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单片机程序结构再分析

(2013-06-11 22:28:04)
标签:

单片机

程序结构

进程

界面函数

功能函数

分类: 程序结构操作系统

本文是2013年写的,后来整理成了系统文章,请访问 http://nicekwell.net/ 查看单片机编程系列文章。

以下是2013年原文:


    在学C++时对对单片机程序有一些新的想法。
    转载请标明本文地址:http://blog.sina.com.cn/s/blog_6f2b6ba80101c3xi.html
    在《单片机用定时器分配任务程序结构总结》里面,把整个系统分为两个进程:主函数和主函数调用的所有函数,这是主进程;还有中断触发的一个进程。
    各种中断的到来会立刻让主进程相关数据入栈保存,然后开始一段新的代码,执行完成后再从堆栈中读取数据返回原来的地方继续执行,这种切换方式其实就和操作系统的各个进程间切换是一模一样的。所以把它们说成是两个进程确实非常贴切。
    现在,在主进程中进一步把函数分为两类:实现算法和逻辑功能的函数,以及公共函数。
    先看下面这幅图吧(取自谭浩强 C++程序设计 P227)
单片机程序结构再分析

    这里面所有函数都是由主函数调用的,属于主进程,并且列出来的所有函数都体现了算法,也就是用于构成逻辑结构。
    例如在函数1里面想进入函数2,不是直接调用函数2,而是先返回函数1,再由主循环分配到函数2。
    这种程序结构特别适合于多种“界面”的功能,比如电子钟里面的时钟显示界面和设置界面,就是两个函数,进去了之后就执行这个函数的特定的功能。再比如DYS388的显示方式,有16位全彩显示和7色显示两种模式,这两种显示模式就是两个函数,进入某一种显示模式后就会以那种显示模式特定的显示方式进行显示。一般情况下,主进程不会停留在主循环里,而是偶尔退出到主循环重新分配下一个将要进入的函数。
    这些函数之间有一些公共变量,也有一些于函数对应的用于完成特定功能的变量。比如 DYS388 中16位刷新函数和7色刷新函数都对应一段自己的显存,这些显存是有特定用处的,一般其它函数不会使用(但确实是公共变量,是可以被使用的);也有一些变量作用就是被各个函数使用,甚至用于函数间通信,辅助完成这些函数之间的逻辑结构的构建,比如DYS388中的界面标志变量DispMode,这个标志变量就指明了当前工作于那种刷新方式,任何函数(包括中断进程中的函数)都可以通过改变此变量来切换显示模式。

    而今天我要说的不只是这些,上面说的是变量,有些变量对应特定的函数使用,有些变量可以被所有函数使用。
    与之对应的还有函数,图中画出的函数都是所谓的“界面函数”(自己起的名字哈),用于完成某一特定任务的函数,一般进入这个函数后主进程就会停在里面,当达到特殊目的后返回。而这些“界面函数”也会不断地调用其它函数完成功能,比如延时等。
    这些被界面函数调用的函数把它们称作“工具函数”。这些功能函数中有一些是公用的,比如延时函数,很多地方都会用到。而也有一些是某一个界面函数才会用到的,用于完成这个特殊功能的函数,比如DYS388中的一行的扫描程序,16位显示函数不断调用行扫描函数从而完成整屏的刷新。

    这样,这些所谓的“工具函数”就和变量对应起来了。整体的程序框架是由各个“界面函数”和少数关键的全局变量构建起来的。为这个框架服务的还有其它一些变量和工具函数,有些变量为特定的界面函数服务,有些则可为所有函数使用;有些工具函数为特定的界面函数调用,有些工具函数则可被所有的界面函数调用。

    到此还没有结束,上面只考虑了主进程,而中断也会开辟一条进程,这个进程中也可能会有类似主进程的结构,虽然在实际使用中单片机中断程序一般比较简单,不会有太复杂的结构,因为中断处理程序退出后,里面的局部变量不会想主进程那样被保存下来,中断处理程序只能靠全局变量进行记忆。However,中断处理程序毫无疑问地可以使用上面定义的所有全局变量和函数。
    在这里我想说的是,当一个进程调用另一个进程会使用的函数(函数A)时一定要小心,因为这个进程是由中断开辟的(至少在单片机里面是),而这个中断可能正是从将要调用的函数A中跳出来的,即使不是从即将调用的函数A中跳出(假设从函数B中跳出),也可能函数A会调用函数B。
    这些都会导致单片机死机的,编译时也应该会有警告的。


总结一下,这篇文章主要想说如下内容:
    整个主进程的框架是由“界面函数”和一些关键的全局变量构成的。有其它的变量和函数为它们服务,有些变量和函数是为了辅助某一个界面函数完成特殊功能,其它函数一般不会用到;也有些变量和函数位全局服务的,完成一些通用的功能。
    除主进程外,由中断开辟的另一道进程也可能会有为自己服务的变量和函数,当然也可以调用主进程中的变量和函数,利用他们为自己服务,或者用于跟主进程通信。而在中断进程调用主进程的函数时一定要注意一个原则:不要让调用的函数调用到被中断的函数。必要时可以为中断进程单独写一个服务函数,函数内容可能跟主进程中的某个函数一模一样,但这样可以避免上述问题。
    

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