单片机程序设计当中的“分层屏蔽”思想原理和应用

1、本文格式为Word版，下载可任意编辑单片机程序设计当中的“分层屏蔽”思想原理和应用 分层的思想，并不是什么神奇的东西，事实上许多做项目的工程师本身自己也会在用。看了不少帖子都发觉没有提及这个东西，然而分层结构确是很有用的东西，参透后会有一种恍然大悟的感觉。假如说我不懂LCD怎么驱动，那好办，看一下datasheet，参考一下别人的程序，很快就可以做出来。但是假如不懂程序设计的思想的话，会给你做项目的过程中带来许多许多的困惑。 参考了市面上各种各样的嵌入式书籍，MCS-51，AVR，ARM等都有看过，但是没有发觉有哪本是介绍设计思想的，就算有也是凤毛麟角。写程序不难，但是程序怎么样才能写的好，写

2、的快，那是需要点阅历积累的。结构化模块化的程序设计的思想，使最基本的要求。然而这么将这个抽象的概念运用到工程实践当中恩?那需要在做项目的过程中经受磨难，将一些东西总结出来，抽象升华为理论，对阅历的积累和技术的传播都大有裨益。所以在下出来献丑一下，总结一些东西。 就我个人的阅历而谈，有两个设计思想是特别重要的。 一个就是“时间片轮的设计思想”，这个对实际中解决多任务问题特别有用，通常可以用这个东西来推断一个人是单片机学习者，还是一个单片机工程师。这个必需把握。由于网上介绍这个的帖子也不少，所以这里就不多说了。 其次个就是我今日想说的主题“分层屏蔽的设计思想”。下面用扫描键盘程序例子作为引子，引出

3、今日说的东西。 问题的提出 单片机学习板一般为了简洁起见，将按键安排的很好，例如整个4*4的键盘矩阵安排到P1口上面，8条掌握线，刚好。这样的话程序也特别好写。只需要简洁的 KEY_DAT = P1; 端口的数据就读进来了。 诚然，现实中没有这么好的事情。在实际的项目应用当中，单片机引脚的复用相当厉害，这跟那些所谓的单片机学习板就有很大的差别了。 另外一个缘由，一般设计来说，是“软件协作硬件”的设计流程，简洁点说就是，先确定好硬件原理图，硬件布线，最终才是软件的开发，由于硬件修改起来比较麻烦，相对来说软件修改的时候比较好改。这个就是中国传统的阴阳平衡哲学原理。硬件设计和软件设计原来就是鱼和熊掌

4、的关系，两者不行兼得。便利了硬件设计，很可能给写软件带来很大的麻烦。反过来说，便利了软件设计，硬件设计也会相当的麻烦。假如硬件设计和软件设计同时便利了，那只有两种可能，一是这个设计方案特别简洁，二是设计师已经达到了一个特别高的境界。我们不考虑那么多状况，单纯从常用的实际应用的角度来看问题。 硬件为了布线的便利，许多时候会可能将IO口安排到不同的端口上面，例如上面说的4*4键盘，8根线分别安排到P0 P1 P2 P3上面去了。那么，开发板的那些扫描键盘程序可以去见鬼了。怎么扫按键?我想起了我刚开头学习的时候，分成3段特别相像的程序，一个一个按键的扫描的经受 或许有人不甘心，“那些东西我花了很长时

5、间学习的，也用的好好的，怎么能说一句不用就不用?”虽然有点残忍，但是我还是想说“兄弟，接受现实吧，现实是残酷的” 不过，人区分于低等动物的差别，是人会制造，在遇到困难的时候会想方法解决，于是我们开头了深思 最终我们引入学校数学学的“映射”的概念来解决问题。基本思想就是，将不同端口的按键映射到相同端口上面。 这样按键扫描程序就分成3个层次了。 1)最底层的是硬件层，完成端口扫描，20ms延时消抖，将端口的数据映射到一个KEY_DAT寄存器上面，KEY_DAT作为对上层驱动层的一个接口。 2)中间的一层是驱动层，驱动层只对KEY_DAT寄存器的数值进行操作。简洁点说，我们无论底层的硬件是怎么接线的

6、，在驱动层都不需要关怀，只需要关怀KEY_DAT这个寄存器的数值是什么就可以了。这样出来的间接效果就是“屏蔽了底层硬件的差异”，所以驱动层写的程序就可以通用了。 驱动层的另外一个功能是为了上层供应消息接口。我们用了类似window程序的消息的概念。这里可以供应一些按键消息，例如：按下消息，松开消息，长按键消息，长按键的时候的步进消息，等等。 3)应用层。这里就是依据项目的不同分别写按键功能程序，属于最上层的程序。它使用的是驱动层供应的消息接口。在应用层写程序的思想就是，我不管下层是怎么工作的，我只关怀按键消息。有按键消息来的时候我就执行功能，没有消息来的时候，我就什么也不做。 下面用一个简洁的

7、常用的例子，说明我们这个设计思想的用法。 秒表调整时间的时候，要求按着某个按键不放，时间能连续的向上增加。这个东西很有用，实际的家电中用途很广泛。 在看下面的东西之前，大家可以想一下，这东西难吗?信任大家都会很洪亮的回答，“不难!”，然而我再问：“这东西麻烦吗?”我信任许多人确定会说“很麻烦!”这不禁让我想起开头学单片机的时候写这种按键的那程序，乱七八糟的结构。假如不信任的话，可以自己用51写一下哦，那样就更加能体会本文说的分层结构的优越性。 项目要求： 两个按键，分别安排在P10和P20，分别是“加”“减”按键，要求长按键的时候实现连续加和连续减的功能。 实战： 假设： 按键上拉，没有按键的

8、时候高电平，有按键的时候低电平，另外，为了突出问题，这里没有将延时消抖的程序写上去，在实际项目中应当加上。C语言函数参数的传递多种多样，这里作为例子，用了最简洁的全局变量来传递参数，当然你也可以用unsigned char ReadPort(void)返回一个读键结果，甚至还可以void ReadPort(unsigned char *pt)用一个指针变量传递地址而达到直接修转变量的目的。方法是多种多样的，这个打算于每个人的程序风格。 1)开头写硬件层程序，完成映射 #define KYE_MIN 0X01 #define KEY_PLUS 0X01 unsigned char KeyDat;

9、 void ReadPort(void) if (P1 KEY_PLUS = 0 ) KeyDat |= 0x01 ; if (P2 KEY_MIN = 0 ) KeyDat |= 0x02 ; C语言应当很简单看懂吧?假如KEY_PLUS按下，P10口读到低电平，则P1 KEY_PLUS的结果为0，满意if的条件，进入KeyDat |= 0x01是将KeyDat的bit0置一，也就是说，将KEY_PLUS映射到KeyDat的bit0 KEY_MIN是同样的道理映射到KeyDat的bit1 假如KeyDat的bit0为1，则说明KEY_PLUS按下，反则亦然。 不需要想的很神奇，映射就是这么一

10、回事。假如还有其他按键的话，用同样方法，将他们全部映射到KeyDat上面。 2)驱动层程序编写 假如将KeyDat想象成P1口，那么这个跟学习板那标准的扫描程序不就是一样了吗?对的，这个就是底层映射的目的了。 3)应用层程序编写 依据消息 硬件层是必需分别出来，然而驱动层和应用层的要求就不那么严格了，事实上一些简洁的项目没有必要将这两层分别开来，依据实际应用敏捷应对就可以了。其实这样写程序是很便利移植的，依据板子的不同而适当的修改一下硬件层那个ReadPort函数就完成了，驱动层和应用层许多代码可以不经过修改直接用，很能提高开发效率的。当然这个按键程序会存在肯定的问题，特殊是遇到常闭按键和点触按键的混合使用的场合。这个留给大家自己去想了，反正问题总是能找到解决方法的，尽管方法有好有坏。 结束语 以按键为媒介，介绍了程序设计当中的“分层屏蔽”的思想的原理和应用