【电子工程师线下沙龙第一场】单片机软件设计结构及使用模块分享

电子工程师

`       周六参加了绿波电龙发布的电子工程师线下沙龙活动，有幸认识几位优秀的电子行业的朋友，并且体验了一把讨论威廉希尔官方网站和闲聊的时光，倍感荣幸。
      作为面向全栈的个人开发者，平时在做自己的单片机项目时要实现一些功能，首先会考虑使用裸机程序实现或验证。在活动上我简单介绍了一下我在软件开发常用到的一些软件结构和软件模块。

1. 外设操作在内存中做映射
      在项目开发中可能会遇到硬件外设需要频繁修改而应用逻辑却不怎么修改的情况。面对这种情况可以将应用逻辑要操作的硬件外设作为抽象设备映射到内存中，在实现完应用逻辑后如果硬件外设被修改，开发者只需要将抽象设备和新的硬件外设进行适配即可在不修改应用逻辑的情况下快速移植适配应用程序。

优点：方便应用逻辑移植，在硬件未实现测试完成前可以通过修改抽象设备的内存数据模拟实际硬件外设的输入输出提前测试软件逻辑功能或修改输出设备的内存数据观测逻辑运行状态。
缺点：代码量会增加，需要根据实际的功能对硬件设备进行抽象，增加了工作内容。

2. 基于定时器实现的定时开关功能模块
单片机软件开发中有时需要实现定时或延时操作，比如简单的led闪烁、按键防抖等操作，常规的实现方法有等待延时、使用定时器和分时轮询等，延时方式会造成单片机 CPU 资源浪费，并且会降低系统的实时性；使用定时器时需要配置定时器，并且实现定时器中断回调函数，实现起来会比较麻烦；分时轮询在单片机中是比较常用、高效的处理方法，分时轮询处理任务时需要将任务逻辑或函数放在特定的代码段调用。
我在和单片机打交道的一年中发现一个折中的方法，可以实现延时逻辑正常放在代码中循环而不影响其他逻辑的实时性，我称之为定时开关，可以理解为在内存中创建一堆闹钟，需要使用到延时或延后操作时将闹钟设置好并打开即可继续执行其他逻辑，延时逻辑只需要判断闹钟是否已经响过即可知道是否已经到达延时时间，虽然降低了延时的精准度，但是提高了延时逻辑的实现难度。
使用定时开关需要占用一个定时器定时处理定时开关模块的维护任务。
定时开关以定时开关单元为基本单位，每个开关有使能标志、输出值(触发时为非0)、定时开关定时值(保存了定时开关要延时输出的时间)

定时开关模块包含一个定时开关列表(包含多个定时开关单元)以及一个定时开关模块计数值。

开启定时开关单元时会将定时开关使能设为非0并对定时值进行赋值

定时开关定时值 = 定时开关模块计数值 + 计数值
计数值和定时值使用的是 32bit 无符号整型变量进行保存，数据向上累加，数据溢出时会清空计数值并继续向上累加，

例如 8 位无符号整型变量取值范围为0 – 255 ，令 x 为 8 位无符号整型变量且 x = 255 ，x + 10 = 9

实现原理是：由定时器定时调度定时开关模块的维护任务对定时开关计数值进行累加，并判断定时开关列表中的定时开关单元是否开启，如果开启并且定时开关的定时值和定时开关模块计数值相等则将定时开关输出标志设 1否则设为 0。
基于此实现的定时开关软件模块可以实现以下功能

1. 逻辑的开机后延时执行

2. 逻辑的定时执行

3. 超时判断逻辑

4. 延时等待逻辑

更多扩展可以在应用中摸索。

附上实用的软件模块c实现的仓库
https://gitee.com/chaoguang_githost/SoftwareModel
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