在單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)中,代碼的使用效率問(wèn)題、單片機(jī)抗干擾性和可靠性等問(wèn)題仍困擾著工程師。為幫助工程師解決單片機(jī)設(shè)計(jì)上的難題,《電子工程專輯》網(wǎng)站特邀Holtek香港分公司工程部處長(zhǎng)鄧宏杰先生擔(dān)任《單片機(jī)應(yīng)用編程技巧》專題討論的嘉賓,與廣大設(shè)計(jì)工程師交流單片機(jī)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)。現(xiàn)根據(jù)論壇中的討論歸納出單片機(jī)開(kāi)發(fā)中應(yīng)掌握的幾個(gè)基本技巧。

一、 如何提高C語(yǔ)言編程代碼的效率

鄧宏杰指出,用C語(yǔ)言進(jìn)行單片機(jī)程序設(shè)計(jì)是單片機(jī)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用的必然趨勢(shì)。他強(qiáng)調(diào):“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(yǔ)言編譯以后對(duì)應(yīng)的匯編語(yǔ)言的語(yǔ)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(yǔ)句。”

他指出,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(zhǎng)度和執(zhí)行時(shí)間僅比以匯編語(yǔ)言編寫的同樣功能程度長(zhǎng)5-20%。他說(shuō):“對(duì)于復(fù)雜而開(kāi)發(fā)時(shí)間緊的項(xiàng)目時(shí),可以采用C語(yǔ)言,但前提是要求你對(duì)該MCU系統(tǒng)的C語(yǔ)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(yǔ)言是最普遍的一種高級(jí)語(yǔ)言,但由于不同的MCU廠家其C語(yǔ)言編譯系統(tǒng)是有所差別的,特別是在一些特殊功能模塊的操作上。所以如果對(duì)這些特性不了解,那么調(diào)試起來(lái)問(wèn)題就會(huì)很多,反而導(dǎo)致執(zhí)行效率低于匯編語(yǔ)言。”

二、 如何減少程序中的bug？VSPACE=12 HSPACE=12 ALT="">

對(duì)于如何減少程序的bug,鄧宏杰給出了一些建議,他指出系統(tǒng)運(yùn)行中應(yīng)考慮的超范圍管理參數(shù)有:

1．物理參數(shù)。這些參數(shù)主要是系統(tǒng)的輸入?yún)?shù),它包括激勵(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)或非正常回應(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(zhǎng)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。如E2PROM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(guò)程參數(shù)。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(wèn)題

鄧宏杰指出:防止干擾最有效的方法是去除干擾源、隔斷干擾路徑,但往往很難做到,所以只能看單片機(jī)抗干擾能力夠不夠強(qiáng)了。單片機(jī)干擾最常見(jiàn)的現(xiàn)象就是復(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(lái)判斷復(fù)位原因；另外你也可以自己在RAM中埋一些標(biāo)志。在每次程序復(fù)位時(shí),通過(guò)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(jué)到程序被重新復(fù)位過(guò)。

四、 如何測(cè)試單片機(jī)系統(tǒng)的可靠性

有讀者希望了解用用什么方法來(lái)測(cè)試單片機(jī)系統(tǒng)的可靠性,鄧宏杰指出:“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)試軟件是否寫的正確完整。

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(kāi)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(zhǎng)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。可以使用各種干擾模擬器來(lái)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。

鄧宏杰強(qiáng)調(diào):“還可以模擬人為使用中,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。用大功率電鉆靠近單片機(jī)系統(tǒng)工作,由此測(cè)試抗電磁干擾能力等。”

欲了解更詳細(xì)的討論信息,請(qǐng)登陸。

作者:張國(guó)斌