单片机编程 实现三权分立的模块化设计 附单片机编程模块化设计研究.docx

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1、在单片机编程中，有很多人会因为一些貌似简单的处理而把问题弄得乱七八糟，如林中蛛网一样，错综复杂。而事实上，根据编程魔法之思想，对程序处理的过程严格划分部门、各施其职、部门内部互不干涉内政，是成功编程的关键。也许我这样说，很多人还觉得很抽象。因为人人都知道模块化设计的理念，但是又有几人能把这个理念运用自如？好，为了说明这个问题，我们举一例而示三。现在，我们要编写一个单片机的数据显示程序。根据单片机编程魔法师的面向对象思想，显然我们要把我们的显示处理进行独立化处理，这种处理的结果是：这个显示处理我们将得到一个显示器对象，这个对象就是一个独立的模块，当我们在对这个显示器对象进行使用的时候，我们不必感

2、觉到这个显示器对象所对应的硬件是什么显示器，例如到底是液晶显示器还是8段数码管什么的。我们都知道，我们在编程的时候拥有至高无上的ducai权力。但是如果你真的要行使这样的权力，那你和你的程序最终都将会痛不欲生，特别是当你的程序规模不断扩大之后。对于类似诸如显示器这类的编程，我们首先得从思想上将其理清关系，要做到分块清晰，结构合理。为了做到这一点，我们就对这种程序使用三权分立。如图：这幅图，配上三权分立思想，相信大家都能明白吧？这里就不多解释了。很多人会想：这思想想想就能想到。本例子不考虑图像与动画处理，也不考虑单屏显示不下的问题。首先，我们考虑三权分立中的数据区的管辖权。数据区存放显示用的所有

3、数据，我们以字符型显示器为例，数据区保存所有要显示的。言下之意，其它地方不能有显示所需要的数据。我们称这个数据区为显存。相信看到这个词，大家多少能想起点什么吧。下面我们就简单地对显存进行一个定义：ignedcharvROWSCOLS；显存定义便结束了。其显存者，分立三权之其一也。本来,我们可以直接修改显存以更改显示内容,但是考虑到大通用与大继承,所以我们不能那么做。因此我们不允许直接读写显存，为此，我们得提供一个通用的读写工具，如下：/。爬，与鹿存优thr/c要写入的列S-要号人的字的小voidWriteVM(unsigedcharcunsignedcharc9unsignedchar*s)(

4、/此处调用显示定位更费(拿皓不讨论比as。这样一来，我们就有了控制操作显存之大发，接下来，我们就要考虑如何处理显存内容的显示了。此等大发，诸位魔法师何不先撞头以修炼之？接下来，显示显存的内容，便成了显示处理的关键。显示显存的内容，无非就两个情况：一是需要不断更新的情况，二是需要即时更新的情况。如果需要不断更新或有部分内容需要不断更新，这问题就好处理了。只需要提供一个不断刷新显示的函数就可以了，例子如下：voidshowVN(void)(/忖良春的金都内春郎K选显示叁.器舞屏京桀/那分不震9!不顺*解的我据均蟆用不厮更廉的皂罢曲甘9(死/迂钟方法无鱼用蜃片般处理能力过里的情况当然，如果有的魔法师

5、不希望使用那种整屏刷新的办法，则只需要修改前面的WriteVM()函数为边写显存边刷新显示的办法即可。但是这种办法缺乏灵活性,我不建议这样做。因为现在的单片机一般都有足够的能力来处理显示这点事。当然，写好一个ShoWVM()并不容易，因为有的显示屏可能会点阵很多。这个时候，我们就得采用单行扫描法，以降低ShOWVM()对单片机ALU的占有率。单行扫描法即每次调用只刷新显示器的某一行或某一个部分。这就是单片机编程魔法师中的线程处理办法的一个具体的应用。而当ShOWVM()写完后，显示器这个原本复杂的对象，也就被我们大大简化了。这简单的两个函数，即分立三权之其二也。既然为三权分立，以下来说其三。因

6、为有了其一、其二的思想基础，其三便只是一个极为简单的运用了。我们可以亳无担忧的随处向显存写入要显示的内容，而不必担心它们如何显示、如何刷新。这显然是一个大好消息。现在我们只需要把这个好消息写在纸上。例如：voidain()while(l)WriteVM(x,y-);showVM();画此思想的空间框图如下:最后，再次对此思想的运用做个总结。在我提出裸编程面向对象思想之前，很多人都使用过编程语言所提供的面向对象编程。我也一样，之前使用了很多年。既然大家都是用过面向对象编程的，这个起点大家都一样，也不值得一提，所以我几乎不说那时候的事情。既然我提出面向对象的裸化，那就是一定与过去有所不同，否则我就

7、是在这里哗众取宠、吃别人嚼过的馍了，而且这种替他人阿道式的宣传也绝无意义，随便到书店走一趟，相关书籍一大堆。我再次指明：裸编程中的一切思想都是取自于过去的思想、但是又不同于过去的思想，其实现手法与传统的思想并不相同。裸编程思想忽略了语法的约束，忽略了工具的支持，将传统的思想进行了极大的简化，未引入任何额外的知识，从而让过去只有在足够的硬件、软件支持的方法，能够在无需任何额外软件支持以及只需极其简单的硬件中得以有效的使用。这种思想与传统思想是一脉而不相同，同科而不同类。很多人看了书，会认识那些概念都似曾相识，但是似曾相识，不等于获得真理。有没有获得真理，要看你能不能施出魔法。正如C语言一样，它只

8、用少的符号来描述世界，与人类语言大不相同，如英语、汉语。描述的符号越少，越是难以描述世界。因为符号少，可用的语素也就少。语素少，语法好学，但是用少量的语素去描述无穷的世界，会造成描述方法的复杂。单片机编程模块化设计研究摘要随着单片机所控制的对象逐渐增加，单片机本身的应用系统也变得愈加复杂，传统的编程方法已经无法满足设计以及使用的要求，因此需要采用简洁高效的模块化设计方法进行设计。模块化编程不仅可以实现程序结构以及编程设计的有效分工，同时能够增加程序自身的可移植性以及设计的速度。关键词单片机;模块化编程;设计研究一、模块化编程的简述为了形成规范化的应用系统来实现一定的功能或控制，除了必要的硬件部

9、分不能与相应程序分离，程序的质量将决定应用系统的性能。实际上，大多数初学者编写的程序只包含一个源文件，通常只有几十或几百行小程序是可接受的。但是，随着单片机控制对象数量的增加，用C语言编写的功能越来越多，程序代码也越来越复杂，而所有的代码都被写在一起，导致调试起来异常烦琐，一旦出现需要对程序进行部分修改的问题，就需要花费程序员大量的时间与精力。因此在对友杂的单片机程序进行设计时需要采用更加简便与高效的方法模块化编程。模块化编程的优势在于便于分工，程序的实现更加简便和易于调试，有利于轻松地将程序结构进行划分，增强程序的可读性和可移植性，从而实现程序多样化的可读性和可移植性。模块化编程主要指的是一

10、个完整的程序被分成几个模块，并通过一些语句将这些模块组合成一个程序。在C语言中，模块中只有一个C文件，模块化设计是指程序中有多个模块，即多个源文件和相应的头文件、存储程序代码的源文件、存储函数的头文件、变量声明和引脚定义。二、模块化编程的方法首先，需要新建一个文件夹并将其进行重新命名，根据命名的文件在其下再新建三个名为mdk、Obj和SrC的子文件夹。在mdk文件夹中存放工程文件，在obj文件夹中存放过程文件与Hex文件，在src文件夹中存放模块程序源文件和主程序文件。其次，需要打开Keil软件并且新建一个工程文件，按照一定的设计需要将工程文件进行重新设置，将设置好的工程文件存放到mdk文件夹

11、中。再次，需要在keil软件中新建main.c文件和模块程序源文件，并且新建好的文件存放到SrC文件夹中，同时将所有的C文件依次添加到工程中。最后，需要开始对C文件进行编译工作。简单设置编译输出的选项;在标签页“Output页面中CreateHexFile”的选项前打钩，并点击页面中的“SelectFolderforObjeCE按钮，将其存放到Obj文件夹下;标签页Listing页面中同样有“SelectFolderforObjeCE按钮，点击后设置到Obj文件夹下，通过这样设置编译生成的Hex文件和过程文件都会放在Obj文件夹。接着对每个模块的C文件进行编译，如果出现错误，则按照相应的提示进

12、行修改。在模块编辑完成之后，需要对工程中所有的C文件进行编译处理。编译完成之后会直接生成与工程同名的Hex文件。最后两步操作是整个模块化编程的重点，为了能够加强理解，可以选取比较简单易懂的数码管秒表为例进行相应步骤的讲解。在没有使用模块化编程之前，程序结构较为简单，所使用到的数码管秒表语句也比较少，在使用模块化编程之后，整个程序结构变得非常清晰，也比较容易进行修改与移植。（一）对模块进行划分根据程序设计的要求以及所具备的功能，可以将整个工程划分为四个模块：主程序、延时模块、定时器模块和LED模块。其中延时、定时器和LED模块是由H文件和C文件组成，H文件是该功能与外部的接口，而C文件则是负责实

13、现具体的功能;在模块中C文件上会写明是程序代码，在这个文件中包含了能实现功能的源代码，编译器从该文件编译，并从中生成目标文件。模块中的H文件是头文件，头文件起到说明书的作用。阐述了该模块提供的接口函数、接口变量、一些重要的宏定义和结构信息。头文件必须以标准格式写入，否则将出错。重要的是要注意，为了清楚地知道哪个头文件对应哪个源文件，头文件和源文件的名称应该保持一致。（二）对模块进行编写对于延时模块而言，可以在原始的程序中将其进行修改出来，具体的操作步骤是：首先，编写一个delay.h文件，用于声明可以在外部调用的函数，创建一个新文件，并保存名为delay.h;其次，写一个延时delay.c文件

14、，这是延迟模块的具体操作。它可以直接复制和粘贴延迟功能在原程序中，文件开头必须#include“delay.h。因为Uehar用于H文件和C文件，所以必须添加#inckide“common.h”在文件中。TyPedef方法通常用于定义常用的数据类型，以便形成名为COmmOn的头文件，以便它可以直接在项目中的其他文件中调用。根据以上步骤，编写了定时器和LED模块，将H和C文件保存在SrC文件夹中。（三）编写主程序将上文中所有编译好的程度调用到一起，可以在对原始程序进行修改时得出相应的程序。需要注意模块变量的使用，尤其是对全局变量而言，更需要注意。（四）对每个模块进行编译编译各模块后四个模块。在编译每个模块没有错误之后，所有文件都被编译。在没有错误提示之后，软件自动生成十六进制文件。将模块化设计的数码管式秒表与原来的数码管式秒表相比，模块化的主程序只有十几句话，各功能模块的语句功能简单易移植，整个工程程序的结构简洁。三、总结上述项目的程序功能比较简单。通过对简单项目的模块化程序设计改造，能快速地掌握单片机的模块化程序设计方法。当程序功能复杂、资源较多时，必须采用编程模块化进行设计。参考文献：1蔡亚洲.单片机的应用与开发技巧.科技风，2009（19）：205.2李冰涛.单片机汇编语言的模块化编程方法举例J.电子制作，2010（12）：17-20.