模塊化編程在51單片機(jī)中的應(yīng)用

楊傳燕　張俊蓮　史媛

摘要：為了提高51單片機(jī)程序的可讀性與可移植性，縮短程序開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)間，本文詳細(xì)介紹了模塊化編程的優(yōu)勢(shì)與具體操作步驟，并舉例。

隨著對(duì)單片機(jī)學(xué)習(xí)的深入，程序設(shè)計(jì)越來越復(fù)雜，要實(shí)現(xiàn)的功能也越來越多，此時(shí)采用傳統(tǒng)編程方式，將所有的函數(shù)都放在main.c里，則一個(gè)文件內(nèi)會(huì)有很多的代碼，不利于代碼的組織和管理，影響編程者的思路，造成程序的可讀性變差。同時(shí)在很多的應(yīng)用中，有很多功能的重復(fù)，如果每次都重新編寫程序，會(huì)造成大量的時(shí)間浪費(fèi)，提高程序的可移植性也刻不容緩。在單片機(jī)的實(shí)際應(yīng)用開發(fā)中，一個(gè)程序由很多個(gè)模塊組成，這些模塊的編寫任務(wù)將會(huì)被分配到不同的人。實(shí)現(xiàn)在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中的分工合作，減少開發(fā)時(shí)間。

一、模塊化編程的優(yōu)勢(shì)

模塊化編程則能很好的解決以上問題，模塊化編程是把各個(gè)模塊的代碼放在不同的.c文件里，在.h文件里提供外部可調(diào)用函數(shù)的聲明，其它.c文件想使用其中的代碼時(shí)，只需要#include "xxxx.h"文件，然后在程序中進(jìn)行調(diào)用即可。使用模塊化編程后，我們只需要關(guān)心這個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)了什么樣的功能，如何調(diào)用，至于模塊內(nèi)部是如何組織的則無需過多關(guān)注，此時(shí)更多的是追求接口的單一性，把不需要的細(xì)節(jié)盡可能的對(duì)外部屏蔽起來。使用模塊化編程可極大的提高代碼的可閱讀性、可維護(hù)性、可移植性等。

二、模塊化編程設(shè)計(jì)步驟

在模塊化編程中，往往會(huì)有多個(gè)C文件，每個(gè)C文件的作用不相同，在C文件中，由于需要對(duì)外提供接口，因此還必須有一些函數(shù)或變量提供給外部其它文件進(jìn)行調(diào)用。因此，對(duì)于每一個(gè)模塊都有相應(yīng)的.c文件和.h文件，為了閱讀調(diào)試方便，原則上.c和.h文件同名。比如，對(duì)延時(shí)函數(shù)進(jìn)行模塊化編程時(shí)，我們則可以將其命名為Delay.c和Delay.h。

1、創(chuàng)建頭文件

以上創(chuàng)建的.h文件則是頭文件，它里面存放的是可被外部調(diào)用的函數(shù)、變量的聲明，不包括任務(wù)實(shí)質(zhì)性的函數(shù)代碼。我們可以把這個(gè)頭文件理解成一份說明書，說明的內(nèi)容是模塊對(duì)外提供的接口函數(shù)或者接口變量，以及一些很重要的宏定義與結(jié)構(gòu)體信息，離了這些信息，很可能無法正常使用接口函數(shù)或者接口變量。以剛建立的Delay.h為例進(jìn)行闡述頭文件的內(nèi)容及作用。

#ifndef __DELAY_H__

#define __DELAY_H__

void Delay（unsigned int xms）;

#endif

這個(gè)幾條條件編譯（ifndef和endif）和宏定義（define）是為了防止重復(fù)包含。假如有兩個(gè)不同源文件需要調(diào)用Delay（unsigned int xms）這個(gè)函數(shù)，他們分別都通過#include “Delay.h”把這個(gè)頭文件包含了進(jìn)去。在第一個(gè)源文件進(jìn)行編譯時(shí)候，由于沒有定義過__DELAY_H__，因此#ifndef __DELAY_H__條件成立，于是用宏定義定義#define__DELAY_H__定義一個(gè)__DELAY_H__，并將下面的聲明包含進(jìn)去。在第二個(gè)文件編譯時(shí)候，由于第一個(gè)文件包含時(shí)候，已經(jīng)將__DELAY_H__定義過了。因此#ifndef __DELAY_H__不成立，整個(gè)頭文件內(nèi)容就沒有被包含。假設(shè)沒有這樣的條件編譯語句，那么兩個(gè)文件都包含了void Delay（unsigned int xms）;就會(huì)引起重復(fù)包含的錯(cuò)誤。因此，在.h文件中，為了防止出現(xiàn)錯(cuò)誤都進(jìn)行了防重復(fù)包含。

2、模塊功能編程

以上講了頭文件的作用及定義方法，對(duì)于c文件，則是對(duì)函數(shù)、變量的定義，實(shí)現(xiàn)模塊的功能。比如Delay.c函數(shù)程序如下：

void Delay（unsigned int xms）

{

unsigned char i， j;

for（i=0;i<xms;i++）

for（j=0;j<120;j++）;

}

此段程序和原來的main.c里的延時(shí)函數(shù)一樣，只不過單獨(dú)獨(dú)立出來放要給文件里，實(shí)現(xiàn)程序的模塊化。

3、模塊調(diào)用

要實(shí)現(xiàn)模塊的調(diào)用，則需要先將模塊的頭文件添加進(jìn)來，比如在主程序中，如果想要調(diào)用延時(shí)函數(shù)，則需要通過#include “Delay.h”將頭文件包含進(jìn)來。

三、模塊化編程舉例

通過以上步驟，我們完成了模塊化編程的基本步驟，我們將以流水燈為例，對(duì)程序進(jìn)行模塊化，圖1是我們常規(guī)的編程方法，將延時(shí)函數(shù)和主函數(shù)寫在同一個(gè)C文件里，如果函數(shù)功能復(fù)雜的話，程序的可讀性不好。圖3是將延時(shí)函數(shù)獨(dú)立成一個(gè)模塊，圖2在主函數(shù)里進(jìn)行調(diào)用，使程序簡(jiǎn)潔明了，提高程序的可讀性。如果在其它工程里需要用到延時(shí)函數(shù)時(shí)，只需要將延時(shí)函數(shù)的.c文件和.h文件加載到對(duì)應(yīng)的工程里即可，提高了程序的可移植性。同時(shí)對(duì)于復(fù)雜的工程的開發(fā)，則可以按模塊進(jìn)行分工，然后再進(jìn)行調(diào)用整合，縮短程序開發(fā)設(shè)計(jì)過程。