規范化和模塊化編程
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0 引言
通過(guò)一年多的編程經(jīng)歷，經(jīng)常會(huì )為雜亂無(wú)章的程序弄的暈頭轉向，影響編程質(zhì)量和進(jìn)度。同時(shí)也為了程序的可移植性和可讀性，規范化和模塊化編程應該在開(kāi)始編寫(xiě)的第一個(gè)程序時(shí)就要有規范化和模塊化編程的思想，并在實(shí)踐中運用，養成規范化和模塊化編程的好習慣。
1 規范化編程
談到規范性編程這里我們是在符合c語(yǔ)言基本運用原理的基礎上加以說(shuō)明，以下我們主要講以下幾個(gè)方面：
1.1 定義一個(gè)自己config.h文件
首先我把我使用的config文件列出：
typedef signed char S8;
typedef signed int S16;
typedef signed long S32;
typedef unsigned char u8;
typedef unsigned int u16;
typedef unsigned long u32;
typedef volatile signed char vS8;
typedef volatile signed int vS16;
typedef volatile signed long vS32;
typedef volatile unsigned char vu8;
typedef volatile unsigned int vu16;
typedef volatile unsigned long vu32;
typedef const u8 FLASH;
typedef enum{FALSE=0,TRUE=!FALSE} BOOL;
為什么要定義一個(gè)自己的這樣一個(gè)文件，主要有兩個(gè)原因：
1節約編程時(shí)間
2更高的可移植性
同樣也是為本工程形成一種規范，這是一種局部規范，讀者可以定義一個(gè)適合自己的config文件。
1.2 變量名的選取
首先要知道變量名的組成成分：字母，下劃線(xiàn)，數字；而且要注意的是數字不能作為開(kāi)頭，并且字母區分大小寫(xiě)，下劃線(xiàn)主要的功能用于分隔兩個(gè)有意義的單詞或者是區別形參和實(shí)參等用途。
其次就是怎么正確選擇的問(wèn)題了，在開(kāi)始編程時(shí)大家都可能喜歡用a，b，c等簡(jiǎn)單字母作為變量名，這樣只是單純的定義了一個(gè)變量，讀者并不能從中獲取很多信息量，比如這個(gè)變量的用途等。所以為了能表達的更準確并能獲得更多的信息量，應該選取有意義的英文單詞或者中文拼音，可以用下劃線(xiàn)作為單詞之間，也可使用首字母大寫(xiě)區分，具體可根據個(gè)人編程習慣。
例：取一個(gè)關(guān)于定時(shí)器定時(shí)計數的變量，可以有以下幾種模式（僅供參考）：
1U16 TimerCounter;
2U16 timer_counter;
這樣選取的變量名不僅達到了有意義的要求，而且更美觀(guān)。從接觸C到開(kāi)始編程就要養成一個(gè)良好的習慣，選取變量名是往往程序首先要做的事，所以變量名的選取也是規范化編程的第一步，很關(guān)鍵。
1.3 與硬件資源相關(guān)用define去定義
在說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題之前，我們先看個(gè)例子：
#include reg51.h>
#include "config.h"
sbit led = P0^0;
void fun1（void）；
void delay（void）；
void main(void)
{
while(1)
{
delay();
fun1();
delay();
}
}
void fun1(void)
{
U8 i;
U8 temp = 0xfe;
led = 0;
for(i=0;i8;i++)
{
P1 = temp;
temp = temp 1;
delay();
}
led = 1;
}
void delay(void)
{
U8 i,j;
for(i=0;i200;i++)
{
for(j=0;i200;j++);
}
}
為了能形成對比，我們再看運用規范化編程原理的程序：
#include reg51.h>
#include "config.h"
sbit led = P0^0;
#define Led_On led = 0
#define Led_Off led = 1
#define LedCyclePort P1
void Soft_DealyTimer(void);
void LedCycleProc(void);
void main(void)
{
while(1)
{
Soft_DealyTimer();
LedCycleProc();
Soft_DealyTimer();
}
}
void LedCycleProc(void)
{
U8 i;
U8 temp = 0xfe;
Led_On;
for(i=0;i8;i++)
{
LedCyclePort = temp;
temp = temp 1;
Soft_DealyTimer();
}
Led_Off;
}
void Soft_DealyTimer(void)
{
U8 i,j;
for(i=0;i200;i++)
{
for(j=0;i200;j++);
}
}
通過(guò)以上兩個(gè)程序我們可以看出來(lái)具體區別是什么，程序中沒(méi)有了類(lèi)似于P1這種標識，而是巧妙的利用define定義P1，以及函數名的修改，都是為了體現有意義和可移植性的要求。以上只是一個(gè)很簡(jiǎn)單有關(guān)于define這個(gè)關(guān)鍵字的用法，巧妙運用能使程序的可讀性和可移植性大大增強，也是規范性編程不可或缺的關(guān)鍵因素。
1.4 合理選取變量的數據類(lèi)型，防止掉入C陷進(jìn)
在說(shuō)明之前先看一個(gè)簡(jiǎn)單的例子：
#include reg51.h>
#include "config.h"
sbit led = P0^0;
#define Led_On led = 0
#define Led_Off led = 1
void Soft_DealyTimer(void);
void main(void)
{
while(1)
{
Led_On；
Soft_DealyTimer();
Led_Off；
Soft_DealyTimer();
}
}
void Soft_DealyTimer(void)
{
U8 i,j;
for(i=0;i=256;i++)
{
for(j=0;i=200;j++);
}
}
初看覺(jué)得沒(méi)什么問(wèn)題，可是當你下載到MCU運行時(shí)，你會(huì )發(fā)現燈永遠是亮的，不會(huì )熄滅，為什么呢？我們來(lái)分析一下，燈亮說(shuō)明至少運行到了while（1）中的Led_On語(yǔ)句，說(shuō)明應該問(wèn)題就出在軟件延時(shí)函數，細看我們發(fā)現i的取值大了，因為U8 i的范圍是0~255，雖然我們知道unsigned char 是無(wú)符號8位，28值是256，但是要注意的是單片機初始值都是從0開(kāi)始的，所以要注意這些細節問(wèn)題。
有些人看了上面的例子會(huì )想，我都用long型或者int型就不是沒(méi)有問(wèn)題了嗎？但是你這樣的話(huà)就增大了MCU內存的開(kāi)銷(xiāo)，不利于程序快速運行，所以合理選擇變量數據類(lèi)型也是很重要的。
1.5 在結構體中按變量從小到大排列
先看個(gè)例子：
Struct
{
Int s； //占用第0和第1個(gè)字節
Char c1; //占用第2個(gè)字節，由于對其原因，第3個(gè)字節為空
Long l; //占用第4,5,6,7個(gè)共四個(gè)字節
Char c2; //占用第8個(gè)字節，第9個(gè)字節為空
}s;
由此可以看出浪費了2個(gè)字節空間，所以我們應該調整變量順序，如下：
Struct
{
Int s； //占用第0和第1個(gè)字節
Char c1; //占用第2個(gè)字節
Char c2; //占用第3個(gè)字節
Long l; //占用第4,5,6,7個(gè)共四個(gè)字節
}s;
為什么會(huì )有上述情況出現，原因是結構體變量是字對齊，但是在有些單片機中可以軟件設置為字節對齊，這樣也可以解決上述問(wèn)題，但是按順序存放明顯是規范性編程中的一員，一個(gè)好習慣不會(huì )因為疏忽造成內存開(kāi)銷(xiāo)增大。
2 模塊化編程
為什么要模塊化編程，主要原因當然也是可讀性和可移植性。
模塊化編程思路：
1分析系統項目功能模塊，一般的系統可能有以下幾個(gè)模塊：最小系統模塊（能讓MCU工作的編程模塊），鍵盤(pán)和顯示模塊（一般會(huì )用譯碼鎖存器件，如智能調節儀所使用的是CH452），AD模塊（采集傳感器信號），繼電器模塊（控制一些器件工作，相當于開(kāi)關(guān)），通訊模塊（UART）等。
2將每個(gè)模塊分別用.c和.h建立模塊編程，.h文件用來(lái)存放模塊相關(guān)資源定義，以及函數聲明等功能，.c文件用于存放該模塊功能程序代碼。
3用main.c將各個(gè)模塊串結成一個(gè)完整的系統，在main函數中代碼要簡(jiǎn)潔，最好只有兩三個(gè)函數，比如：
Void main(void)
{
System_Init();
While(1)
{
If(Key_Value)
Key_Handle();
else
System_Handle();
}
}
以上分析了模塊化編程的基本思路，然后我們再來(lái)具體看個(gè)例子，以通訊模塊為例：
先看.h文件：
#ifndef __uart_H
#define __uart_H
#include "config.h"
#define Buf_Max_Len 32
#define UART0_TX_ENABLE
#define UART0_TX_DISABLE
#define UART0_RX_ENABLE
#define UART0_RX_DISAbLE
typedef enum
{
Select_Uart0 = 0,
Select_Uart1
}UART_SelectTypeDef;
typedef enum
{
B9600_Freuency,
B2400_Freuency
}UART_CommMode;
typedef volatile struct
{
VU8 ReadIndex;
VU8 SendIndex;
VU8 CharCount;
VU8 Buffer[Buf_Max_Len];
}UART_TypeDef;
#endif
還有.c文件：
#include reg51.h>
#include "uart.h"
void UART_Init(UART_TypeDef *self,UART_SelectTypeDef in_sel,UART_CommMode in_mode)
{
switch(in_mode)//波特率設置
{
case B9600_Freuency:
// 相應設置代碼
break;
case B2400_Freuency:
// 相應設置代碼
break;
default:
break;
}
switch(in_sel)//串口選擇0或1
{
case Select_Uart0:
break;
case Select_Uart1:
break;
default:break;
}
}
void Buffer_Init(UART_TypeDef *self)
{
self->ReadIndex = self->SendIndex = self->CharCount = 0;
}
void UART_SendType(UART_TypeDef *self,U8 in_char)
{
if(self->CharCount Buf_Max_Len)
{
self->Buffer[self->SendIndex] = in_char;
self->SendIndex++;
self->CharCount++;
}
}
void UART_GetType(UART_TypeDef *self)
{
U8 ctmp = 0;
if(self->CharCount)
{
ctmp = self->Buffer[self->ReadIndex];
self->ReadIndex--;
self->CharCount--;
}
}
void UART_SendChar(UART_TypeDef *self,U8 in_char)
{
UART0_TX_ENABLE;
SBUF = UART_SendType(self->Buffer,in_char);
UART0_TX_DISABLE;
}
void UART_GetChar(UART_TypeDef *self,U8 in_char)
{
U8 ctmp;
UART0_RX_ENABLE;
UART_SendType(self->Buffer,SBUF);
UART0_RX_DISABLE;
}
以上的例子只是簡(jiǎn)單的說(shuō)明了模塊化編程原理及一般流程，可能我們已經(jīng)注意到形參使用的是指針結構體，如此可以節約系統時(shí)間并減少系統內存開(kāi)銷(xiāo)。
3 總結
編程習慣很重要，由于面對大型的工程和團隊合作，養成一個(gè)規范化編程和模塊化編程的好習慣相當重要，也可以說(shuō)是直接影響團隊的工程進(jìn)程和新代碼成員的跟進(jìn)進(jìn)度，所以在開(kāi)始學(xué)習編寫(xiě)程序代碼前必須養成一個(gè)良好的編程習慣，規范化和模塊化編程是其精髓。
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