第七課模塊化編程思想

模塊化編程思想原碼工作室模塊化編程概述 為什么要引入模塊化編程？ 通過以上幾講內(nèi)容，我們初步掌握了單片機C語言編程的基本原理與基本方法。同時我們可以觀察并體會到，隨著代碼量的增加，將所有代碼都放在同一個.c文件中的做法越發(fā)使得程序結(jié)構(gòu)混亂、可讀性與可移植性變差，而模塊化編程是解決這個問題的常用而有效的方法。模塊化設計原則

高內(nèi)聚：一個c文件里面的函數(shù)，只有相互之間的調(diào)用，而沒有調(diào)用其他文件里面的函數(shù)，這樣可可以視為高內(nèi)聚。盡量減少不同文件里函數(shù)的交叉引用。

低耦合：一個完整的系統(tǒng)，模塊與模塊之間，盡可能的使其獨立存在。也就是說，讓每個模塊，盡可能的獨立完成某個特定的子功能。模塊與模塊之間的接口，盡量的少而簡單。模塊化編程的三種手段 實現(xiàn)模塊化編程的三個主要手段是函數(shù)、宏定義與頭文件。下面講解一下頭文件操作的詳細步驟。

第一步創(chuàng)建頭文件 建立一個.c文件（源文件）和一個.h文件（頭文件）。原則上文件名可以任意命名，但強烈推薦如下原則：.c文件與.h文件同名；文件名要有意義，最好能夠體現(xiàn)該文件代碼的功能。例如延時函數(shù)相關的源文件與頭文件命名為delay.c與delay.h。 第二步防重復包含處理 在.h文件中加入如下代碼：#ifndefXXX#defineXXX ... //此處添加代碼#endif 其中的XXX原則上可以是任意字符，但同一個工程中各個.h文件的XXX不能相同，因此強烈推薦如下的規(guī)則：將.h文件的文件名全部大寫，“.”替換成下劃線“_”，首尾各添加2個下劃線“__”作為XXX。例如對于delay.h文件，其內(nèi)容如下：#ifndef__DELAY_H__#define__DELAY_H__ ... //此處添加代碼#endif 因為在同一個工程內(nèi)，文件名都是唯一的，因此這種命名規(guī)則可以保證XXX不會重復。之后要添加到.h文件的代碼都放在第3行的位置。 這樣處理之后，當.h文件第一次被包含時，符號XXX是未被定義過的，因此符合#ifndef的條件，編譯器會繼續(xù)編譯第1行以后的代碼。然后編譯到第2行，先定義一下符號XXX，然后開始編譯第3行直到最后一行#endif的代碼。而此后此.h文件再次被包含時，符號XXX在第一次包含該.h文件時已被定義過了，不符合第一行#ifndef的條件，則該.h文件的內(nèi)容就不會被編譯器編譯?？傊?，這樣處理之后既能保證.h文件的有效內(nèi)容被編譯，又能保證.h文件的有效內(nèi)容不被重復編譯。 第三步代碼封裝 將需要模塊化的代碼封裝成函數(shù)與宏定義。函數(shù)體放在.c文件中，需要被外部調(diào)用的函數(shù)還要在.h文件中聲明一下；需要被外部調(diào)用的宏定義放在.h文件中，僅會被本.c文件調(diào)用的宏定義放在.c文件中。第四步盡量少用或不用全局變量 必須要用的全局變量的聲明要放在.c文件中，需要被外部調(diào)用的全局變量還要在.h文件中重新用extern修飾聲明一下，用來告訴編譯器有這個變量的存在（因為編譯器的編譯過程是按文件來的，鏈接過程才是各個文件的合并，如果沒有這一步extern修飾聲明就在另一個文件調(diào)用了這個變量，編譯器會提示沒有此變量）。 第五步添加源文件 將.c文件添加到工程之中，同時在需要調(diào)用.h文件中的宏或者函數(shù)（這里的函數(shù)是對應的.c文件中函數(shù)的聲明）的其他.c文件中添加代碼將該.h文件包含進去（例如#include"delay.h"）。 第六步使用 頭文件中的函數(shù)、宏定義、全局變量可以在包含了對應.h文件的.c文件中自由調(diào)用使用了時鐘芯片DS1302及其應用DS1302簡介

★時鐘計數(shù)功能，可以對秒、分鐘、小時、月、星期、年的計數(shù)。年計數(shù)可達到2100年。

★有31*8位的額外數(shù)據(jù)暫存寄存器

★最少I/O引腳傳輸，通過三引腳控制

★工作電壓：2.0-5.5V

★工作電流小于320納安（2.0V）

★讀寫時鐘寄存器或內(nèi)部RAM（31*8位的額外數(shù)據(jù)暫存寄存）可以采用單字節(jié)模式和突發(fā)模式

★8-pinDIP封裝或8-pinSOICs

★兼容TTL（5.0V）

★可選的工業(yè)級別，工作溫度-40–85攝氏度DS1302簡介 ★兼容DS1202，較DS1202增加的功能：

1.可通過Vcc1進行涓流充電

2.雙重電源補給

3.備用電源可采用電池或者超級電容(0.1F以上)，可以用老式電腦主板上的3.6V充電電池。如果斷電時間較短(幾小時或幾天)時，就可以用漏電較小的普通電解電容器代替。100μF就可以保證1小時的正常走時。DS1302在第一次加電后，必須進行初始化操作。初始化后就可以按正常方法調(diào)整時間。DS1302引腳DS1302引腳 晶體振蕩器的選擇：一個32.768KHz的晶振可以直接接在DS1302的2、3管腳之間，可以設定規(guī)定載荷電容位6pf。 電源控制：Vcc1可提供單電源控制也可以用來作為備用電源，Vcc2為主電源。在主電源關閉的情況下，也可以保持時鐘的連續(xù)運行。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。當Vcc2大于Vcc1+0.2V時，Vcc2給DS1302供電；當Vcc2小與Vcc1時，DS1302由Vcc1供電。DS1302功能 DS1302包括時鐘/日歷寄存器和31字節(jié)（8位）的數(shù)據(jù)暫存寄存器，數(shù)據(jù)通信僅通過一條串行輸入輸出口。實時時鐘/日歷提供包括秒、分、時、日期、月份、年份和星期幾的信息。閏年可自行調(diào)整，可選擇12小時制和24小時制，可以設置AM、PM。 只通過三根線（SPI總線）進行數(shù)據(jù)的控制和傳遞：RST、I/O、SCLKSPI總線 （serial

peripheral

interface）串行外圍設備接口SPI總線技術是Motorola公司推出的一種同步串行接口。SPI用于CPU與各種外圍器件進行全雙工、同步串行通訊。它只需四條線就可以完成MCU與各種外圍器件的通訊，這四條線是：串行時鐘線（CSK）、主機輸入/從機輸出數(shù)據(jù)線（MISO）、主機輸出/從機輸入數(shù)據(jù)線（MOSI）、低電平有效從機選擇線CS。內(nèi)部存儲空間 DS1302的所有功能都是通過對其內(nèi)部地址進行操作實現(xiàn)的。其內(nèi)部存儲空間分為2部分：80H~91H為功能控制單元，C0H~FDH為普通存儲單元；所有單元地址中最低位為0表示將對其進行寫數(shù)據(jù)操作，最低位為1表示將對其進行讀數(shù)據(jù)操作。 普通存儲單元是提供給用戶的存儲空間，而特殊存儲單元存放DS1302的時間相關的數(shù)據(jù)，用戶不能用來存放自己的數(shù)據(jù)。內(nèi)部存儲空間注意：1、秒寄存器的CH位：置1，時鐘停振，進入低功耗態(tài)；置0，時鐘工作。2、小時寄存器的D7位：置1，12小時制（D5置1表示上午，置0表示下午）；置0，24小時制（此時D5、D4組成小時的十位）。注意：1、WP：寫保護位：置為1時，寫保護；置為0時，未寫保護。2、TCS：1010時慢充電；DS為01，選一個二極管，為10，選2個二極管；11或00，禁止充電。3、RS：與二極管串聯(lián)電阻選擇。00，不充電；01，2KΩ電阻；10，4KΩ電阻；11，8KΩ電阻。內(nèi)部存儲空間注意：1、TCS：1010時慢充電；其他時禁止充電。2、DS為01，選一個二極管；為10，選2個二極管；11或00，禁止充電。3、RS：與二極管串聯(lián)電阻選擇。00，不充電；01，2KΩ電阻；10，4KΩ電阻；11，8KΩ電阻特殊存儲空間

在突發(fā)模式下，通過連續(xù)的脈沖一次性讀寫完8個字節(jié)的時鐘/日歷寄存器（8個寄存器要全部讀寫完：時、分、秒、日、月、年、星期、寫保護寄存器，充電寄存器在突發(fā)模式下不能操作）普通存儲空間 在突發(fā)模式下，通過連續(xù)的脈沖一次性讀寫完1-31個字節(jié)的RAM數(shù)據(jù)（可按實際情況讀寫一定數(shù)量的字節(jié)，可以不必一次全部讀寫完）存儲空間單字節(jié)讀操作 數(shù)據(jù)輸入： 經(jīng)過8個小時周期的控制字節(jié)的輸入，一個字節(jié)的輸入將在下8個時鐘周期的上升沿完成，數(shù)據(jù)傳輸從字節(jié)最低位開始。數(shù)據(jù)輸出： 經(jīng)過8個小時周期的控制讀指令的輸入，控制指令串行輸出后，一個字節(jié)的數(shù)據(jù)將在下個8個時鐘周期的下降沿被輸出，注意第一位輸出是在最后一位控制指令所在的脈沖的下降沿被輸出，要求RST保持位高電平。單字節(jié)寫操作CE必須在高電平時，才能對DS1302讀/寫操作低位在前，高位在后，一個SCLK周期傳遞一位上升沿輸入，下降沿輸出先寫地址（RW=0，允許寫數(shù)據(jù)的單元地址），然后寫數(shù)據(jù)先寫地址（RW=1，允許讀數(shù)據(jù)的單元地址），然后讀數(shù)據(jù)DS1302時序圖R/W：1——可以讀；0——可以寫R/C：1——普通存儲器；0——特殊寄存器地址（命令）字節(jié)格式 R/W：1——可以讀；0——可以寫 R/C：1——普通存儲器；0——特殊寄存器 不管是單字節(jié)的讀寫還是突發(fā)模式的讀寫，首先傳遞的是地址（命令）字節(jié)，然后才是數(shù)據(jù)字節(jié)，每個時鐘周期上升或下降沿發(fā)送1位，低位在前，高位在后。R/W：1——可以讀；0——可以寫R/C：1——普通存儲器；0——特殊寄存器R/W：1——可以讀；0——可以寫R/C：1——普通存儲器；0——特殊寄存器R/W：1——可以讀；0——可以寫R/C：1——普通存儲器；0——特殊寄存器時鐘設計

利用DS1302和LCD1602設計一個時鐘，能顯示時間、日期及星期，還能通過按鍵進行調(diào)節(jié)： 分析：根據(jù)要求可知這個時鐘的軟件應該包含3個大模塊，分別是：DS1302模塊、LCD1602模塊和按鍵模塊，然后就是主函數(shù)的整合。

因為模塊很多，而且按照前面的相關模塊的介紹可知道每個模塊都會有很多子函數(shù)及相關的參數(shù)，所以如果放在一個.c文件中會很不方便，而且.c文件會很長，不方便閱讀和修改，所以這就可以利用前面講解的模塊化編程思想，將每個模塊都寫成單獨的.c和.h文件，然后再建一個main.c文件，進行程序的整合和功能的實現(xiàn)。

根據(jù)前面的講解，建好工程及相關模塊的.c和.h文件后就可以開始寫代碼了，因為工程比較大，模塊比較多，所以建議單個模塊調(diào)試，比如先調(diào)試LCD1602的程序，就先不要寫其他模塊的代碼，等1602調(diào)試通過之后再加第二個模塊，這樣一邊寫代碼一邊調(diào)試，如果調(diào)試過程除了問題比較容易查出問題的所在。 因為前面調(diào)試過LCD1602，所以只需將相關的函數(shù)拷貝到LCD1602.c和.h中即可，一般函數(shù)的實現(xiàn)都在.c中完成，定義在.h中，不過為了方便別的模塊進行調(diào)用，所以需要在.h文件中進行函數(shù)的申明，這樣其他模塊如果需要調(diào)用LCD1602的話，只需要包含LCD1602.h即可，如果定義的變量也可能被其他模塊所調(diào)用的話，就需要在.c文件中進行相關變量的定義，然后在調(diào)用的.c中進行申明即可。 LCD1602的.c和.h文件寫好之后，可在main.c中進行測試，如果測試通過即可進行下一個模塊的調(diào)試，接下來調(diào)試DS1302模塊，同1602一樣，在.c和.h文件中寫好相關的功能函數(shù)，然后進行測試，因為1602的程序已經(jīng)調(diào)試通過，所以調(diào)試DS1302的時候可以調(diào)用1602的相關函數(shù)進行顯示，這樣就使兩個模塊有了交集。 前面已經(jīng)講過DS1302的相關原理，只需將相關讀寫函數(shù)寫對，DS1302的相關寄存器中存儲著時間及日期，所以取出進行顯示即可，但可能需要調(diào)節(jié)，這即可以通過在函數(shù)中隊DS1302寫入初始化的時間和日期，也可以通過后面的按鍵模塊進行調(diào)節(jié)，原理其實一樣，只不過是想方法不同而已。 為了方便進行修改，在.h文件中對相關的引腳進行宏定義，這樣方便在移植的時候進行修改，前面的1602亦是如此。/***********向DS1302寫入一字節(jié)數(shù)據(jù)**********************/voidDS1302InputByte(unsignedchard) {unsignedchari;ACC=d;for(i=8;i>0;i--){DS1302_IO=ACC0;//相當于匯編中的RRCDS1302_CLK=1;DS1302_CLK=0;ACC=ACC>>1;}}/***********從DS1302讀出一字節(jié)數(shù)據(jù)***********/unsignedcharDS1302OutputByte(void) {unsignedchari;for(i=8;i>0;i--){ACC=ACC>>1; //相當于匯編中的RRCACC7=DS1302_IO;DS1302_CLK=1;DS1302_CLK=0;}return(ACC);}/***********向DS302某個地址寫入數(shù)據(jù)*********/voidWrite1302(unsignedcharucAddr,unsignedcharucDa) //ucAddr:DS1302地址,ucData:要寫的數(shù)據(jù){DS1302_RST=0;DS1302_CLK=0;DS1302_RST=1;DS1302InputByte(ucAddr); //地址，命令

DS1302InputByte(ucDa); //寫1Byte數(shù)據(jù)

DS1302_CLK=1;DS1302_RST=0;}/*************從DS302讀出時鐘數(shù)據(jù)**********/unsignedcharRead1302(unsignedcharucAddr) //讀取DS1302某地址的數(shù)據(jù){unsignedcharucData;DS1302_RST=0;DS1302_CLK=0;DS1302_RST=1;DS1302InputByte(ucAddr|0x01);//地址，命令

ucData=DS1302OutputByte();//讀1Byte數(shù)據(jù)

DS1302_CLK=1;DS1302_RST=0;return(ucData);}/**************DS302初始化函數(shù)***************/voidInitial_DS1302(void)//時鐘芯片初始化{ unsignedcharSecond=Read1302(DS1302_SECOND); if(Second&0x80) //判斷時鐘芯片是否關閉

{ Write1302(0x8e,0x00);//寫入允許

Write1302(0x8c,0x0B);//以下寫入初始化時間日期:07/07/25.星期:3.時間:23:59:55 Write1302(0x88,0x05); Write1302(0x86,0x05); Write1302(0x8a,0x04); Write1302(0x84,0x23); Write1302(0x82,0x59); Write1302(0x80,0x55); Write1302(0x8e,0x80);//禁止寫入

}}/*************獲取時鐘芯片的時鐘數(shù)據(jù)*******************/voidDS1302_GetTime(SYSTEMTIME*Time)//獲取時鐘芯片的時鐘數(shù)據(jù)到自定義的結(jié)構(gòu)型數(shù)組{ unsignedcharReadValue; ReadValue=Read1302(DS1302_SECOND); Time->Second=((ReadValue&0x70)>>4)*10+(ReadValue&0x0F); ReadValue=Read1302(DS1302_MINUTE); Time->Minute=((ReadValue&0x70)>>4)*10+(ReadValue&0x0F); ReadValue=Read1302(DS1302_HOUR); Time->Hour=((ReadValue&0x70)>>4)*10+(ReadValue&0x0F); ReadValue=Read1302(DS1302_DAY); Time->Day=((ReadValue&0x70)>>4)*10+(ReadValue&0x0F); ReadValue=Read1302(DS1302_WEEK); Time->Week=((ReadValue&0x70)>>4)*10+(ReadValue&0x0F); ReadValue=Read1302(DS1302_MONTH); Time->Month=((ReadValue&0x70)>>4)*10+(ReadValue&0x0F); ReadValue=Read1302(DS1302_YEAR); Time->Year=((ReadValue&0x70)>>4)*10+(ReadValue&0x0F); }/************液晶顯示程序**************/voidshow_time(){ DS1302_GetTime(&CurrentTime);//獲取時鐘芯片的時間數(shù)據(jù)

TimeToStr(&CurrentTime);//時間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換液晶字符

DateToStr(&CurrentTime);//日期數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換液晶字符

GotoXY(0,1); Print(CurrentTime.TimeString);//顯示時間

GotoXY(0,0); Print(CurrentTime.DateString);//顯示日期

GotoXY(15,0); Print(week_value);//顯示星期

GotoXY(11,0); Print("Week"); //在液晶上顯示字母week Delay1302ms(400);//掃描延時} 前面兩個模塊都測試通過之后，基本就實現(xiàn)了始終計數(shù)的功能，只是不能進行調(diào)節(jié)而已，所以接下來需要調(diào)試調(diào)節(jié)時間用的4個獨立按鍵，基本實現(xiàn)思想跟前面一樣，因為按鍵的調(diào)節(jié)既會改變DS1302中的相關參數(shù)，也會涉及到1602的顯示內(nèi)容，所以按鍵模塊中會涉及到前面調(diào)試的兩個模塊，所以key.c文件中需要包含DS1302.h和LCD1602.h。 獨立按鍵的識別前面已經(jīng)講過，很簡單，但是在本次設計中，需要通過按鍵進行時間和日期等的調(diào)節(jié)，所以需要事先清楚相關的邏輯和自己的編程思維，如果過于復雜的話可以試著畫出相關的流程圖，根據(jù)流程圖進行編程會簡單明了很多。

這次試用了4個獨立按鍵，分別實現(xiàn)的功能是退出調(diào)試模式、減計數(shù)、增計數(shù)和調(diào)試模式。需要了解其中的邏輯關系才能順利的進行編程，4個案件中只要按了退出調(diào)試模式即不能進行調(diào)試，禁止對DS1302進行寫入，按下調(diào)試模式后，1602即停止對當前時間的顯示，進入調(diào)試模式，每按一次調(diào)試按鍵即改變一個參數(shù)的調(diào)節(jié)，然后通過增計數(shù)和減計數(shù)按鍵進行調(diào)節(jié)，所以調(diào)試按鍵按下一次是調(diào)節(jié)秒?yún)?shù)，按下第二次是調(diào)節(jié)分參數(shù)。。。。以此類推。voidoutkey()//跳出調(diào)整模式,返回默認顯示{ unsignedcharSecond;if(out==0){ GotoXY(0,0); Print("Exit!"); GotoXY(0,1); Print(""); mdelay(4000); mdelay(4); count=0; hide_sec=0,hide_min=0,hide_hour=0,hide_day=0,hide_week=0,hide_month=0,hide_year=0; Second=Read1302(DS1302_SECOND); Write1302(0x8e,0x00);//寫入允許

Write1302(0x80,Second&0x7f); Write1302(0x8E,0x80);//禁止寫入

done=0;

while(out==0); LCD_clear(); mdelay(40); }}/******************菜單選擇*********************/voi