微控制器專案開發經驗分享

0：廢話

寫這個之前，我其實是想寫一篇關於定時器和中斷開發的文章的，主要原因是因為一塊微控制器的話，確實只需要瞭解《GPIO》、《timer》、《interrupt》，就可以基本完成簡單的開發了。但是吧，後來一想介紹這些的文章太多了，不同於GPIO的，這兩個東西值需要明白其實質的含義，就可以執行到各種晶片中。所以我也沒有必要再去寫這種文章了，因為在哪裡都可以獲取足夠的資料去了解清楚“定時器”和“中斷 ”的具體含義。所以我放棄這個，，把我現在正在為公司做的一款51晶片的專案分享一下。。希望共同學習。

1。專案簡介

最近公司為了瘋狂的節約成本，選用了一款51的晶片開發了一塊小的東西。（由於智慧財產權屬於公司，不去過多的說這個專案的事兒。我只是拿我寫的程式碼來分享一下，我在寫小專案的方式。如果你是覺得寫的很不咋的，就避免和我一樣的書寫方法，並同時告訴我，我也可以多學習；如果覺得還有點用，那我就很榮幸了。開發環境利用的kei4。由於專案比較小，所以檔案也不多，工程也不大。

工程結構

首先工程程式碼分為兩個部分，一個是系統資料夾：主要包含51的啟動檔案，我自己寫的main檔案，以及晶片公司提供的debug檔案，還有一個包含了晶片所有暫存器資訊的CH554的H檔案。。。。另外一個資料夾device主要就放的是外設的驅動，和API函式。還有一個就是儲存著map的資料夾，map檔案是由自己的ide工具生成的，記錄了編譯以後軟體的東西（比如每個c檔案的佔用大小，每個函式在記憶體的中的位置等等），對map檔案的閱讀方便對程式碼進行最佳化。版本資料夾就不用說了，用來記錄每一次對檔案的修改和維護資訊

2。晶片資料

然後說一下我們選用的這個51晶片。官方手冊是這樣描述著款晶片的。

這次程式碼中就使用的CH551這款增強型51微控制器。

2。1 軟體中部分外設在官方手冊的描述情況：

觸控按鍵：

用來輸出密碼，減低或者減少機械按鍵存在使用壽命導致按鍵失效的情況，同時節約機械按鍵的成本

定時器：

粗定時器（s），和細定時器（us）兩個定時器

看門狗：

保證程式執行的穩定性，避免宕機不可恢復（主要領導說這種晶片必須要養條狗，不然程式飛了都不知道咋辦，容易被投訴）。

軟體復位：

在特定情況下實現軟體復位

串列埠：

部分資訊列印輸出，代替軟體除錯功能。由於該晶片無法進入debug模式，所以只能藉助串列埠將程式執行的資訊打印出來，從而提高bug定位和修復的效率。如果沒有任何資訊，一旦程式出現錯誤，就只能用“猜”的方式去定位問題，這顯然不可取（

所以一般來說，利用一個串列埠輸出程式執行時的部分狀態資訊是非常有必要的）

中斷響應：

主要用來處理定時器的更新中斷和按鍵中斷

3。部分軟體

回到正戲，軟體部分。由於是為公司產品寫的，我只拿一部分來說

透過之前說的map檔案我們可以知道，這個晶片核心的使用情況大致是：

內部資料儲存區data(128 byte)：使用 56 位元組；外部資料儲存器xdata(1K byte)：使用 208 位元組；程式大小code（10K）：使用 4K多（4589位元組）。

這些資訊也可以透過編譯輸出視窗看到。

3。1 配置檔案

除了晶片公司給的c、h檔案，位元組寫的比較重要的就是一個叫做configuration的檔案了，一般來說，我都會去建立一個這樣的檔案。如果軟體比較龐當，或者適配的型號很多，我也會選擇建立兩個檔案，一個用來配置模組，一個用來建立一些公用且常用的一些宏，資料型別等等。在configuration裡面的兩個宏，一個是軟體低通濾波器的使能開關，一個是看門狗的使能開關。如果想要使用某些裝置，只需要將對應的宏置1，如果想在軟體中禁用某個裝置，只需要置0。也就是說，每一個開關都能將軟體變成兩套的解決方案，一個是否使用低通濾波器過濾資料，一個能夠控制軟體中是否使用看門狗做軟體跑飛監控。關於這兩個宏後面也有說。

再比如這一段，我們選用了4G模組和wifi模組（esp8266）同時作為物聯方式，並且軟體適配了HZ這種硬體型號的4G模組。如果是另外的硬體版本，我可能就只有4G，並且使用EC200這種晶片，我將對應的宏配置為相應的0或者1時，就可以完成。我這樣的開發可以快速的適應硬體版本，針對不同型號的裝置就可以出不同的軟體。

在C程式開發時，列舉enum，共用union，結構體struct三種資料型別應該是滿天飛。這三種變數能讓基礎變數歸宿變得明確。如果你還在大量的使用基礎型別作為主要變數來使用的話，那可能需要轉換一下開發思路，或者擴充套件一下知識面了。正常情況下，一個int，一個char很難將某一種例項物件的所有資訊表達清楚。

我的程式碼習慣裡面，xx_t ： 表示結構體，xx_e：列舉，xx_u 表示共用體。

對於最大的這個結構體device_t 儲存了和使用者相關的所有資訊了。這裡面需要分三個部分，一個是當前操作的按鍵響應，一個是操作以後裝置的響應，另外一個就是用於儲存在記憶體中的歷史資料（具有掉電保護功能）。

列舉列舉了裝置的4中工作狀態，分別是 ……；Module和config大致就是這樣了，能夠實現快速對裝置資訊掌握，軟體的配置、維護等。

3。2 main檔案

另外一個檔案是main。c，裡面儲存了main函式，這個main函式實現了裝置的所有功能。其實我並不喜歡在main裡面寫太多東西的，，我喜歡重新建立一個函式user_main（）的函式去實現功能，而C標準的程式入口main函式，我一般用來做裝置的初始化初始化功能而已。但是由於這個晶片資源實在有限，為了避免壓棧過深，我就直接都在main裡面寫了。

在main。c檔案中，首先是標頭檔案的包含，檔案的說明，適配的硬體平臺，軟體版本號，建立的日期，建立的作者等資訊。如果你的軟體要對外開放，還應該加上免責，維權什麼的東西的。

比如說正點原子的。這一段一般是按照公司的要求寫的，沒得特別的講究。特別是長時間的對軟體維護的時候，這些東西至少可以提供一些資訊，避免時間一長，就完全不知道自己寫的是啥了。。

對於我自己寫的，在包含完所需要的標頭檔案之後，就定義了一個device_t的變數和對應的指標，用來儲存裝置與使用者互動的所有資訊。

然後就是其他的外部變數的申明。

關於 static的函式，主要是限制了該函式的使用範圍僅限於該檔案使用。這種也是對於程式碼安全性的考慮，在某些全域性變數和函式來說，如果不想提供給別人使用，都可以加上static來修飾，這樣別人也就無法訪問了，其他開發者看到了全域性的static變數也就知道這個變數或者這個函式不可以使用，這樣也就增加了程式碼的安全性了。然後就是裝置的初始化，包括系統時鐘，看門狗，led燈，timer，touchkey 和 裝置其他需要初始化的東西。

#if WATCHDOG_CONGIF

CH554WDTModeSelect

（

1

）；

CH554WDTFeed

（

0

）；

#endif

#if WATCHDOG_CONGIF

CH554WDTFeed

（

0

）；

#endif

對於看門狗，一個WATCHDOG_CONGIF宏作為看門狗的開關，利用預編譯的方式選擇性的編譯看門狗，是的程式靈活的選擇是否該解決方案裡面要包含這個部件。就不用每次不用是，一行一行的打註釋，需要時又一行一行的取消註釋。

同理，在選擇低通濾波器時，也直接寫出了兩套解決方案，在使用濾波器，和不使用濾波器的兩種方案可以透過一個宏進行快速切換。具體宏的定義在上面有說。

這個是在passworderr工作模式下，控制led和蜂鳴器的程式。由於led的閃爍和蜂鳴器的鳴叫都是由定時器產生的完成的。也就是說cpu會出現大量的空閒時間。如果利用while（led響應未結束）{繼續等待響應結束} – 如果利用這種等待方式去完成led個階段的閃爍，就會浪費大量的cpu，因為等待這段時間cpu什麼也幹不了，就一直檢測每一個閃爍階段是否結束。相當於程序中的阻塞等待。如果利用一個switch…case的方式，將各階段放在每個case裡面，每一個階段執行完成，將下一個階段的狀態表達清楚以後，就去跳到下一個階段利用if去判斷該階段是否結束，如果結束，又下一個階段，如果沒有結束，那就break，把程式碼執行一圈，繼續回到該case下判斷是否結束。這樣cpu就不會因為while而執行大量的空指令，並且還可以同時執行其他的操作。比如，我在這段led閃燈時間，我還需要檢測按鍵是否按下，如果我利用while來等待結束，那我就幹不了其他的事兒了。這樣設計思想和那種非阻塞等待很像。這種方式在微控制器的開發中很常見，只要某一個操作需要較長的時間，並且不由CPU一直控制操作步驟的，都可以這種方式來提高MCU的執行效率。

（

注意：由於每次進入都應該是上一次的值，所以這種switch中的變數就應該是靜態變數，不會每一次都是初始值。不然每次進入都是初始值，那就永遠跳不到後面的階段去了。

）

至此，我要分享的和能分享的也就這麼多了。

如果有什麼問題，可以多交流，有什麼不好的也可以多批評指教。

另外，如果你在為你這方面相關的畢業設計，課程設計苦惱，也可以聯絡。