淺談單片機控制系統的基本開發技巧

宋大力

在工業自動控制系統中，常利用單片機進行實時控制。但是，在單片機的應用開發中，代碼的使用效率問題、單片機抗干擾性和可靠性等問題仍困擾著電子工程師。為此，筆者在實際工作中掌握了一些單片機控制系統中的基本開發技巧，希望與廣大電子工程師交流單片機的設計開發經驗。現根據開發經驗歸納出單片機開發中應掌握的幾個基本技巧。

一、如何提高C語言編程代碼的效率

用c語言進行單片機程序設計是單片機開發與應用的必然趨勢。如果使用C編程時，要達到最高的效率，最好熟悉所使用的c編譯器。先試驗一下每條C語言編譯以后對應的匯編語言的語句行數，這樣就可以很明確的知道效率。在今后編程的時候，使用編譯效率最高的語句。

各家的C編譯器都會有一定的差異，故編譯效率也會有所不同，優秀的嵌入式系統C編譯器代碼長度和執行時間僅比以匯編語言編寫的同樣功能程度長5～20％。對于復雜而開發時間緊的項目，可以采用C語言，但前提是要求對該MCU系統的c語言和C編譯器非常熟悉，特別要注意該C編譯系統所能支持的數據類型和算法。雖然c語言是最普遍的一種高級語言，但由于不同的MCu廠家其c語言編譯系統是有所差別的，特別是在-些特殊功能模塊的操作上。所以，如果對這些特性不了解，調試起來，問題就會很多，反而導致執行效率低于匯編語言。

二、如何減少程序中的bug

對于如何減少程序的bug，建議系統運行中應考慮的超范圍管理參數有以下幾種：

1、物理參數

這些參數主要是系統的輸入參數，包括激勵參數、采集處理中的運行參數和處理結束的結果參數。合理設定這些邊界，將超出邊界的參數都視為非正常激勵或非正常回應進行出錯處理。

2、資源參數

這些參數主要是系統中的電路、器件、功能單元的資源，如記憶體容量、存儲單元長度、堆疊深度。在程式設計中，對資源參數不允許超范圍使用。

3、應用參數

這些應用參數常表現為一些單片機、功能單元的應用條件。例如，的擦寫次數與資料存儲時間等應用參數界限。

4、過程參數

這是指系統運行中的有序變化的參數。

三、如何解決單片機的抗干擾性問題

防止干擾最有效的方法是去除干擾源、隔斷干擾路徑，但是往往很難做到，所以只能依靠單片機的抗干擾能力。單片機干擾最常見的現象是復位。至于程序跑飛，其實也可以用軟件陷阱和看門狗將程序拉回到復位狀態。所以，單片機軟件抗干擾最重要的是處理好復位狀態。

一般單片機都會有一些標志寄存器，可以用來判斷復位原因。另外，也可以自己在RAM中埋一些標志。在每次程序復位時，通過判斷這些標志，可以判斷出不同的復位原因：還可以根據不同的標志直接跳到相應的程序。這樣可以使程序運行有連續性，用戶在使用時也不會察覺到程序被重新復位過。

四、如何測試單片機系統的可靠性

用什么方法來測試單片機系統的可靠性呢?當一個單片機系統設計完成，對于不同的單片機系統產品，會有不同的測試項目和方法，但是有一些是必須測試的

1、測試單片機軟件功能的完善性

這是針對所有單片機系統功能的測試，測試軟件是否寫得正確完整。

2、上電、掉電測試

在使用中，用戶必然會遇到上電和掉電的情況，可以進行多次開關電源，測試單片機系統的可靠性。

3、老化測試

測試長時間工作情況下，單片機系統的可靠性。必要的話，可以放置在高溫、高壓以及強電磁干擾的環境下測試。

4、ESD和EFT等測試

使用各種干擾模擬器測試單片機系統的可靠性。例如，使用靜電模擬器測試單片機系統的抗靜電ESD能力，使用突波雜訊模擬器進行快速脈沖抗干擾EFT測試等等。

模擬人為使用可能發生的破壞情況。例如，用人體或者衣服織物故意摩擦單片機系統的接觸端口，由此測試抗靜電的能力；用大功率電鉆、電焊機等靠近單片機系統工作，由此測試抗電磁干擾能力等。

(作者單位：河南省開封市高級技工學校)