多個小問題，逐步的把小任務(wù)解決掉，大任務(wù)也就隨之解決了，這些任務(wù)是并發(fā)處理的。注意，并不是說同一時刻一起執(zhí)行很多個任務(wù)，而是由于每個任務(wù)執(zhí)行的時間很短，導致看起來像是同一時刻執(zhí)行了很多個任務(wù)一樣。

二、執(zhí)行的程序怎么寫？

以按鍵為例，點亮一個小燈！

1.常規(guī)寫法

intmian(void)
{
while(1)
{
if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_3)==GPIO_PIN_SET)
{
printf("按鍵按下
");
}
}
}

2.面向?qū)ο蟮膶懛?/p>

首先我們把每一個按鍵都看成一個對象，既然是對象就肯定有屬性和行為，比如我們定義一個學生，那么這個學生有什么屬性呢？

肯定有姓名、年齡、身高、體重對吧，這些是一些基本的屬性，我們可以用一些單獨的變量來定義它，比如：

typedefstruct
{
uint8_t*name;//姓名(變量)
uint8_tage;//年齡(變量)
uint8_theight;//身高(變量)
uint8_tweight;//體重(變量)
}student_t;

但是一個學生還有很多行為對吧，它會唱歌、跳舞、打籃球，于是我們就可以這樣定義：

typedefstruct
{
uint8_t*name;//姓名(變量)
uint8_tage;//年齡(變量)
uint8_theight;//身高(變量)
uint8_tweight;//體重(變量)
void(*Sing_song)(void);//會唱歌(函數(shù)指針)
void(*Dance_latin)(void);//會跳舞(函數(shù)指針)
void(*Wechat_zhiguoxin)(void);//會關(guān)注果果的公眾號(函數(shù)指針)
}student_t;

好了，這里我們提到了函數(shù)指針，所以就來說一說函數(shù)指針。

函數(shù)指針，顧名思義它就是一個指針，只不過它是一個函數(shù)指針，所以指向的是一個函數(shù)。類比一般的變量指針，指針變量，實質(zhì)上是一個變量，只不過這個變量存放的是一個地址，在32位單片機中，任何類型的指針變量都存放的是一個大小為4字節(jié)的地址。

重要的話說三遍！牢記在心?。?！為什要記住函數(shù)指針，因為在單片機面向?qū)ο缶幊讨?，結(jié)構(gòu)體的成員不是變量就是函數(shù)指針這兩種類型。變量就不用說了，函數(shù)指針理解就好。

其實函數(shù)指針可以類比一般的變量，看下面：

inta;voidSing_song(void);
int*p;void(*zhiguoxin)(void);
p=&a;zhiguoxin=&Sing_song;

左邊走義變量a，右邊定義函數(shù)Sing_song;

左邊定義int指針，右邊定義函數(shù)指針;

左邊賦值指針，右邊賦值函數(shù)指針;

那么函數(shù)指針怎么用呢？我們還是以單片機為例，把按鍵類比為一個對象，這個按鍵有按鍵標志位，有長按或者短按，按鍵還有行為：按鍵初始化、按鍵循環(huán)檢測等。

所以我們創(chuàng)建下面這樣一個結(jié)構(gòu)體，當然這個結(jié)構(gòu)體不一定僅僅有這些變量和函數(shù)，這完全取決于你自己的定義，你想怎么定義就怎么定義，你甚至可以定義按鍵的顏色都。

typedefstruct
{
uint8_tKEY_Flag;//標志位(變量)
uint8_tClick;//按下(變量)
void(*KEY_Init)(void);//按鍵初始化(函數(shù)指針)
void(*KEY_Detect)(void);//按鍵檢測(函數(shù)指針)
}KEY_t;

現(xiàn)在已經(jīng)定義了KEY_t這種類型的結(jié)構(gòu)體，處理器還沒有分配給這個結(jié)構(gòu)體內(nèi)存，因為我們只是聲明這樣一個類型，而類型是不占用內(nèi)存的，只有我們定義對應(yīng)的結(jié)構(gòu)體類型的變量時才會在占用內(nèi)存空間。

那么怎么定義一個結(jié)構(gòu)體類型的變量呢？

KEY_tKEY1;

然后就要初始化結(jié)構(gòu)體的成員變量了。

KEY_tKEY1={0,0,KEY_init,KEY_detect};

這里要注意了現(xiàn)在結(jié)構(gòu)體有四個成員，前兩個普通的變量，我們初始化為0，還有兩個函數(shù)指針，我們是不是要把我們想寫得函數(shù)的函數(shù)名字放在這里啊。

那么聰明的你肯定知道還要定義KEY_init();和KEY_detect();這兩個函數(shù)。這兩個函數(shù)可以這樣寫。

staticvoidKEY_init()
{
GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.Pin=GPIO_PIN_3;
GPIO_InitStruct.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Pull=GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);
}
staticvoidKEY_detect()
{
uint8_ti=0;
if(KEY1.KEY_Flag==1)
{
HAL_Delay(100);
if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_3)==GPIO_PIN_SET)
{
printf("按鍵按下
");
}
KEY1.KEY_Flag=0;
}
}

好了具體函數(shù)中的代碼我就不需要解釋了。這樣一個按鍵的對象我們就定義好了，這個按鍵我們賦予了"他"生命，有屬性(變量)有行為(函數(shù))。

這樣我們在主函數(shù)就可以這樣的調(diào)用，來實現(xiàn)相應(yīng)的功能了。按鍵使用了中斷，這里并沒有講解。

voidmain(void)
{
KEY1.KEY_Init();//初始化按鍵
while(1)
{
KEY1.KEY_Detect();//按鍵檢測
}
}

如果理解了這些，那么面向?qū)ο蟮木枘慊疽呀?jīng)掌握了，接下來就是不斷地去練習和實踐了。

三、為什么要面向?qū)ο螅?/p>

我們知道，現(xiàn)有的編程范式主要是：面向過程編程、面向?qū)ο缶幊?、函?shù)式編程。

對于流程清晰的簡單程序，一般只有一條流程主線，很容易被劃分成順序執(zhí)行的幾個步驟，面向?qū)ο缶幊毯兔嫦蜻^程編程沒有太大差別，并且面向過程編程常常比面向?qū)ο缶幊谈又庇^高效。

但當我們面對一個大型的復(fù)雜程序，由于其錯綜復(fù)雜的流程和交互關(guān)系，很難將其簡單地拆分成一條主線串成的簡單步驟，而通常表現(xiàn)為一個網(wǎng)狀關(guān)系結(jié)構(gòu)。這個時候，面向過程編程的這種流程化和線性化的思維方式就會顯得比較吃力，而面向?qū)ο缶幊痰膬?yōu)勢就比較明顯了。

面向?qū)ο缶幊田L格的代碼更容易復(fù)用、擴展和維護、更高級、更人性化、更適合大規(guī)模復(fù)雜程序的開發(fā)。在Linux中就是用的面向?qū)ο缶幊蹋锩嬗泻芏嗟慕Y(jié)構(gòu)體、指針、鏈表等等。如果還沒有接觸到面向?qū)ο缶幊讨荒苷f明你做的東西還不夠復(fù)雜。

在單片機舉一個例子，一塊開發(fā)板可能會適配不同的屏幕

一塊板子，三個屏幕

那么每一塊板子肯定有不同的代碼適配，在程序中我們可以讀出屏幕的ID，然后通過if判斷來執(zhí)行不同的指令，就行這樣。

果果小師弟

如果使用面向?qū)ο缶幊?，那么就可以這樣寫代碼。

typedefstructlcd{
uint8_ttype;
void(*LCD_Init)(void)
}lcd_t,*plcd_t;

intRead_id()
{
/*0:LCDA
*1:LCDB
*/
return0;
}

intGet_Lcd_Type(void)
{
returnRead_id();
}

voidLCDA_Init(void)//屏幕A初始化
{
LCD_WR_REG(0xCF);
LCD_WR_DATA(0x00);
LCD_WR_DATA(0xC1);
LCD_WR_DATA(0X30);
}

voidLCDB_Init(void)//屏幕B初始化
{
LCD_WR_REG(0X11);
delay_ms(20);
LCD_WR_REG(0XD0);
LCD_WR_DATA(0X07);
}

lcd_topenedv_com_lcds[]={
{0,LCDA_Init},
{1,LCDB_Init},
};

plcd_tget_lcd(void)//獲取到屏幕類型
{
inttype=Get_Lcd_Type();
return&openedv_com_lcds[type];
}

intmain(void)
{
plcd_tlcd;
lcd=get_lcd();//獲取到屏幕類型
lcd->LCD_Init();//初始化對應(yīng)屏幕
while(1)
{}
}

這里只是偽代碼處理辦法，原理就和上面所講的一樣，在結(jié)構(gòu)體中使用變量和函數(shù)。

到這里你應(yīng)該掌握了面向?qū)ο蟮?a href="http://ttokpm.com/v/tag/1778/" target="_blank">單片機編程方法，一起來試驗幾個例子：

LED燈

typedefstruct
{
void(*LED_ON)(uint8_tLED_Num);//打開
void(*LED_OFF)(uint8_tLED_Num);//關(guān)閉
void(*LED_Flip)(uint8_tLED_Num);//翻轉(zhuǎn)
}LED_t;

按鍵KEY

typedefstruct
{
uint8_tKEY_Flag;//標志位(變量)
uint8_tClick;//按下(變量)
void(*KEY_Init)(void);//按鍵初始化(函數(shù)指針)
void(*KEY_Detect)(void);//按鍵檢測(函數(shù)指針)
}KEY_t;

蜂鳴器BEEP

typedefstruct
{
uint8_tStatus;//狀態(tài)
void(*ON)(void);//打開
void(*OFF)(void);//關(guān)閉
}BEEP_t;

串口UART

typedefstruct
{
USART_TypeDef*uart;/*STM32內(nèi)部串口設(shè)備指針*/
uint8_t*pTxBuf;/*發(fā)送緩沖區(qū)*/
uint8_t*pRxBuf;/*接收緩沖區(qū)*/

uint16_tusTxBufSize;/*發(fā)送緩沖區(qū)大小*/
uint16_tusRxBufSize;/*接收緩沖區(qū)大小*/

uint16_tusTxWrite;/*發(fā)送緩沖區(qū)寫指針*/
uint16_tusTxRead;/*發(fā)送緩沖區(qū)讀指針*/
uint16_tusTxCount;/*等待發(fā)送的數(shù)據(jù)個數(shù)*/

uint16_tusRxWrite;/*接收緩沖區(qū)寫指針*/
uint16_tusRxRead;/*接收緩沖區(qū)讀指針*/
uint16_tusRxCount;/*還未讀取的新數(shù)據(jù)個數(shù)*/

void(*RS485_Set_SendMode)(void);//RS-485接口設(shè)置為發(fā)送模式
void(*RS485_Set_RecMode)(void);//RS-485接口設(shè)置為接收模式
}UART_T;