淺談單片機程序結構

在學C++時對對單片機程序有一些新的想法。

在《單片機用定時器分配任務程序結構總結》里面，把整個系統分為兩個進程：主函數和主函數調用的所有函數，這是主進程;還有中斷觸發的一個進程。

各種中斷的到來會立刻讓主進程相關數據入棧保存，然后開始一段新的代碼，執行完成后再從堆棧中讀取數據返回原來的地方繼續執行，這種切換方式其實就和操作系統的各個進程間切換是一模一樣的。所以把它們說成是兩個進程確實非常貼切。

現在，在主進程中進一步把函數分為兩類：實現算法和邏輯功能的函數，以及公共函數。

先看下面這幅圖吧(取自譚浩強C++程序設計P227)

這里面所有函數都是由主函數調用的，屬于主進程，并且列出來的所有函數都體現了算法，也就是用于構成邏輯結構。

例如在函數1里面想進入函數2，不是直接調用函數2，而是先返回函數1，再由主循環分配到函數2。

這種程序結構特別適合于多種“界面”的功能，比如電子鐘里面的時鐘顯示界面和設置界面，就是兩個函數，進去了之后就執行這個函數的特定的功能。再比如DYS388的顯示方式，有16位全彩顯示和7色顯示兩種模式，這兩種顯示模式就是兩個函數，進入某一種顯示模式后就會以那種顯示模式特定的顯示方式進行顯示。一般情況下，主進程不會停留在主循環里，而是偶爾退出到主循環重新分配下一個將要進入的函數。

這些函數之間有一些公共變量，也有一些于函數對應的用于完成特定功能的變量。比如DYS388中16位刷新函數和7色刷新函數都對應一段自己的顯存，這些顯存是有特定用處的，一般其它函數不會使用(但確實是公共變量，是可以被使用的);也有一些變量作用就是被各個函數使用，甚至用于函數間通信，輔助完成這些函數之間的邏輯結構的構建，比如DYS388中的界面標志變量DispMode，這個標志變量就指明了當前工作于那種刷新方式，任何函數(包括中斷進程中的函數)都可以通過改變此變量來切換顯示模式。

而今天我要說的不只是這些，上面說的是變量，有些變量對應特定的函數使用，有些變量可以被所有函數使用。

與之對應的還有函數，圖中畫出的函數都是所謂的“界面函數”(自己起的名字哈)，用于完成某一特定任務的函數，一般進入這個函數后主進程就會停在里面，當達到特殊目的后返回。而這些“界面函數”也會不斷地調用其它函數完成功能，比如延時等。

這些被界面函數調用的函數把它們稱作“工具函數”。這些功能函數中有一些是公用的，比如延時函數，很多地方都會用到。而也有一些是某一個界面函數才會用到的，用于完成這個特殊功能的函數，比如DYS388中的一行的掃描程序，16位顯示函數不斷調用行掃描函數從而完成整屏的刷新。

這樣，這些所謂的“工具函數”就和變量對應起來了。整體的程序框架是由各個“界面函數”和少數關鍵的全局變量構建起來的。為這個框架服務的還有其它一些變量和工具函數，有些變量為特定的界面函數服務，有些則可為所有函數使用;有些工具函數為特定的界面函數調用，有些工具函數則可被所有的界面函數調用。

到此還沒有結束，上面只考慮了主進程，而中斷也會開辟一條進程，這個進程中也可能會有類似主進程的結構,雖然在實際使用中單片機中斷程序一般比較簡單，不會有太復雜的結構，因為中斷處理程序退出后，里面的局部變量不會想主進程那樣被保存下來，中斷處理程序只能靠全局變量進行記憶。However，中斷處理程序毫無疑問地可以使用上面定義的所有全局變量和函數。

在這里我想說的是，當一個進程調用另一個進程會使用的函數(函數A)時一定要小心，因為這個進程是由中斷開辟的(至少在單片機里面是)，而這個中斷可能正是從將要調用的函數A中跳出來的，即使不是從即將調用的函數A中跳出(假設從函數B中跳出)，也可能函數A會調用函數B。

這些都會導致單片機死機的，編譯時也應該會有警告的。

總結一下，這篇文章主要想說如下內容：

整個主進程的框架是由“界面函數”和一些關鍵的全局變量構成的。有其它的變量和函數為它們服務，有些變量和函數是為了輔助某一個界面函數完成特殊功能，其它函數一般不會用到;也有些變量和函數位全局服務的，完成一些通用的功能。

除主進程外，由中斷開辟的另一道進程也可能會有為自己服務的變量和函數，當然也可以調用主進程中的變量和函數，利用他們為自己服務，或者用于跟主進程通信。而在中斷進程調用主進程的函數時一定要注意一個原則：不要讓調用的函數調用到被中斷的函數。必要時可以為中斷進程單獨寫一個服務函數，函數內容可能跟主進程中的某個函數一模一樣，但這樣可以避免上述問題。