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標(biāo)題: 從單片機(jī)初學(xué)者邁向單片機(jī)工程師 [打印本頁(yè)]

作者: admin 時(shí)間: 2013-6-10 00:24
標(biāo)題: 從單片機(jī)初學(xué)者邁向單片機(jī)工程師
  這個(gè)我從別處貼來(lái)51hei的。寫(xiě)的非常的好。我們用學(xué)單片機(jī)不要停在演示的基礎(chǔ)上。只能讓單片機(jī)完成局部事。這樣我們永遠(yuǎn)不會(huì)走出流水燈地獄！！！

學(xué)習(xí)單片機(jī)也已經(jīng)有幾年了，藉此機(jī)會(huì)和大家聊一下我學(xué)習(xí)過(guò)程中的一些經(jīng)歷和想法吧。也感謝一線工人提供了這個(gè)機(jī)會(huì)。
幾年前，和眾多初學(xué)者一樣，我接觸到了單片機(jī)，立刻被其神奇的功能所吸引，從此不能自拔。很多個(gè)日夜就這樣陪伴著它度過(guò)了。期間也遇到過(guò)非常多的問(wèn)題，也一度被這些問(wèn)題所困惑……等到回過(guò)頭來(lái)，看到自己曾經(jīng)走過(guò)的路，唏噓不已。經(jīng)常混跡于論壇里，也看到了很多初學(xué)者發(fā)的求助帖子，看到他們走在自己曾走過(guò)的彎路上，忽然想到了自己的那段日子，心里竟然莫名的沖動(dòng)，凡此總總，我總是盡自己所能去回帖。很多時(shí)候，都想寫(xiě)一點(diǎn)什么東西出來(lái)，希望對(duì)廣大的初學(xué)者有一點(diǎn)點(diǎn)幫助。但總是不知從何處寫(xiě)起。今天借一線工人的臺(tái)，唱一唱我的戲。“賣(mài)弄”也好，“吹噓”也罷，我只是想認(rèn)真的寫(xiě)寫(xiě)我這一路走來(lái)歷經(jīng)的總總，把其中值得注意，以及經(jīng)驗(yàn)的地方寫(xiě)出來(lái)，權(quán)當(dāng)是我對(duì)自己的一個(gè)總結(jié)吧。而作為看官的你，如果看到了我的錯(cuò)誤，還請(qǐng)一定指正，這樣對(duì)我以及其它讀者都有幫助，而至于你如果從中能夠收獲到些許，那便是我最大的欣慰了。姑妄言之，姑妄聽(tīng)之。  一路學(xué)習(xí)過(guò)來(lái)的過(guò)程中，幫助最大之一無(wú)疑來(lái)自于網(wǎng)絡(luò)了。很多時(shí)候，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，我們都可以獲取到所需要的學(xué)習(xí)資料。但是，隨著我們學(xué)習(xí)的深入，我們會(huì)慢慢發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)提供的東西是有限度的，好像大部分的資料都差不多，或者說(shuō)是適合大部分的初學(xué)者所需，而當(dāng)我們想更進(jìn)一步提高時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)能夠獲取到的資料越來(lái)越少，相信各位也會(huì)有同感，鋪天蓋地的單片機(jī)資料中大部分不是流水燈就是LED，液晶，而且也只是僅僅作功能性的演示。于是有些人選擇了放棄，或者是轉(zhuǎn)移到其他興趣上面去了，而只有少部分人選擇了繼續(xù)摸索下去，結(jié)合市面上的書(shū)籍，然后在網(wǎng)絡(luò)上鍥而不舍的搜集資料，再?gòu)呐Ｈ说闹谎云Z(yǔ)中去體會(huì)，不斷動(dòng)手實(shí)踐，慢慢的，也摸索出來(lái)了自己的一條路子。當(dāng)然這個(gè)過(guò)程必然是艱辛的，而他學(xué)會(huì)了之后也不會(huì)在網(wǎng)絡(luò)上輕易分享自己的學(xué)習(xí)成果。如此惡性循環(huán)下去，也就不難理解為什么初級(jí)的學(xué)習(xí)資料滿天飛，而深入一點(diǎn)的學(xué)習(xí)資料卻很少的原因了。相較于其他領(lǐng)域，單片機(jī)技術(shù)的封鎖更加容易。盡管已經(jīng)問(wèn)世了很多年了，有價(jià)值的資料還是相當(dāng)?shù)那啡保蟛糠值馁Y料都是止于入門(mén)階段或者是簡(jiǎn)單的演示實(shí)驗(yàn)。但是在實(shí)際工程應(yīng)用中卻是另外一回事。有能力的高手無(wú)暇或者是不愿公開(kāi)自己的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。
很多時(shí)候，我也很困惑，看到國(guó)外愛(ài)好者毫不保留的在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布自己的作品，我忽然感覺(jué)到一絲絲的悲哀。也許，我們真的該轉(zhuǎn)變一下思路了，幫助別人，其實(shí)也是在幫助自己。啰啰嗦嗦的說(shuō)了這么多，相信大家能夠明白說(shuō)的是什么意思。在接下來(lái)的一段日子里，我將會(huì)結(jié)合電子工程師之家舉辦的主題周活動(dòng)寫(xiě)一點(diǎn)自己的想法。盡可能從實(shí)用的角度去講述。希望能夠幫助更多的初學(xué)者更上一層樓。而關(guān)于這個(gè)主題周的最大主題我想了這樣的一個(gè)名字“從單片機(jī)初學(xué)者邁向單片機(jī)工程師”。名字挺大挺響亮，給我的壓力也挺大的，但我會(huì)努力，爭(zhēng)取使這樣的一系列文章能夠帶給大家一點(diǎn)幫助，而不是看后大跌眼鏡。這樣的一系列文章主要的對(duì)象是初學(xué)者，以及想從初學(xué)者更進(jìn)一步提高的讀者。而至于老手，以及那些牛XX的人，希望能夠給我們這些初學(xué)者更多的一些指點(diǎn)哈~@_@

我們首先來(lái)看第一章節(jié)

從這一章開(kāi)始，我們開(kāi)始邁入單片機(jī)的世界。在我們開(kāi)始這一章具體的學(xué)習(xí)之前，有必要給大家先說(shuō)明一下。在以后的系列文章中，我們將以51內(nèi)核的單片機(jī)為載體，C語(yǔ)言為編程語(yǔ)言，開(kāi)發(fā)環(huán)境為KEIL uv3。至于為什么選用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，好處不言而喻，開(kāi)發(fā)速度快，效率高，代碼可復(fù)用率高，結(jié)構(gòu)清晰，尤其是在大型的程序中，而且隨著編譯器的不斷升級(jí)，其編譯后的代碼大小與匯編語(yǔ)言的差距越來(lái)越小。而關(guān)于C語(yǔ)言和匯編之爭(zhēng)，就像那個(gè)啥，每隔一段時(shí)間總會(huì)有人挑起這個(gè)話題，如果你感興趣，可以到網(wǎng)上搜索相關(guān)的帖子自行閱讀。不是說(shuō)匯編不重要，在很多對(duì)時(shí)序要求非常高的場(chǎng)合，需要利用匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言混合編程才能夠滿足系統(tǒng)的需求。在我們學(xué)習(xí)掌握C語(yǔ)言的同時(shí)，也還需要利用閑余的時(shí)間去學(xué)習(xí)了解匯編語(yǔ)言。

1.從點(diǎn)亮LED(發(fā)光二極管)開(kāi)始
在市面上眾多的單片機(jī)學(xué)習(xí)資料中，最基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)無(wú)疑于點(diǎn)亮LED了，即控制單片機(jī)的I/O的電平的變化。
如同如下實(shí)例代碼一般

void main(void)
{
LedInit() ;
While(1)
{
      LED = ON ;
      DelayMs(500) ;
      LED = OFF ;
      DelayMs(500) ;
}
}

程序很簡(jiǎn)單，從它的結(jié)構(gòu)可以看出，LED先點(diǎn)亮500MS，然后熄滅500MS，如此循環(huán)下去，形成的效果就是LED以1HZ的頻率進(jìn)行閃爍。下面讓我們分析上面的程序有沒(méi)有什么問(wèn)題。
看來(lái)看出，好像很正常的啊，能有什么問(wèn)題呢？這個(gè)時(shí)候我們應(yīng)該換一個(gè)思路去想了。試想，整個(gè)程序除了控制LED = ON ； LED = OFF；這兩條語(yǔ)句外，其余的時(shí)間，全消耗在了DelayMs(500)這兩個(gè)函數(shù)上。而在實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中是沒(méi)有哪個(gè)系統(tǒng)只閃爍一只LED就其它什么事情都不做了的。因此，在這里我們要想辦法，把CPU解放出來(lái)，讓它不要白白浪費(fèi)500MS的延時(shí)等待時(shí)間。寧可讓它一遍又一遍的掃描看有哪些任務(wù)需要執(zhí)行，也不要讓它停留在某個(gè)地方空轉(zhuǎn)消耗CPU時(shí)間。

從上面我們可以總結(jié)出
(1) 無(wú)論什么時(shí)候我們都要以實(shí)際應(yīng)用的角度去考慮程序的編寫(xiě)。
(2) 無(wú)論什么時(shí)候都不要讓CPU白白浪費(fèi)等待，尤其是延時(shí)(超過(guò)1MS)這樣的地方。

下面讓我們從另外一個(gè)角度來(lái)考慮如何點(diǎn)亮一顆LED。
先看看我們的硬件結(jié)構(gòu)是什么樣子的。

我手上的單片機(jī)板子是電子工程師之家的開(kāi)發(fā)的學(xué)習(xí)板。就以它的實(shí)際硬件連接圖來(lái)分析吧。如下圖所示

一般的LED的正常發(fā)光電流為10~20MA而低電流LED的工作電流在2mA以下（亮度與普通發(fā)光管相同）。在上圖中我們可知，當(dāng)Q1~Q8引腳上面的電平為低電平時(shí)，LED發(fā)光。通過(guò)LED的電流約為（VCC - Vd）/ RA2 。其中Vd為L(zhǎng)ED導(dǎo)通后的壓降，約為1.7V左右。這個(gè)導(dǎo)通壓降根據(jù)LED顏色的不同，以及工作電流的大小的不同，會(huì)有一定的差別。下面一些參數(shù)是網(wǎng)上有人測(cè)出來(lái)的，供大家參考。
紅色的壓降為1.82-1.88V，電流5-8mA，
綠色的壓降為1.75-1.82V，電流3-5mA，
橙色的壓降為1.7-1.8V，電流3-5mA
蘭色的壓降為3.1-3.3V，電流8-10mA，
白色的壓降為3-3.2V，電流10-15mA，
(供電電壓5V，LED直徑為5mm)

74HC573真值表如下：

  通過(guò)這個(gè)真值表我們可以看出。當(dāng)OutputEnable引腳接低電平的時(shí)候，并且LatchEnable引腳為高電平的時(shí)候，Q端電平與D端電平相同。結(jié)合我們的LED硬件連接圖可以知道LED_CS端為高電平時(shí)候，P0口電平的變化即Q端的電平的變化，進(jìn)而引起LED的亮滅變化。由于單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力有限，在此，74HC573的主要作用就是起一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)的作用。需要注意的是，通過(guò)74HC573的最大電流是有限制的，否則可能會(huì)燒壞74HC573這個(gè)芯片。


上面這個(gè)圖是從74HC573的DATASHEET中截取出來(lái)的，從上可以看出，每個(gè)引腳允許通過(guò)的最大電流為35mA 整個(gè)芯片允許通過(guò)的最大電流為75mA。在我們?cè)O(shè)計(jì)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路時(shí)候，這些參數(shù)是相當(dāng)重要的，而且是最容易被初學(xué)者所忽略的地方。同時(shí)在設(shè)計(jì)的時(shí)候，要留出一定量的余量出來(lái)，不能說(shuō)單個(gè)引腳允許通過(guò)的電流為35mA，你就設(shè)計(jì)為35mA，這個(gè)時(shí)候你應(yīng)該把設(shè)計(jì)的上限值定在20mA左右才能保證能夠穩(wěn)定的工作。
（設(shè)計(jì)相應(yīng)驅(qū)動(dòng)電路時(shí)候，應(yīng)該仔細(xì)閱讀芯片的數(shù)據(jù)手冊(cè)，了解每個(gè)引腳的驅(qū)動(dòng)能力，以及整個(gè)芯片的驅(qū)動(dòng)能力）

了解了相應(yīng)的硬件后，我們?cè)賮?lái)編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)程序。
首先定義LED的接口
#define LED  P0
      然后為亮滅常數(shù)定義一個(gè)宏，由硬件連接圖可以，當(dāng)P0輸出為低電平時(shí)候LED亮，P0輸出為高電平時(shí)，LED熄滅。
#define LED_ON() LED = 0x00  //所有LED亮
#define LED_OFF() LED = 0xff  //所有LED熄滅
下面到了重點(diǎn)了，究竟該如何釋放CPU，避免其做延時(shí)空等待這樣的事情呢。很簡(jiǎn)單，我們?yōu)橄到y(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)1MS的時(shí)標(biāo)。假定LED需要亮500MS，熄滅500MS，那么我們可以對(duì)這個(gè)1MS的時(shí)標(biāo)進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)這個(gè)計(jì)數(shù)值達(dá)到500時(shí)候，清零該計(jì)數(shù)值，同時(shí)把LED的狀態(tài)改變。
unsigned int g_u16LedTimeCount = 0 ; //LED計(jì)數(shù)器
unsigned char g_u8LedState = 0 ;    //LED狀態(tài)標(biāo)志, 0表示亮，1表示熄滅

void LedProcess(void)
{
if(0 == g_u8LedState)  //如果LED的狀態(tài)為亮，則點(diǎn)亮LED
{
      LED_ON() ;
}
else             //否則熄滅LED
{
      LED_OFF() ;
}
}

void LedStateChange(void)
{
if(g_bSystemTime1Ms)          //系統(tǒng)1MS時(shí)標(biāo)到
  {
      g_bSystemTime1Ms = 0 ;
      g_u16LedTimeCount++ ;    //LED計(jì)數(shù)器加一
if(g_u16LedTimeCount >= 500)  //計(jì)數(shù)達(dá)到500,即500MS到了,改變LED的狀態(tài)。
{
         g_u16LedTimeCount = 0 ;
         g_u8LedState  = ! g_u8LedState ;
   }
}
}

上面有一個(gè)變量沒(méi)有提到，就是g_bSystemTime1Ms 。這個(gè)變量可以定義為位變量或者是其它變量，在我們的定時(shí)器中斷函數(shù)中對(duì)其置位，其它函數(shù)使用該變量后，應(yīng)該對(duì)其復(fù)位(清0) 。
我們的主函數(shù)就可以寫(xiě)成如下形式(示意代碼)
void main(void)
{
while(1)
{
      LedProcess() ;
      LedStateChange() ;
}
}

因?yàn)長(zhǎng)ED的亮或者滅依賴于LED狀態(tài)變量(g_u8LedState)的改變，而狀態(tài)變量的改變，又依賴于LED計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值(g_u16LedTimeCount ，只有計(jì)數(shù)值達(dá)到一定后，狀態(tài)變量才改變)所以，兩個(gè)函數(shù)都沒(méi)有堵塞CPU的地方。讓我們來(lái)從頭到尾分析一遍整個(gè)程序的流程。

程序首先執(zhí)行LedProcess() ;函數(shù)
因?yàn)間_u8LedState 的初始值為0 (見(jiàn)定義，對(duì)于全局變量，在定義的時(shí)候最好給其一個(gè)確定的值)所以LED被點(diǎn)亮，然后退出LedStateChange()函數(shù)，執(zhí)行下一個(gè)函數(shù)LedStateChange()
在函數(shù)LedStateChange()內(nèi)部首先判斷1MS的系統(tǒng)時(shí)標(biāo)是否到了，如果沒(méi)有到就直接退出函數(shù)，如果到了，就把時(shí)標(biāo)清0以便下一個(gè)時(shí)標(biāo)消息的到來(lái)，同時(shí)對(duì)LED計(jì)數(shù)器加一，然后再判斷LED計(jì)數(shù)器是否到達(dá)我們預(yù)先想要的值500，如果沒(méi)有，則退出函數(shù)，如果有，對(duì)計(jì)數(shù)器清0，以便下次重新計(jì)數(shù)，同時(shí)把LED狀態(tài)變量取反，然后退出函數(shù)。
由上面整個(gè)流程可以知道，CPU所做的事情，就是對(duì)一些計(jì)數(shù)器加一，然后根據(jù)條件改變狀態(tài)，再根據(jù)這個(gè)狀態(tài)來(lái)決定是否點(diǎn)亮LED。這些函數(shù)執(zhí)行所花的時(shí)間都是相當(dāng)短的，如果主程序中還有其它函數(shù)，則CPU會(huì)順次往下執(zhí)行下去。對(duì)于其它的函數(shù)(如果有的話)也要采取同樣的措施，保證其不堵塞CPU，如果全部基于這種方法設(shè)計(jì)，那么對(duì)于不是非常龐大的系統(tǒng)，我們的系統(tǒng)依舊可以保證多個(gè)任務(wù)(多個(gè)函數(shù))同時(shí)執(zhí)行。系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性得到了一定的保證，從宏觀上看來(lái)，就是多個(gè)任務(wù)并發(fā)執(zhí)行。

好了，這一章就到此為止，讓我們總結(jié)一下，究竟有哪些需要注意的吧。

(1) 無(wú)論什么時(shí)候我們都要以實(shí)際應(yīng)用的角度去考慮程序的編寫(xiě)。
(2) 無(wú)論什么時(shí)候都不要讓CPU白白浪費(fèi)等待，尤其是延時(shí)(超過(guò)1MS)這樣的地方。
(3) 設(shè)計(jì)相應(yīng)驅(qū)動(dòng)電路時(shí)候，應(yīng)該仔細(xì)閱讀芯片的數(shù)據(jù)手冊(cè)，了解每個(gè)引腳的驅(qū)動(dòng)能力，
      以及整個(gè)芯片的驅(qū)動(dòng)能力
(4) 最重要的是，如何去釋放CPU(參考本章的例子)，這是寫(xiě)出合格程序的基礎(chǔ)。

附完整程序代碼(基于51hei單片機(jī)開(kāi)發(fā)板)

#include<reg52.h>

sbit LED_SEG  = P1^4;  //數(shù)碼管段選
sbit LED_DIG  = P1^5;  //數(shù)碼管位選
sbit LED_CS11 = P1^6;  //led控制位
sbit ir=P1^7;
#define LED P0          //定義LED接口
bit  g_bSystemTime1Ms = 0 ;             // 1MS系統(tǒng)時(shí)標(biāo)
unsigned int  g_u16LedTimeCount = 0 ; //LED計(jì)數(shù)器
unsigned char g_u8LedState = 0 ;    //LED狀態(tài)標(biāo)志, 0表示亮，1表示熄滅

#define LED_ON()    LED = 0x00 ;  //所有LED亮
#define LED_OFF() LED = 0xff ;  //所有LED熄滅

void Timer0Init(void)
{
TMOD &= 0xf0 ;
TMOD |= 0x01 ;    //定時(shí)器0工作方式1
TH0  = 0xfc ;    //定時(shí)器初始值
TL0  =  0x66 ;
TR0  = 1 ;
ET0  = 1 ;
}
void LedProcess(void)
{
if(0 == g_u8LedState)  //如果LED的狀態(tài)為亮，則點(diǎn)亮LED
{
      LED_ON() ;
}
else             //否則熄滅LED
{
      LED_OFF() ;
}
}

void LedStateChange(void)
{
if(g_bSystemTime1Ms)          //系統(tǒng)1MS時(shí)標(biāo)到
  {
         g_bSystemTime1Ms = 0 ;
         g_u16LedTimeCount++ ;    //LED計(jì)數(shù)器加一
   if(g_u16LedTimeCount >= 500)  //計(jì)數(shù)達(dá)到500,即500MS到了,改變LED的狀態(tài)。
   {
   g_u16LedTimeCount = 0 ;
   g_u8LedState  = ! g_u8LedState ;
      }
}
}

void main(void)
{
Timer0Init() ;
EA = 1 ;
                  LED_CS11 = 1 ; //74HC595輸出允許
LED_SEG = 0 ;  //數(shù)碼管段選和位選禁止(因?yàn)樗鼈兒蚅ED共用P0口)
LED_DIG = 0 ;
while(1)
{
      LedProcess() ;
      LedStateChange() ;
}
}

void Time0Isr(void) interrupt 1
{
TH0  = 0xfc ;          //定時(shí)器重新賦初值
TL0  =  0x66 ;
g_bSystemTime1Ms = 1 ; //1MS時(shí)標(biāo)標(biāo)志位置位
}

                                             第三章----模塊化編程初識(shí)

   好的開(kāi)始是成功的一半
  通過(guò)上一章的學(xué)習(xí)，我想你已經(jīng)掌握了如何在程序中釋放CPU了。希望能夠繼續(xù)堅(jiān)持下去。一個(gè)良好的開(kāi)始是成功的一半。我們今天所做的一切都是為了在單片機(jī)編程上做的更好。
在談?wù)摻裉斓闹黝}之前，先說(shuō)下我以前的一些經(jīng)歷。在剛開(kāi)始接觸到C語(yǔ)言程序的時(shí)候，由于學(xué)習(xí)內(nèi)容所限，寫(xiě)的程序都不是很大，一般也就幾百行而矣。所以所有的程序都完成在一個(gè)源文件里面。記得那時(shí)候大一參加學(xué)校里的一個(gè)電子設(shè)計(jì)大賽，調(diào)試了一個(gè)多星期，所有程序加起來(lái)大概將近1000行，長(zhǎng)長(zhǎng)的一個(gè)文件，從上瀏覽下來(lái)都要好半天。出了錯(cuò)誤簡(jiǎn)單的語(yǔ)法錯(cuò)誤還好定位，其它一些錯(cuò)誤，往往找半天才找的到。那個(gè)時(shí)候開(kāi)始知道了模塊化編程這個(gè)東西，也嘗試著開(kāi)始把程序分模塊編寫(xiě)。最開(kāi)始是把相同功能的一些函數(shù)(譬如1602液晶的驅(qū)動(dòng))全部寫(xiě)在一個(gè)頭文件(.h)文件里面，然后需要調(diào)用的地方包含進(jìn)去，但是很快發(fā)現(xiàn)這種方法有其局限性，很容易犯重復(fù)包含的錯(cuò)誤。
而且調(diào)用起來(lái)也很不方便。很快暑假的電子設(shè)計(jì)大賽來(lái)臨了，學(xué)校對(duì)我們的單片機(jī)軟件編程進(jìn)行了一些培訓(xùn)。由于學(xué)校歷年來(lái)參加國(guó)賽和省賽，因此積累了一定數(shù)量的驅(qū)動(dòng)模塊，那些日子，老師每天都會(huì)布置一定量的任務(wù)，讓我們用這些模塊組合起來(lái)，完成一定功能。而正是那些日子模塊化編程的培訓(xùn)，使我對(duì)于模塊化編程有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。并且程序規(guī)范也開(kāi)始慢慢注意起來(lái)。此后的日子，無(wú)論程序的大小，均采用模塊化編程的方式去編寫(xiě)。很長(zhǎng)一段時(shí)間以來(lái)，一直有單片機(jī)愛(ài)好者在QQ上和我一起交流。有時(shí)候，他們會(huì)發(fā)過(guò)來(lái)一些有問(wèn)題的程序源文件，讓我?guī)兔π薷囊幌隆Ｍ瑯邮情L(zhǎng)長(zhǎng)的一個(gè)文件，而且命名極不規(guī)范，從頭看下來(lái)，著實(shí)是痛苦，說(shuō)實(shí)話，還真不如我重新給他們寫(xiě)一個(gè)更快一些，此話到不假，因?yàn)槭诸^積累了一定量的模塊，在完成一個(gè)新的系統(tǒng)時(shí)候，只需要根據(jù)上層功能需求，在底層模塊的支持下，可以很快方便的完成。而不需要從頭到尾再一磚一瓦的重新編寫(xiě)。藉此，也可以看出模塊化編程的一個(gè)好處，就是可重復(fù)利用率高。下面讓我們揭開(kāi)模塊化神秘面紗，一窺其真面目。
C語(yǔ)言源文件 *.c
      提到C語(yǔ)言源文件，大家都不會(huì)陌生。因?yàn)槲覀兤匠?xiě)的程序代碼幾乎都在這個(gè)XX.C文件里面。編譯器也是以此文件來(lái)進(jìn)行編譯并生成相應(yīng)的目標(biāo)文件。作為模塊化編程的組成基礎(chǔ)，我們所要實(shí)現(xiàn)的所有功能的源代碼均在這個(gè)文件里。理想的模塊化應(yīng)該可以看成是一個(gè)黑盒子。即我們只關(guān)心模塊提供的功能，而不管模塊內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。好比我們買(mǎi)了一部手機(jī)，我們只需要會(huì)用手機(jī)提供的功能即可，不需要知曉它是如何把短信發(fā)出去的，如何響應(yīng)我們按鍵的輸入，這些過(guò)程對(duì)我們用戶而言，就是是一個(gè)黑盒子。
在大規(guī)模程序開(kāi)發(fā)中，一個(gè)程序由很多個(gè)模塊組成，很可能，這些模塊的編寫(xiě)任務(wù)被分配到不同的人。而你在編寫(xiě)這個(gè)模塊的時(shí)候很可能就需要利用到別人寫(xiě)好的模塊的借口，這個(gè)時(shí)候我們關(guān)心的是，它的模塊實(shí)現(xiàn)了什么樣的接口，我該如何去調(diào)用，至于模塊內(nèi)部是如何組織的，對(duì)于我而言，無(wú)需過(guò)多關(guān)注。而追求接口的單一性，把不需要的細(xì)節(jié)盡可能對(duì)外部屏蔽起來(lái)，正是我們所需要注意的地方。
C語(yǔ)言頭文件 *.h
      談及到模塊化編程，必然會(huì)涉及到多文件編譯，也就是工程編譯。在這樣的一個(gè)系統(tǒng)中，往往會(huì)有多個(gè)C文件，而且每個(gè)C文件的作用不盡相同。在我們的C文件中，由于需要對(duì)外提供接口，因此必須有一些函數(shù)或者是變量提供給外部其它文件進(jìn)行調(diào)用。
假設(shè)我們有一個(gè)LCD.C文件，其提供最基本的LCD的驅(qū)動(dòng)函數(shù)
LcdPutChar(char cNewValue) ;  //在當(dāng)前位置輸出一個(gè)字符
而在我們的另外一個(gè)文件中需要調(diào)用此函數(shù)，那么我們?cè)撊绾巫瞿兀?
頭文件的作用正是在此。可以稱其為一份接口描述文件。其文件內(nèi)部不應(yīng)該包含任何實(shí)質(zhì)性的函數(shù)代碼。我們可以把這個(gè)頭文件理解成為一份說(shuō)明書(shū)，說(shuō)明的內(nèi)容就是我們的模塊對(duì)外提供的接口函數(shù)或者是接口變量。同時(shí)該文件也包含了一些很重要的宏定義以及一些結(jié)構(gòu)體的信息，離開(kāi)了這些信息，很可能就無(wú)法正常使用接口函數(shù)或者是接口變量。但是總的原則是：不該讓外界知道的信息就不應(yīng)該出現(xiàn)在頭文件里，而外界調(diào)用模塊內(nèi)接口函數(shù)或者是接口變量所必須的信息就一定要出現(xiàn)在頭文件里，否則，外界就無(wú)法正確的調(diào)用我們提供的接口功能。因而為了讓外部函數(shù)或者文件調(diào)用我們提供的接口功能，就必須包含我們提供的這個(gè)接口描述文件----即頭文件。同時(shí)，我們自身模塊也需要包含這份模塊頭文件(因?yàn)槠浒四K源文件中所需要的宏定義或者是結(jié)構(gòu)體)，好比我們平常所用的文件都是一式三份一樣，模塊本身也需要包含這個(gè)頭文件。
下面我們來(lái)定義這個(gè)頭文件，一般來(lái)說(shuō)，頭文件的名字應(yīng)該與源文件的名字保持一致，這樣我們便可以清晰的知道哪個(gè)頭文件是哪個(gè)源文件的描述。
      于是便得到了LCD.C的頭文件LCD.h 其內(nèi)容如下。
      #ifndef _LCD_H_
            #define    _LCD_H_
            extern LcdPutChar(char cNewValue) ;
            #endif

這與我們?cè)谠次募卸x函數(shù)時(shí)有點(diǎn)類似。不同的是，在其前面添加了extern 修飾符表明其是一個(gè)外部函數(shù)，可以被外部其它模塊進(jìn)行調(diào)用。
      #ifndef    _LCD_H_
            #define    _LCD_H_
            #endif

            這個(gè)幾條條件編譯和宏定義是為了防止重復(fù)包含。假如有兩個(gè)不同源文件需要調(diào)用LcdPutChar(char cNewValue)這個(gè)函數(shù)，他們分別都通過(guò)#include “Lcd.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(méi)有定義過(guò) _LCD_H_ 因此 #ifndef _LCD_H_ 條件成立，于是定義_LCD_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_LCD_H_定義過(guò)了。因此#ifndef _LCD_H_ 不成立，整個(gè)頭文件內(nèi)容就沒(méi)有被包含。假設(shè)沒(méi)有這樣的條件編譯語(yǔ)句，那么兩個(gè)文件都包含了extern  LcdPutChar(char cNewValue) ; 就會(huì)引起重復(fù)包含的錯(cuò)誤。
不得不說(shuō)的typedef
      很多朋友似乎了習(xí)慣程序中利用如下語(yǔ)句來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)類型進(jìn)行定義
#define uint  unsigned int
      #define uchar  unsigned char
然后在定義變量的時(shí)候直接這樣使用
  uint  g_nTimeCounter = 0 ;
不可否認(rèn)，這樣確實(shí)很方便，而且對(duì)于移植起來(lái)也有一定的方便性。但是考慮下面這種情況你還會(huì) 這么認(rèn)為嗎？
  #define PINT unsigned int *  //定義unsigned int 指針類型
  PINT  g_npTimeCounter, g_npTimeState ;
   那么你到底是定義了兩個(gè)unsigned int 型的指針變量，還是一個(gè)指針變量，一個(gè)整形變量呢？而你的初衷又是什么呢，想定義兩個(gè)unsigned int 型的指針變量嗎？如果是這樣，那么估計(jì)過(guò)不久就會(huì)到處抓狂找錯(cuò)誤了。
慶幸的是C語(yǔ)言已經(jīng)為我們考慮到了這一點(diǎn)。typedef 正是為此而生。為了給變量起一個(gè)別名我們可以用如下的語(yǔ)句
typedef  unsigned  int uint16 ; //給指向無(wú)符號(hào)整形變量起一個(gè)別名 uint16
   typedef  unsigned  int  * puint16 ;  //給指向無(wú)符號(hào)整形變量指針起一個(gè)別名 puint16
在我們定義變量時(shí)候便可以這樣定義了：

  uint16 g_nTimeCounter  =  0 ;  //定義一個(gè)無(wú)符號(hào)的整形變量
  puint16  g_npTimeCounter  ; //定義一個(gè)無(wú)符號(hào)的整形變量的指針
  在我們使用51單片機(jī)的C語(yǔ)言編程的時(shí)候，整形變量的范圍是16位，而在基于32的微處理下的整形變量是32位。倘若我們?cè)?位單片機(jī)下編寫(xiě)的一些代碼想要移植到32位的處理器上，那么很可能我們就需要在源文件中到處修改變量的類型定義。這是一件龐大的工作，為了考慮程序的可移植性，在一開(kāi)始，我們就應(yīng)該養(yǎng)成良好的習(xí)慣，用變量的別名進(jìn)行定義。
如在8位單片機(jī)的平臺(tái)下，有如下一個(gè)變量定義
uint16 g_nTimeCounter  =  0 ;
      如果移植32單片機(jī)的平臺(tái)下，想要其的范圍依舊為16位。
可以直接修改uint16 的定義，即
typedef  unsigned  short  int uint16 ;
      這樣就可以了，而不需要到源文件處處尋找并修改。

將常用的數(shù)據(jù)類型全部采用此種方法定義，形成一個(gè)頭文件，便于我們以后編程直接調(diào)用。
文件名 MacroAndConst.h
其內(nèi)容如下：
#ifndef _MACRO_AND_CONST_H_
#define _MACRO_AND_CONST_H_

typedef unsigned int uint16;
typedef unsigned int UINT;
typedef unsigned int uint;
typedef unsigned int UINT16;
typedef unsigned int WORD;
typedef unsigned int word;
typedef    int       int16;
typedef    int       INT16;
typedef unsigned long  uint32;

typedef unsigned long    UINT32;
typedef unsigned long DWORD;
typedef unsigned long dword;
typedef long          int32;
typedef long          INT32;
typedef signed  char    int8;
typedef signed  char    INT8;
typedef unsigned char    byte;
typedef unsigned char    BYTE;
typedef unsigned char    uchar;
typedef unsigned char    UINT8;
typedef unsigned char uint8;
typedef unsigned char BOOL;

#endif

至此，似乎我們對(duì)于源文件和頭文件的分工以及模塊化編程有那么一點(diǎn)概念了。那么讓我們趁熱打鐵，將上一章的我們編寫(xiě)的LED閃爍函數(shù)進(jìn)行模塊劃分并重新組織進(jìn)行編譯。

在上一章中我們主要完成的功能是P0口所驅(qū)動(dòng)的LED以1Hz的頻率閃爍。其中用到了定時(shí)器，以及LED驅(qū)動(dòng)模塊。因而我們可以簡(jiǎn)單的將整個(gè)工程分成三個(gè)模塊，定時(shí)器模塊，LED模塊，以及主函數(shù)
對(duì)應(yīng)的文件關(guān)系如下

main.c
Timer.c  --Timer.h
Led.c    --Led.h
在開(kāi)始重新編寫(xiě)我們的程序之前，先給大家講一下如何在KEIL中建立工程模板吧，這個(gè)模板是我一直沿用至今。希望能夠給大家一點(diǎn)啟發(fā)。
下面的內(nèi)容就主要以圖片為主了。同時(shí)輔以少量文字說(shuō)明。
我們以芯片AT89S52為例。