硬件轉軟件，請慎重
嵌入式系統設計不僅要求了解硬件，還要求了解軟件的作用方式，以及如何與之交互。設計硬件需要的某種范式可能與設計軟件完全相反。
當從硬件設計轉向包含軟件的設計時(shí)，軟硬件工程師應牢記以下十個(gè)技巧。
1、流程圖第一，實(shí)現第二
當工程師首次邁入軟件開(kāi)發(fā)領(lǐng)域時(shí)，會(huì )有種強烈的誘惑力促使他們立刻投入工作并開(kāi)始寫(xiě)代碼。
這樣的定式思維就等同于在電路邏輯圖還未完成前就試圖設計印刷電路板（PCB）。在著(zhù)手開(kāi)發(fā)軟件時(shí)，抑制想寫(xiě)代碼的沖動(dòng)是至關(guān)重要的，應首先用流程圖制定一個(gè)軟件架構圖。
這樣的方法會(huì )使開(kāi)發(fā)人員對應用所需的不同部分與組件形成一個(gè)概念，就像電路邏輯圖可以告訴工程師需要哪些硬件元件一樣。這樣可確保程序整體建立在良好的組織和深思熟慮之上，減少程序調試時(shí)間，從長(cháng)期看，這樣做還可以節省時(shí)間、省去麻煩。
2、使用狀態(tài)機控制程序流程
狀態(tài)機是20世紀最偉大的軟件發(fā)明之一。某應用程序往往可被分為多個(gè)狀態(tài)機，每個(gè)狀態(tài)機都控制該應用程序的特定部件。這些狀態(tài)機都擁有自己的內部狀態(tài)和狀態(tài)轉換，從中可看出軟件如何與各種激勵相互作用。
用狀態(tài)機來(lái)設計軟件，可簡(jiǎn)化軟件的開(kāi)發(fā)，使之模塊化、可維護，并易于理解。目前擁有的廣泛資源可演示狀態(tài)機的理論和算法。
3、避免使用全局變量
嵌入式特別是單片機os-less的程序，最易范的錯誤是全局變量滿(mǎn)天飛。這個(gè)現象在早期匯編轉型過(guò)來(lái)的程序員以及初學(xué)者中常見(jiàn)，這幫家伙幾乎把全局變量當作函數形參來(lái)用。
在.h文檔里面定義許多雜亂的結構體，extern一堆令人頭皮發(fā)麻的全局變量，然后再這個(gè)模塊里邊賦值123，那個(gè)模塊里邊判斷123分支決定做什么。
不否認全局變量的重要性，但要十分謹慎地使用它，濫用全局變量會(huì )引申帶來(lái)其它更為嚴重的結構性系統問(wèn)題。
它會(huì )造成不必要的常量頻繁使用，特別當這個(gè)常量沒(méi)有用宏定義“正名”時(shí)，代碼閱讀起來(lái)將萬(wàn)分吃力。
它會(huì )導致軟件分層的不合理，全局變量相當于一條快捷通道，它容易使程序員模糊了“設備層”和“應用層”之間的邊界。寫(xiě)出來(lái)的底層程序容易自作多情地關(guān)注起上層的應用。這在軟件系統的構建初期的確效率很高，功能調試進(jìn)度一日千里，但到了后期往往bug一堆，處處“補丁”，雷區遍布。說(shuō)是度日如年舉步維艱也不為過(guò)。
由于軟件的分層不合理，到了后期維護，哪怕僅是增加修改刪除小功能，往往要從上到下掘地三尺地修改，涉及大多數模塊，而原有的代碼注釋卻忘了更新修改，這個(gè)時(shí)候，交給后來(lái)維護者的系統會(huì )越來(lái)越像一個(gè)“泥潭”，注釋的唯一作用只是使泥潭上方再加一些迷煙瘴氣。
全局變量大量使用，少不了有些變量流連忘返于中斷與主回圈程序之間。這個(gè)時(shí)候如果處理不當，系統的bug就是隨機出現的，無(wú)規律的，這時(shí)候初步顯示出病入膏肓的特征來(lái)了，沒(méi)有大牛來(lái)力挽狂瀾，注定慢性死亡。
兩個(gè)原則對策
能不用全局變量盡量不用，除了系統狀態(tài)和控制參數、通信處理和一些需要效率的模塊，其他的基本可以靠合理的軟件分層和編程技巧來(lái)解決。
如果不可避免需要用到，那能藏多深就藏多深。
1)如果只有某.c文件用，就static到該文件中，順便把結構體定義也收進(jìn)來(lái)；
2)如果只有一個(gè)函數用，那就static到函數里面去；
3)如果非要開(kāi)放出去讓人讀取，那就用函數return出去，這樣就是只讀屬性了；
4)如果非要賦值，開(kāi)放函數接口傳參賦值；
5)實(shí)在非要extern強J我，還可以嚴格控制包含.h檔的對象，而不是放到公共的includes.h中被人圍觀(guān)，丟人現眼。
注意：避免使用，不是不讓使用！
4、利用模塊性的好處
無(wú)論問(wèn)哪一名工程師，項目的哪部分最有可能延遲交付并超出預算？答案都是軟件。軟件往往是復雜的，且難以開(kāi)發(fā)和維護，尤其是當整個(gè)應用都存在于單一文件或松散關(guān)聯(lián)的多個(gè)文件中時(shí)。為了緩解可維護性、可重用性及復雜性，強烈建議程序員充分利用現代編程語(yǔ)言的模塊化特性，將常用功能分解成模塊。
以這樣的方式分解編碼，程序員就能著(zhù)手建立函數與特性庫，然后在一個(gè)接一個(gè)的應用中重用它們，從而通過(guò)連續測試而改善代碼質(zhì)量，同時(shí)也減少了時(shí)間，降低了開(kāi)發(fā)成本。
5、保持中斷服務(wù)例程的簡(jiǎn)單性
中斷服務(wù)例程用來(lái)中斷處理器對當前代碼分支的執行，從而處理剛剛觸發(fā)中斷的外圍設備。無(wú)論何時(shí)執行中斷，都需要一定數量的開(kāi)銷(xiāo)，用于保存當前程序的狀態(tài)、運行中斷，然后將處理器回歸原程序狀態(tài)。
現代處理器要比多年前的處理器快得多，但仍需要考慮此花銷(xiāo)。一般情況下，程序員都想把中斷運行時(shí)間降至最低，以避免干擾主代碼分支。這意味著(zhù)中斷應該短而簡(jiǎn)單。
中斷中不應調用函數。此外，如果中斷開(kāi)始變得過(guò)于復雜或耗時(shí)，則僅應在必要時(shí)利用中斷做最少量的工作，例如，將數據裝入緩沖區并設置一個(gè)標志，然后讓主分支處理輸入的數據。這樣做可保證大多數處理器周期被用于運行應用，而不是處理中斷。
6、使用示例代碼做外設的實(shí)驗
設計硬件時(shí)，做原型測試電路總是有益的，這樣可確保工程師對電路有正確的理解，然后再做電路板布局。此點(diǎn)對設計軟件也同樣適用。硅片制造商通常都有示例代碼，可用來(lái)測試微處理器的各個(gè)部分，這樣工程師們就可判定該部分的工作情況。
此方法使人們洞察到軟件體系架構的應該組織方式，以及可能造成的任何潛在問(wèn)題。在設計初期階段認清潛在的障礙，比在產(chǎn)品交付前最后幾小時(shí)才發(fā)現它們要好。
這是預先測試代碼片段的一個(gè)很好的方法，但需提醒的是，制造商代碼往往不是模塊化的，未經(jīng)大的修改不方便用于實(shí)際應用。這一局限已隨著(zhù)時(shí)間的發(fā)展而改變，也許某一天芯片供應商會(huì )給出可用于生產(chǎn)的代碼。
7、限制功能復雜度
工程學(xué)中有一個(gè)舊詞叫“KISS”——保持簡(jiǎn)單和直接。無(wú)論在處理何種復雜工作時(shí)，最簡(jiǎn)單的方法就是把它分解為更小、更簡(jiǎn)單、更易處理的任務(wù)。隨著(zhù)工作或功能變得越來(lái)越復雜，人們要準確無(wú)誤地記錄所有的細節也變得更困難。
在寫(xiě)一個(gè)函數時(shí)，其復雜度在當時(shí)看似適中，然而要考慮到，一名工程師如何在六個(gè)月的維護時(shí)間內查看代碼。測量函數復雜度（如循環(huán)的復雜度）的方法很多?，F在有工具可以自動(dòng)計算某個(gè)函數的循環(huán)復雜度。經(jīng)驗法則建議，函數的循環(huán)復雜度保持在10以下是最理想的。
無(wú)論在處理何種復雜工作時(shí)，最簡(jiǎn)單的方法就是把它分解為更易處理的任務(wù)。
8、使用源代碼存儲庫
人都是會(huì )犯錯誤的，寫(xiě)代碼時(shí)也會(huì )犯錯。這就是為什么開(kāi)發(fā)人員使用源代碼存儲庫是如此重要。源代碼存儲庫可使開(kāi)發(fā)人員“登記”一個(gè)好的代碼版本，并描述對該代碼所做的修改。該步驟不僅使得開(kāi)發(fā)人員可以復原或追溯到代碼的舊版本，還可以比較舊版本之間的不同。
如果開(kāi)發(fā)人員做的一系列改變破壞了系統，只需點(diǎn)擊一下即可恢復好的代碼版本！請謹記，如果不頻繁提交代碼，存儲庫就不會(huì )達到預期目的。如果做了不可逆的修改，兩周后才提交代碼，然后再恢復，就會(huì )造成大量工作和時(shí)間的損失！
9、代碼做詳細說(shuō)明
在軟件開(kāi)發(fā)的激烈戰斗中，開(kāi)發(fā)人員很容易把注意力集中在編寫(xiě)和代碼上，因此會(huì )忽略詳細解釋的需求。在壓力之下，說(shuō)明工作往往是項目的收尾工作，因為開(kāi)發(fā)人員認為它是最后的一項工作。
然而，當代碼仍在你腦中新鮮熱火時(shí)就做出詳細解釋是至關(guān)重要的，這樣做可使開(kāi)發(fā)人員或你自己讀懂注釋?zhuān)斫獯a的工作方式。如果開(kāi)發(fā)人員做的一系列改變破壞了系統，只需點(diǎn)擊一下即可恢復好的代碼版本！
10、學(xué)會(huì )模塊化編程、驅動(dòng)分離
當項目小組做一個(gè)相對較復雜的工程時(shí)，意味著(zhù)你不再獨自單干。而是和小組成員分工合作，這就要求小組成員各自負責一部分工程。比如你可能只是負責通訊或者顯示這一塊。
這個(gè)時(shí)候，你就應該將自己的這一塊程序寫(xiě)成一個(gè)模塊，單獨調試，留出接口供其它模塊調用。最后，小組成員都將自己負責的模塊寫(xiě)完并調試無(wú)誤后，由項目組長(cháng)進(jìn)行組合調試。
像這些場(chǎng)合就要求程序必須模塊化。模塊化的好處是很多的，不僅僅是便于分工，它還有助于程序的調試，有利于程序結構的劃分，還能增加程序的可讀性和可移植性。
記住以下四點(diǎn)就可以了：
模塊即是一個(gè).c 文件和一個(gè).h 文件的結合，頭文件(.h)中是對于該模塊接口的聲明； 某模塊提供給其它模塊調用的外部函數及數據需在.h 中文件中冠以extern 關(guān)鍵字聲明； 模塊內的函數和全局變量需在.c 文件開(kāi)頭冠以static 關(guān)鍵字聲明； 永遠不要在.h 文件中定義變量！