單片機模塊化編程的原則有哪些

　　目前我們在學(xué)習(xí)和開發(fā)單片機時廣泛采用 c 語言進行編程，當(dāng)我們開發(fā)的單片機項目較小時，或者我們所寫的練習(xí)程序很小時，我們總是習(xí)慣于將所有代碼編寫在同一個 c 文件下，由于程序代碼量較少，通常為幾十行或者上百行， 此時這種操作是可行方便的， 也沒有什么問題。但如果要開發(fā)的項目較大，代碼量上千行或者上萬行甚至更大，如果你還繼續(xù)將所有代碼全部編寫在僅有的一個 c 文件下， 這種方式的弊病會凸顯出來， 它會給代碼調(diào)試、更改及后期維護都會帶來極大的不便。試想一下，當(dāng)你嘗試著從幾千幾萬行代碼中定位到某一位置或者去尋找某一錯誤點，上下拉動巨長的滾動條慢慢地、一點點地瀏覽整個 c 文件， 是件多么令人眼花繚亂，頭昏腦脹的事。 模塊化編程可解決這個問題，我們只要根據(jù)實際需要使用模塊化編程的思維將具有不同功能的程序封裝在不同模塊中，將各個不同模塊存放在不同的 c 文件中。 模塊化編程后的程序不但使整體的程序功能結(jié)構(gòu)清晰明了，同時也提高程序代碼的利用率，有些模塊代碼我們可以直接進行移植或者經(jīng)簡單修改就可另作他用，好比封裝好的函數(shù)。

　　那么什么是模塊化呢?首先我們來簡單來聊聊模塊概念，我們可能聽說過電源模塊，通信模塊，這些是硬件模塊，它們都提供一些接口，譬如電源模塊會有輸出額定電壓電流的接口，通信模塊可能提供了RS232、 USB等接口。那么對軟件來說模塊是怎樣的呢?軟件里的模塊跟硬件模塊類似，抽象地說就像一個黑盒子，盒子內(nèi)部細(xì)節(jié)我們可以不予理會，我們只關(guān)心盒子給我們提供什么東西，即提供了什么接口，利用這些接口我們能實現(xiàn)什么功能。

　　我們把相對獨立，具有獨立功能用代碼編寫在一個 c 文件下，把需要對外的函數(shù)或變量進行聲明供外部使用， 把不需要的細(xì)節(jié)盡可能對外部屏蔽起來，這就是軟件模塊化編程的思維。

　　這樣不同的模塊占用不同 c 文件，一個個 c 文件將整個項目串接起來實現(xiàn)所有的功能。

　　1. 模塊化編程的原則：

　　模塊化編程通常要遵循以下幾個原則：

• 　　 每一個 c 文件對應(yīng)一個同名的 h 頭文件

　　一個 h 文件伴隨相應(yīng) c 文件存在， 頭文件是為了聲明對外公開的接口。如果一個 c 文件不需要對外公布任何接口，則其就不應(yīng)當(dāng)存在，除非它是程序的入口，如 main 函數(shù)所在的文件，同時 main 函數(shù)所在文件可以沒有對應(yīng)的頭文件。 如有一個 led.c，那應(yīng)該同時制作一個 led.h 頭文件。

• 　　 頭文件中適合放置接口的聲明，不適合放置實現(xiàn)

　　頭文件是模塊的對外的接口，供外部程序調(diào)用。頭文件中應(yīng)放置對外部的聲明，如對外提供的函數(shù)聲明、宏定義、變量類型聲明等。 函數(shù)的實現(xiàn)、變量的賦值、語句的操作等決不能放在頭文件中。因為頭文件的功能是向外提供接口，譬如函數(shù)，變量，具體如何實現(xiàn)是在 c 文件中進行，頭文件僅是進行了描述聲明。

• 　　 任意一個 c 文件只要使用了其他 c 文件提供的接口， 都要同時包含其對應(yīng)的頭文件，每個 c 文件應(yīng)該頭文件自包含

　　任意一個 c 文件只要使用了其他 c 文件提供的接口， 都要將其對應(yīng)的頭文件包含到該 c文件中，沒有使用到其他 c 文件的接口就不應(yīng)該將其匹配的頭文件包含，并且每個 c 文件都應(yīng)該包含自己的頭文件。

• 　　 防止頭文件被重復(fù)包含

　　避免一個頭文件被重復(fù)包含，通常使用條件編譯命令#ifndef--#endif，如下示例：

　　示例 1：

　　#ifndefTIME_H#defineTIME_H……#endif

　　示例 2：

　　#ifndefLED_H#defineLED_H……#endif

　　其中#define FILENAME_H 為基本格式， FILENAME_H 為頭文件名稱，但要全部使用大寫形式，使用單下劃線后緊跟一個 H 表明是頭文件。 不要在宏名最前面加上“ _“或“ __” ，即使用 FILENAME_H 代替_FILENAME_H_， 因為一般以”_“和” __”開頭的標(biāo)識符為系統(tǒng)保留或者標(biāo)準(zhǔn)庫使用。

　　2. 模塊化編程實例

　　我們使用 AT89C52 單片機，在編程軟件 keil 環(huán)境下實施一個工程，來說明模塊化編程具體操作的方法和步驟。例子要實現(xiàn)的功能：和 P1 相連的 8 個 LED 燈每 500ms 亮滅交替閃爍，通過串口將數(shù)字 0-9 發(fā)送給單片機并顯示在一個數(shù)碼管上。 LED 閃爍的時間使用定時器 0 中斷方式來控制， T0 每 50ms 溢出產(chǎn)生中斷，定義一個計數(shù)器，每次 T0 中斷就計數(shù)一次，累計計數(shù) 10 次，那么時長為 500ms，作為 LED 閃爍時間間隔。 單片機的時鐘為11.0592MHz。那么使用模塊化編程的方法， 整個項目將會有如下表中的文件。

　　C 文件H 頭文件描述main.c無Main 文件可以沒有對應(yīng)的頭文件TImer0.cTImer0.h定時器 0 定時 50ms 中斷l(xiāng)ed.cled.hLed 閃爍實現(xiàn)uart.cuart.h串口通信配置實現(xiàn)digitron.cdigitron.h數(shù)碼管顯示

　　2.1創(chuàng)建工程步驟

　　2.1.1新建工程文件目錄

　　新建工程文件目錄(如 test)，在工程目錄下創(chuàng)建 Project、 Source、 Output、 LisTIng 和Readme 這 5 個文件夾，并在文件夾 Readme 下創(chuàng)建 Readme.txt 文件。 這樣做的目的是為

　　了增強工程文件的可讀性及結(jié)構(gòu)化，便于維護和管理。

• 　　 Project 存放工程文件

• 　　 Source 存放用戶編寫的 c 文件及 h 頭文件

• 　　 Output 存放各種輸出文件，如 hex 文件

• 　　 Listing 存放編譯過程中產(chǎn)生的各種中間文件

• 　　 Readme 存放工程項目的說明文件

　　2.1.2創(chuàng)建keil工程

　　( 1) 啟動軟件 Keil μVision， 點擊工具欄上的 Project，選擇 NewμVision Project，新建 test工程到目錄 Project 下。

　　( 2) 選擇目標(biāo)器件，點擊“ OK”確認(rèn)。

　　( 3) 出現(xiàn)是否添加啟動文件到工程中對話框，選擇否。

　　( 4) 目標(biāo)選項設(shè)置， 點擊 target option 工具進入選項配置界面。

　　( 5) 選中 Target 項，根據(jù)實際情況設(shè)置晶振頻率。本例子頻率為 11.0592MHz。

　　( 6) 選中 output 選項，點擊“ Select Folder for Objects…”選擇工程目錄下的 Output 文件夾， 將“ Create HEX File”勾選中。

　　( 7) 選中 Listing 選項，點擊“ Select Folder for Listings…”選擇工程目錄下的 Listing 文件夾。

　　( 8) 最后點擊“ OK”保存各選項的設(shè)置，至此完成 Target Option 的配置。

　　( 9)新建 5 個文件，以 c 為后綴名保存到工程目錄的 Source 文件下，并分別命名為 main.c、led.c、 uart.c、 timer0.c 和 digitron.c。右擊“ Source Group1”選擇“ Add Existing Flies to Group‘Source Group1’”，將以上新建的 5 個文件添加到工程中。

　　(10) 至此，就完成整個 keil 工程的創(chuàng)建。