淺談單片機(jī)控制系統(tǒng)的基本開發(fā)技巧

宋大力

在工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中，常利用單片機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。但是，在單片機(jī)的應(yīng)用開發(fā)中，代碼的使用效率問題、單片機(jī)抗干擾性和可靠性等問題仍困擾著電子工程師。為此，筆者在實(shí)際工作中掌握了一些單片機(jī)控制系統(tǒng)中的基本開發(fā)技巧，希望與廣大電子工程師交流單片機(jī)的設(shè)計(jì)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)?，F(xiàn)根據(jù)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)歸納出單片機(jī)開發(fā)中應(yīng)掌握的幾個(gè)基本技巧。

一、如何提高C語言編程代碼的效率

用c語言進(jìn)行單片機(jī)程序設(shè)計(jì)是單片機(jī)開發(fā)與應(yīng)用的必然趨勢(shì)。如果使用C編程時(shí)，要達(dá)到最高的效率，最好熟悉所使用的c編譯器。先試驗(yàn)一下每條C語言編譯以后對(duì)應(yīng)的匯編語言的語句行數(shù)，這樣就可以很明確的知道效率。在今后編程的時(shí)候，使用編譯效率最高的語句。

各家的C編譯器都會(huì)有一定的差異，故編譯效率也會(huì)有所不同，優(yōu)秀的嵌入式系統(tǒng)C編譯器代碼長度和執(zhí)行時(shí)間僅比以匯編語言編寫的同樣功能程度長5～20％。對(duì)于復(fù)雜而開發(fā)時(shí)間緊的項(xiàng)目，可以采用C語言，但前提是要求對(duì)該MCU系統(tǒng)的c語言和C編譯器非常熟悉，特別要注意該C編譯系統(tǒng)所能支持的數(shù)據(jù)類型和算法。雖然c語言是最普遍的一種高級(jí)語言，但由于不同的MCu廠家其c語言編譯系統(tǒng)是有所差別的，特別是在-些特殊功能模塊的操作上。所以，如果對(duì)這些特性不了解，調(diào)試起來，問題就會(huì)很多，反而導(dǎo)致執(zhí)行效率低于匯編語言。

二、如何減少程序中的bug

對(duì)于如何減少程序的bug，建議系統(tǒng)運(yùn)行中應(yīng)考慮的超范圍管理參數(shù)有以下幾種：

1、物理參數(shù)

這些參數(shù)主要是系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)，包括激勵(lì)參數(shù)、采集處理中的運(yùn)行參數(shù)和處理結(jié)束的結(jié)果參數(shù)。合理設(shè)定這些邊界，將超出邊界的參數(shù)都視為非正常激勵(lì)或非正?；貞?yīng)進(jìn)行出錯(cuò)處理。

2、資源參數(shù)

這些參數(shù)主要是系統(tǒng)中的電路、器件、功能單元的資源，如記憶體容量、存儲(chǔ)單元長度、堆疊深度。在程式設(shè)計(jì)中，對(duì)資源參數(shù)不允許超范圍使用。

3、應(yīng)用參數(shù)

這些應(yīng)用參數(shù)常表現(xiàn)為一些單片機(jī)、功能單元的應(yīng)用條件。例如，的擦寫次數(shù)與資料存儲(chǔ)時(shí)間等應(yīng)用參數(shù)界限。

4、過程參數(shù)

這是指系統(tǒng)運(yùn)行中的有序變化的參數(shù)。

三、如何解決單片機(jī)的抗干擾性問題

防止干擾最有效的方法是去除干擾源、隔斷干擾路徑，但是往往很難做到，所以只能依靠單片機(jī)的抗干擾能力。單片機(jī)干擾最常見的現(xiàn)象是復(fù)位。至于程序跑飛，其實(shí)也可以用軟件陷阱和看門狗將程序拉回到復(fù)位狀態(tài)。所以，單片機(jī)軟件抗干擾最重要的是處理好復(fù)位狀態(tài)。

一般單片機(jī)都會(huì)有一些標(biāo)志寄存器，可以用來判斷復(fù)位原因。另外，也可以自己在RAM中埋一些標(biāo)志。在每次程序復(fù)位時(shí)，通過判斷這些標(biāo)志，可以判斷出不同的復(fù)位原因：還可以根據(jù)不同的標(biāo)志直接跳到相應(yīng)的程序。這樣可以使程序運(yùn)行有連續(xù)性，用戶在使用時(shí)也不會(huì)察覺到程序被重新復(fù)位過。

四、如何測(cè)試單片機(jī)系統(tǒng)的可靠性

用什么方法來測(cè)試單片機(jī)系統(tǒng)的可靠性呢?當(dāng)一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成，對(duì)于不同的單片機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)品，會(huì)有不同的測(cè)試項(xiàng)目和方法，但是有一些是必須測(cè)試的

1、測(cè)試單片機(jī)軟件功能的完善性

這是針對(duì)所有單片機(jī)系統(tǒng)功能的測(cè)試，測(cè)試軟件是否寫得正確完整。

2、上電、掉電測(cè)試

在使用中，用戶必然會(huì)遇到上電和掉電的情況，可以進(jìn)行多次開關(guān)電源，測(cè)試單片機(jī)系統(tǒng)的可靠性。

3、老化測(cè)試

測(cè)試長時(shí)間工作情況下，單片機(jī)系統(tǒng)的可靠性。必要的話，可以放置在高溫、高壓以及強(qiáng)電磁干擾的環(huán)境下測(cè)試。

4、ESD和EFT等測(cè)試

使用各種干擾模擬器測(cè)試單片機(jī)系統(tǒng)的可靠性。例如，使用靜電模擬器測(cè)試單片機(jī)系統(tǒng)的抗靜電ESD能力，使用突波雜訊模擬器進(jìn)行快速脈沖抗干擾EFT測(cè)試等等。

模擬人為使用可能發(fā)生的破壞情況。例如，用人體或者衣服織物故意摩擦單片機(jī)系統(tǒng)的接觸端口，由此測(cè)試抗靜電的能力；用大功率電鉆、電焊機(jī)等靠近單片機(jī)系統(tǒng)工作，由此測(cè)試抗電磁干擾能力等。

(作者單位：河南省開封市高級(jí)技工學(xué)校)