單片機(jī)程序設(shè)計(jì)中的分層思想-

1、淺談單片機(jī)程序設(shè)計(jì)中的“分層思想”隨便寫(xiě)下的一點(diǎn)東西,本來(lái)打算去發(fā)表,不過(guò)想想還是算了,不是什么重要的東西,不過(guò)這個(gè)東西確實(shí)很有用。文章?tīng)€的去組織和修改了,隨便看看吧。分層的思想,并不是什么神秘的東西,事實(shí)上很多做項(xiàng)目的工程師本身自己也會(huì)在用?？戳瞬簧偬佣及l(fā)現(xiàn)沒(méi)有提及這個(gè)東西,然而分層結(jié)構(gòu)確是很有用的東西,參透后會(huì)有一種恍然大悟的感覺(jué)。如果說(shuō)我不懂LCD怎么驅(qū)動(dòng),那好辦,看一下datasheet,參考一下阿別人的程序,很快就可以做出來(lái)。但是如果不懂程序設(shè)計(jì)的思想的話(huà),會(huì)給你做項(xiàng)目的過(guò)程中帶來(lái)很多很多的困惑。參考了市面上各種各樣的嵌入式書(shū)籍,MCS-51,A VR ,ARM 等都有看過(guò),但是沒(méi)

2、有發(fā)現(xiàn)有哪本是介紹設(shè)計(jì)思想的,就算有也是鳳毛麟角。寫(xiě)程序不難,但是程序怎么樣才能寫(xiě)的好,寫(xiě)的快,那是需要點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)積累的。結(jié)構(gòu)化模塊化的程序設(shè)計(jì)的思想,使最基本的要求。然而這么將這個(gè)抽象的概念運(yùn)用到工程實(shí)踐當(dāng)中恩?那需要在做項(xiàng)目的過(guò)程中經(jīng)歷磨難,將一些東西總結(jié)出來(lái),抽象升華為理論,對(duì)經(jīng)驗(yàn)的積累和技術(shù)的傳播都大有裨益。所以在下出來(lái)獻(xiàn)丑一下,總結(jié)一些東西。就我個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)而談,有兩個(gè)設(shè)計(jì)思想是非常重要的。一個(gè)就是“時(shí)間片輪的設(shè)計(jì)思想”,這個(gè)對(duì)實(shí)際中解決多任務(wù)問(wèn)題非常有用,通?？梢杂眠@個(gè)東西來(lái)判斷一個(gè)人是單片機(jī)學(xué)習(xí)者,還是一個(gè)單片機(jī)工程師。這個(gè)必須掌握。由于網(wǎng)上介紹這個(gè)的帖子也不少,所以這里就不多說(shuō)了。第

3、二個(gè)就是我今天想說(shuō)的主題“分層屏蔽的設(shè)計(jì)思想”。下面用掃描鍵盤(pán)程序例子作為引子,引出今天說(shuō)的東西。問(wèn)題的提出單片機(jī)學(xué)習(xí)板一般為了簡(jiǎn)單起見(jiàn),將按鍵分配的很好,例如整個(gè)4*4 的鍵盤(pán)矩陣分配到P1 口上面,8條控制線(xiàn),剛好。這樣的話(huà)程序也非常好寫(xiě)。只需要簡(jiǎn)單的KEY_DA T = P1;端口的數(shù)據(jù)就讀進(jìn)來(lái)了。誠(chéng)然,現(xiàn)實(shí)中沒(méi)有這么好的事情。在實(shí)際的項(xiàng)目應(yīng)用當(dāng)中,單片機(jī)引腳的復(fù)用相當(dāng)厲害,這跟那些所謂的單片機(jī)學(xué)習(xí)板就有很大的差別了。另外一個(gè)原因,一般設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō),是“軟件配合硬件”的設(shè)計(jì)流程,簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)就是,先確定好硬件原理圖,硬件布線(xiàn),最后才是軟件的開(kāi)發(fā),因?yàn)橛布薷钠饋?lái)比較麻煩,相對(duì)來(lái)說(shuō)軟件修改的時(shí)候比

4、較好改。這個(gè)就是中國(guó)傳統(tǒng)的陰陽(yáng)平衡哲學(xué)原理。硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)本來(lái)就是魚(yú)和熊掌的關(guān)系,兩者不可兼得。方便了硬件設(shè)計(jì),很可能給寫(xiě)軟件帶來(lái)很大的麻煩。反過(guò)來(lái)說(shuō),方便了軟件設(shè)計(jì),硬件設(shè)計(jì)也會(huì)相當(dāng)?shù)穆闊?。如果硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)同時(shí)方便了,那只有兩種可能,一是這個(gè)設(shè)計(jì)方案非常簡(jiǎn)單,二是設(shè)計(jì)師已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)非常高的境界。我們不考慮那么多情況,單純從常用的實(shí)際應(yīng)用的角度來(lái)看問(wèn)題。硬件為了布線(xiàn)的方便,很多時(shí)候會(huì)可能將IO口分配到不同的端口上面,例如上面說(shuō)的4*4鍵盤(pán),8根線(xiàn)分別分配到P0 P1 P2 P3 上面去了。那么,開(kāi)發(fā)板的那些掃描鍵盤(pán)程序可以去見(jiàn)鬼了。怎么掃按鍵?我想起了我剛開(kāi)始學(xué)習(xí)的時(shí)候,分成3段非

5、常相似的程序,一個(gè)一個(gè)按鍵的掃描的經(jīng)歷.或許有人不甘心,“那些東西我花了很長(zhǎng)時(shí)間學(xué)習(xí)的,也用的好好的,怎么能說(shuō)一句不用就不用?”雖然有點(diǎn)殘忍,但是我還是想說(shuō)“兄弟,接受現(xiàn)實(shí)吧,現(xiàn)實(shí)是殘酷的.”不過(guò),人區(qū)別于低等動(dòng)物的差別,是人會(huì)創(chuàng)造,在碰到困難的時(shí)候會(huì)想辦法解決,于是我們開(kāi)始了沉思.最后我們引入初中數(shù)學(xué)學(xué)的“映射”的概念來(lái)解決問(wèn)題?；舅枷刖褪?將不同端口的按鍵映射到相同端口上面。這樣按鍵掃描程序就分成3個(gè)層次了。1最底層的是硬件層,完成端口掃描,20ms延時(shí)消抖,將端口的數(shù)據(jù)映射到一個(gè)KEY_DA T 寄存器上面,KEY_DA T作為對(duì)上層驅(qū)動(dòng)層的一個(gè)接口。2中間的一層是驅(qū)動(dòng)層,驅(qū)動(dòng)層只對(duì)K

6、EY_DA T 寄存器的數(shù)值進(jìn)行操作。簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō),我們無(wú)論底層的硬件是怎么接線(xiàn)的,在驅(qū)動(dòng)層都不需要關(guān)心,只需要關(guān)心KEY_DA T 這個(gè)寄存器的數(shù)值是什么就可以了。這樣出來(lái)的間接效果就是“屏蔽了底層硬件的差異”,所以驅(qū)動(dòng)層寫(xiě)的程序就可以通用了。驅(qū)動(dòng)層的另外一個(gè)功能是為了上層提供消息接口。我們用了類(lèi)似window程序的消息的概念。這里可以提供一些按鍵消息,例如:按下消息,松開(kāi)消息,長(zhǎng)按鍵消息,長(zhǎng)按鍵的時(shí)候的步進(jìn)消息,等等。3應(yīng)用層。這里就是根據(jù)項(xiàng)目的不同分別寫(xiě)按鍵功能程序,屬于最上層的程序。它使用的是驅(qū)動(dòng)層提供的消息接口。在應(yīng)用層寫(xiě)程序的思想就是,我不管下層是怎么工作的,我只關(guān)心按鍵消息。有按鍵消

7、息來(lái)的時(shí)候我就執(zhí)行功能,沒(méi)有消息來(lái)的時(shí)候,我就什么也不做。下面用一個(gè)簡(jiǎn)單的常用的例子,說(shuō)明我們這個(gè)設(shè)計(jì)思想的用法。秒表調(diào)整時(shí)間的時(shí)候,要求按著某個(gè)按鍵不放,時(shí)間能連續(xù)的向上增加。這個(gè)東西很實(shí)用,實(shí)際的家電中用途很廣泛。在看下面的東西之前,大家可以想一下,這東西難嗎?相信大家都會(huì)很響亮的回答,“不難!”,然而我再問(wèn):“這東西麻煩嗎?”我相信很多人肯定會(huì)說(shuō)“很麻煩!” 這不禁讓我想起開(kāi)始學(xué)單片機(jī)的時(shí)候?qū)戇@種按鍵的那程序,亂七八糟的結(jié)構(gòu)。如果不相信的話(huà),可以自己用51寫(xiě)一下哦,那樣就更加能體會(huì)本文說(shuō)的分層結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性。項(xiàng)目要求:兩個(gè)按鍵,分別分配在P10 和P20,分別是“加”“減”按鍵,要求長(zhǎng)按鍵

8、的時(shí)候?qū)崿F(xiàn)連續(xù)加和連續(xù)減的功能。實(shí)戰(zhàn):假設(shè):按鍵上拉,沒(méi)有按鍵的時(shí)候高電平,有按鍵的時(shí)候低電平,另外,為了突出問(wèn)題,這里沒(méi)有將延時(shí)消抖的程序?qū)懮先?在實(shí)際項(xiàng)目中應(yīng)該加上。C語(yǔ)言函數(shù)參數(shù)的傳遞多種多樣,這里作為例子,用了最簡(jiǎn)單的全局變量來(lái)傳遞參數(shù),當(dāng)然你也可以用unsigned char ReadPort(void 返回一個(gè)讀鍵結(jié)果,甚至還可以void ReadPort(unsigned char *pt 用一個(gè)指針變量傳遞地址而達(dá)到直接修改變量的目的。方法是多種多樣的,這個(gè)決定于每個(gè)人的程序風(fēng)格。1開(kāi)始寫(xiě)硬件層程序,完成映射#define KYE_MIN 0X01#define KEY_PLU

9、S 0X01unsigned char KeyDat;void ReadPort(voidif (P1 & KEY_PLUS = 0 KeyDat |= 0x01 ;if (P2 & KEY_MIN = 0 KeyDat |= 0x02 ;C語(yǔ)言應(yīng)該很容易看懂吧?如果KEY_PLUS 按下,P10口讀到低電平,則P1 & KEY_PLUS 的結(jié)果為0 ,滿(mǎn)足if 的條件,進(jìn)入KeyDat |= 0x01 是將KeyDat 的bit0 置一,也就是說(shuō),將KEY_PLUS 映射到KeyDat 的bit0KEY_MIN 是同樣的道理映射到KeyDat 的bit1如果KeyDa

10、t 的bit0 為 1 ,則說(shuō)明KEY_PLUS 按下,反則亦然。不需要想的很神秘,映射就是這么一回事。如果還有其他按鍵的話(huà),用同樣辦法,將他們?nèi)坑成涞終eyDat 上面。2驅(qū)動(dòng)層程序編寫(xiě)如果將KeyDat想象成P1 口,那么這個(gè)跟學(xué)習(xí)板那標(biāo)準(zhǔn)的掃描程序不就是一樣了嗎?對(duì)的,這個(gè)就是底層映射的目的了。3應(yīng)用層程序編寫(xiě)根據(jù)消息硬件層是必須分離出來(lái),然而驅(qū)動(dòng)層和應(yīng)用層的要求就不那么嚴(yán)格了,事實(shí)上一些簡(jiǎn)單的項(xiàng)目沒(méi)有必要將這兩層分離開(kāi)來(lái),根據(jù)實(shí)際應(yīng)用靈活應(yīng)對(duì)就可以了。其實(shí)這樣寫(xiě)程序是很方便移植的,根據(jù)板子的不同而適當(dāng)?shù)男薷囊幌掠布幽莻€(gè)ReadPort 函數(shù)就完成了,驅(qū)動(dòng)層和應(yīng)用層很多代碼可以不經(jīng)過(guò)修改直接用,很能提高開(kāi)發(fā)效率的。當(dāng)然這個(gè)按鍵程序會(huì)存在一定的問(wèn)題,特別是遇到常閉按鍵和點(diǎn)觸按鍵的混合使用的場(chǎng)合。這個(gè)留給大家自己去想了,反正問(wèn)題總是能找到解決辦法的,盡管方法有好有壞。結(jié)束語(yǔ)以按鍵為媒介,介紹了程序設(shè)計(jì)當(dāng)中的“分層屏蔽”的思想的原理和應(yīng)用,按鍵只是一個(gè)例子,