論狀態(tài)機與模塊化_談?wù)勎覍硐刖幊棠Ｐ偷目捶╛圖文

1、 三、 無法分割的功能 有些功能， 它不長也不短， 大致與系統(tǒng)的查詢周期相當(dāng)， 且不好分片； 另外還有些功能， 漫長又無法分片，但是系統(tǒng)允許在它運行期間獨占控制權(quán)。這兩類功能，就像骨頭一樣，把 程序卡在那里，我們稱之為 骨頭 功能。吃飯時吃到骨頭怎么辦？有時你運氣好，剛好是 塊軟骨，那就把它咬碎吞了。實在是咬不動的骨頭怎么辦？那就只有硬吞了。如果你的消化 夠好，那塊骨頭能夠很好地融入你的身體；如果你消化不行，那就可能造成硬傷了。編程也 一樣， 遇到骨頭不要急，先仔細(xì)分析， 看能不能把它分片， 如果能分片，那就變成裹腳布了。 如果不能分片，而且系統(tǒng)允許，那就直接嵌入這么個長時間執(zhí)行的功能，但是程

2、序員要很清 楚由此對系統(tǒng)造成的影響， 特別是在后面追加功能的時候， 這個潛在的威脅可能會影響新功 能的實現(xiàn)。 那么硬骨頭究竟會對我們的系統(tǒng)造成什么影響呢？ 1） 首先，由于它拖慢了系統(tǒng)的運行，使系統(tǒng)的響應(yīng)周期變長。當(dāng)然，這都是對處于主 執(zhí)行緒中（即中斷外）的輸入響應(yīng)造成影響，如果對一個輸入的所有響應(yīng)都在中斷 中完成，那是不會受到硬骨頭影響的。 2） 其次，由于它拖慢了系統(tǒng)的運行周期，而查詢周期沒有變，可能會造成某些輸入的 丟失。例如，有個系統(tǒng)的查詢周期是 10ms，但是系統(tǒng)中的一個寫 FLASH 功能可能 要 60ms，那么它就可能丟失 5 個 10ms 觸發(fā)消息。 其實硬骨頭也不可怕， 對于

3、每一塊硬骨頭， 我們在編寫的時候都分析清楚由此對系統(tǒng)造 成的影響，消除由此產(chǎn)生的不良影響，就不會有問題了。很多時候，小骨頭（長度在一個查 詢周期左右） 幾乎不會對系統(tǒng)有任何不良影響， 甚至于在編程時很多小骨頭都不知道它的存 在。對于大骨頭，我們就要謹(jǐn)慎對待了（因為大骨頭很少，所以也花不了多少時間） 。一定 要清楚在它執(zhí)行期間，系統(tǒng)無法響應(yīng)其它輸入（消息） ，由此造成的消息丟失和處理滯后必 須在系統(tǒng)能承受的范圍內(nèi)。 另外一方面，對于一些頻率高的消息（如果 1ms 定時消息） ，我們要清楚地知道它有丟 失的可能，因此，不要試圖在它等于某一個特定值時執(zhí)行一些操作，而應(yīng)該改成在它大于等 于某個特定值時

4、執(zhí)行一些操作。 概括一下，對待無法分片的功能，我們要做到：咬碎軟骨頭，吞掉硬骨頭。 四、 模塊化編程 一聽到模塊化，可能很多人會說，這有什么可講的，現(xiàn)在哪個人編程不是模塊化啊？如 果現(xiàn)在還有誰編的程序只有一個源文件，估計他是過不了試用期的。_，當(dāng)然肯定有例外， 比如 4 位機編程，不過那離我們太遙遠(yuǎn)了。 但是， 你劃分的模塊別人是否認(rèn)同？你編程時是否糾結(jié)過這個函數(shù)到底該放到哪個模塊 內(nèi)呢？ 模塊化不清晰的主要原因在于劃分模塊沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)， 每個程序員、 每個應(yīng)用都 不一樣，結(jié)果模塊化也就因人而異了。 那么，到底要怎么劃分模塊才能清晰呢？接觸過 C+或面向?qū)ο缶幊痰娜硕贾?，在?向?qū)ο蟪?/p>

5、序里面，把所有的東西都看作對象，每個對象就是現(xiàn)實世界中的一個物體。從面向 對象的角度來看，劃分模塊就很簡單了。每個對象劃分成一個模塊，就這么容易。 但是我們單片機編程用的是 C 語言呀，又不是 C+，哪來的類和面向?qū)ο螅坎诲e，我們 用的是 C 語言，但是我們不需要用類，我們只是用對象的觀點來劃分模塊。比如：你的系統(tǒng) 有鍵盤、LED、USART0、USART1、SPI0，那么就將它們各自劃分成一個模塊。 從我編程的經(jīng)驗來看，我們盡量用模塊來表示對象（單個物體） ，而不是用模塊來表示 類。比如上面，我們要定義 USART0、USART1 兩個模塊，而不是定義一個 USART 模塊。這 樣做的好處是

6、當(dāng)我們要實現(xiàn)一個器件的特殊功能時， 就不會牽扯到其它器件， 從而不會使模 塊的實現(xiàn)復(fù)雜化。 概括一下，用面向?qū)ο蟮挠^點來劃分模塊。 五、 狀態(tài)機與模塊化 狀態(tài)機模塊化編程的理論基礎(chǔ)是：將一個系統(tǒng)劃分成若干個子系統(tǒng)，那么，整個系統(tǒng)的 狀態(tài)表現(xiàn)為所有子系統(tǒng)的狀態(tài)之和； 整個系統(tǒng)對輸入的響應(yīng)表現(xiàn)為所有子系統(tǒng)對輸入的響應(yīng) 之和。 例如，一個血氧系統(tǒng)有三個主要的子系統(tǒng)：血氧采集、血氧存儲、血氧發(fā)送。那么這三 個子系統(tǒng)所做的事加起來，就是整個系統(tǒng)所做的事。反過來，我們可以把整個系統(tǒng)要做的事 分給這三個子系統(tǒng)做，每個子系統(tǒng)只做自己份內(nèi)的事就行了。這樣一來，系統(tǒng)的設(shè)計就變得 很簡單了。 六、 管道 管道用于在

7、各個模塊間傳遞數(shù)據(jù)?？赡芎芏嗳藭耄苯佣x幾個全局變量不就行了 嗎？扯那么多彎彎繞干什么？這個想法其實也沒有錯， 管道的本質(zhì)就是全局變量， 管道封裝 了對全局變量的操作，使模塊間的數(shù)據(jù)傳送更簡單，更不容易出錯。 最常用管道就是 FIFO（先進(jìn)先出） 。發(fā)送數(shù)據(jù)的模塊把數(shù)據(jù)寫進(jìn) FIFO，接收數(shù)據(jù)的模塊 從 FIFO 讀出數(shù)據(jù)，所讀數(shù)據(jù)的順序與寫入的順序一致，并且 FIFO 能夠緩沖一定量數(shù)據(jù)。換 句話說，發(fā)送數(shù)據(jù)的模塊只管往里面寫數(shù)據(jù)，而不用等它處理完畢。 很顯然，管道的應(yīng)用使各個模塊各干各的，不必同步。 其實，大家都用過管道，只是沒有將它封裝起來，或者沒有叫它 管道 而已。比如， 一個使用

8、中斷的串口程序，它有兩個 FIFO，一個接收 FIFO，一個發(fā)送 FIFO。接收數(shù)據(jù)時， 中斷內(nèi)將數(shù)據(jù)存入接收 FIFO 內(nèi)，然后中斷外從 FIFO 讀出數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。 管道不只用于中斷內(nèi)/外傳送數(shù)據(jù)，還用于模塊間傳送數(shù)據(jù)。比如，血氧系統(tǒng)中，血氧 采集模塊采到數(shù)據(jù)后，將它放入一個 FIFO 中，然后就可以開始下一次采集了。而血氧存儲 模塊總是從 FIFO 中讀取數(shù)據(jù)，然后將它存到 FLASH 中。 管道不但有 FIFO，還有 LIFO（后進(jìn)先出） 、按優(yōu)先級出隊等多種方式，不過這些咱們都 用得很少。 附 A：一個 FIFO 的典型接口 一個 FIFO 所應(yīng)該具有的典型對外接口如下： void

9、FifoCreate(FIFO *ptFifo, void *puPool, INT32U uWidth, INT32U uDepth; 建立 INT32U FifoIn(FIFO *ptFifo, void *puBuf, INT32U uReqNum; /入隊. INT32U FifoOut(FIFO *ptFifo, void *puBuf, INT32U uReqNum; /出隊. void FifoClean(FIFO *ptFifo; /清空. INT32U FifoLen(FIFO *ptFifo; /得到隊列長度.有效數(shù)據(jù)個數(shù). 其中，ptFifo 是所要操作的 FIFO。pu

10、Pool 是該 FIFO 所用的緩沖池，實際的數(shù)據(jù)就是存在這 里面的。uWidth 為 FIFO 中單個元素的寬度（字節(jié)數(shù)） 。uDepth 為整個 FIFO 的深度，就是緩 沖池能容納的最大元素個數(shù)。puBuf 為出隊/入隊時的目標(biāo)緩沖區(qū)，uRealNum 為請求出隊/ 入隊的元素個數(shù)。 附 B：BOS 在使用 switch 將漫長的功能剪碎的時候，如果碎片比較多，整個函數(shù)看起來就是一團 麻，編程的時候很容易出錯。如果一個功能編好以后，后面又要加上幾個步驟，這個時候會 很麻煩。另外，用 switch 實現(xiàn)的分步功能，整體看起來前后邏輯性不強，也就比較難理解。 如果我們將 switch 改頭換

11、面，封裝一下，看起來就會爽很多，編程的時候也會覺得前 后是連在一起操作的。BOS 就是因此而產(chǎn)生的。BOS 封裝了 switch 實現(xiàn)分片的功能，使分片 的功能更加容易書寫，也更容易讀懂。 塊操作流,Block Operation Stream,簡稱 BOS.BOS 用塊操作的方式建立模擬任務(wù),實現(xiàn)并發(fā) 執(zhí)行.每一個模擬任務(wù)看起來像操作系統(tǒng)中的任務(wù),可以與其它程序?qū)崿F(xiàn)并發(fā)執(zhí)行,但它們又 不是真正的任務(wù),各個任務(wù)之間不存在搶占資源,互斥訪問的問題,因為任何一個任務(wù)的執(zhí)行 都不用擔(dān)心被其它任務(wù)打斷. BOS 用于前后臺系統(tǒng)中 , 使用 switch case 實現(xiàn) , 將任務(wù)分成很多個小塊執(zhí)行 . BOS 是用于幫助程序員書寫出更加易懂的程序的,而不是實現(xiàn)一個操作系統(tǒng). BosTaskStart(ptTask； /啟動任務(wù)。 BosTaskEnd(ptTask; /結(jié)束任務(wù)。 BosTaskBodyBegin(ptTask； /開始一個任務(wù)體。 BosTaskBodyEnd(ptTask； /結(jié)束一個任務(wù)體。 BosTaskStepBegin(ptTask,STEP_NO； /開