規(guī)范化和模塊化編程

0 引言

通過一年多的編程經(jīng)歷，經(jīng)常會為雜亂無章的程序弄的暈頭轉(zhuǎn)向，影響編程質(zhì)量和進(jìn)度。同時也為了程序的可移植性和可讀性，規(guī)范化和模塊化編程應(yīng)該在開始編寫的第一個程序時就要有規(guī)范化和模塊化編程的思想，并在實踐中運(yùn)用，養(yǎng)成規(guī)范化和模塊化編程的好習(xí)慣。

1 規(guī)范化編程

談到規(guī)范性編程這里我們是在符合c語言基本運(yùn)用原理的基礎(chǔ)上加以說明，以下我們主要講以下幾個方面：
1.1 定義一個自己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;

為什么要定義一個自己的這樣一個文件，主要有兩個原因：

1節(jié)約編程時間

2更高的可移植性

同樣也是為本工程形成一種規(guī)范，這是一種局部規(guī)范，讀者可以定義一個適合自己的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，數(shù)字；而且要注意的是數(shù)字不能作為開頭，并且字母區(qū)分大小寫，下劃線主要的功能用于分隔兩個有意義的單詞或者是區(qū)別形參和實參等用途。

其次就是怎么正確選擇的問題了，在開始編程時大家都可能喜歡用a，b，c等簡單字母作為變量名，這樣只是單純的定義了一個變量，讀者并不能從中獲取很多信息量，比如這個變量的用途等。所以為了能表達(dá)的更準(zhǔn)確并能獲得更多的信息量，應(yīng)該選取有意義的英文單詞或者中文拼音，可以用下劃線作為單詞之間，也可使用首字母大寫區(qū)分，具體可根據(jù)個人編程習(xí)慣。

例：取一個關(guān)于定時器定時計數(shù)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(dá)到了有意義的要求，而且更美觀。從接觸C到開始編程就要養(yǎng)成一個良好的習(xí)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(guī)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

在說明這個問題之前，我們先看個例子：

#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(yùn)用規(guī)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++);
}
}

通過以上兩個程序我們可以看出來具體區(qū)別是什么，程序中沒有了類似于P1這種標(biāo)識，而是巧妙的利用define定義P1，以及函數(shù)名的修改，都是為了體現(xiàn)有意義和可移植性的要求。以上只是一個很簡單有關(guān)于define這個關(guān)鍵字的用法，巧妙運(yùn)用能使程序的可讀性和可移植性大大增強(qiáng)，也是規(guī)范性編程不可或缺的關(guān)鍵因素。
1.4 合理選取變量的數(shù)據(jù)類型，防止掉入C陷進(jìn)

在說明之前先看一個簡單的例子：
#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++);
}
}
初看覺得沒什么問題，可是當(dāng)你下載到MCU運(yùn)行時，你會發(fā)現(xiàn)燈永遠(yuǎn)是亮的，不會熄滅，為什么呢？我們來分析一下，燈亮說明至少運(yùn)行到了while（1）中的Led_On語句，說明應(yīng)該問題就出在軟件延時函數(shù)，細(xì)看我們發(fā)現(xiàn)i的取值大了，因為U8 i的范圍是0~255，雖然我們知道unsigned char 是無符號8位，28值是256，但是要注意的是單片機(jī)初始值都是從0開始的，所以要注意這些細(xì)節(jié)問題。

有些人看了上面的例子會想，我都用long型或者int型就不是沒有問題了嗎？但是你這樣的話就增大了MCU內(nèi)存的開銷，不利于程序快速運(yùn)行，所以合理選擇變量數(shù)據(jù)類型也是很重要的。
1.5 在結(jié)構(gòu)體中按變量從小到大排列

先看個例子：
Struct
{
Int s； //占用第0和第1個字節(jié)
Char c1; //占用第2個字節(jié)，由于對其原因，第3個字節(jié)為空
Long l; //占用第4,5,6,7個共四個字節(jié)
Char c2; //占用第8個字節(jié)，第9個字節(jié)為空
}s;
由此可以看出浪費了2個字節(jié)空間，所以我們應(yīng)該調(diào)整變量順序，如下：
Struct
{
Int s； //占用第0和第1個字節(jié)
Char c1; //占用第2個字節(jié)
Char c2; //占用第3個字節(jié)
Long l; //占用第4,5,6,7個共四個字節(jié)
}s;
為什么會有上述情況出現(xiàn)，原因是結(jié)構(gòu)體變量是字對齊，但是在有些單片機(jī)中可以軟件設(shè)置為字節(jié)對齊，這樣也可以解決上述問題，但是按順序存放明顯是規(guī)范性編程中的一員，一個好習(xí)慣不會因為疏忽造成內(nèi)存開銷增大。

2 模塊化編程

為什么要模塊化編程，主要原因當(dāng)然也是可讀性和可移植性。

模塊化編程思路：

1分析系統(tǒng)項目功能模塊，一般的系統(tǒng)可能有以下幾個模塊：最小系統(tǒng)模塊（能讓MCU工作的編程模塊），鍵盤和顯示模塊（一般會用譯碼鎖存器件，如智能調(diào)節(jié)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(dāng)于開關(guān)），通訊模塊（UART）等。

2將每個模塊分別用.c和.h建立模塊編程，.h文件用來存放模塊相關(guān)資源定義，以及函數(shù)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將各個模塊串結(jié)成一個完整的系統(tǒng)，在main函數(shù)中代碼要簡潔，最好只有兩三個函數(shù)，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，然后我們再來具體看個例子，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(shè)置
{
case B9600_Freuency:
// 相應(yīng)設(shè)置代碼
break;
case B2400_Freuency:
// 相應(yīng)設(shè)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;
}
以上的例子只是簡單的說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(jié)構(gòu)體，如此可以節(jié)約系統(tǒng)時間并減少系統(tǒng)內(nèi)存開銷。

3 總結(jié)

編程習(xí)慣很重要，由于面對大型的工程和團(tuán)隊合作，養(yǎng)成一個規(guī)范化編程和模塊化編程的好習(xí)慣相當(dāng)重要，也可以說是直接影響團(tuán)隊的工程進(jìn)程和新代碼成員的跟進(jìn)進(jìn)度，所以在開始學(xué)習(xí)編寫程序代碼前必須養(yǎng)成一個良好的編程習(xí)慣，規(guī)范化和模塊化編程是其精髓。