浅谈单片机控制系统的基本开发技巧

宋大力

在工业自动控制系统中，常利用单片机进行实时控制。但是，在单片机的应用开发中，代码的使用效率问题、单片机抗干扰性和可靠性等问题仍困扰着电子工程师。为此，笔者在实际工作中掌握了一些单片机控制系统中的基本开发技巧，希望与广大电子工程师交流单片机的设计开发经验。现根据开发经验归纳出单片机开发中应掌握的几个基本技巧。

一、如何提高C语言编程代码的效率

用c语言进行单片机程序设计是单片机开发与应用的必然趋势。如果使用C编程时，要达到最高的效率，最好熟悉所使用的c编译器。先试验一下每条C语言编译以后对应的汇编语言的语句行数，这样就可以很明确的知道效率。在今后编程的时候，使用编译效率最高的语句。

各家的C编译器都会有一定的差异，故编译效率也会有所不同，优秀的嵌入式系统C编译器代码长度和执行时间仅比以汇编语言编写的同样功能程度长5～20％。对于复杂而开发时间紧的项目，可以采用C语言，但前提是要求对该MCU系统的c语言和C编译器非常熟悉，特别要注意该C编译系统所能支持的数据类型和算法。虽然c语言是最普遍的一种高级语言，但由于不同的MCu厂家其c语言编译系统是有所差别的，特别是在-些特殊功能模块的操作上。所以，如果对这些特性不了解，调试起来，问题就会很多，反而导致执行效率低于汇编语言。

二、如何减少程序中的bug

对于如何减少程序的bug，建议系统运行中应考虑的超范围管理参数有以下几种：

1、物理参数

这些参数主要是系统的输入参数，包括激励参数、采集处理中的运行参数和处理结束的结果参数。合理设定这些边界，将超出边界的参数都视为非正常激励或非正常回应进行出错处理。

2、资源参数

这些参数主要是系统中的电路、器件、功能单元的资源，如记忆体容量、存储单元长度、堆叠深度。在程式设计中，对资源参数不允许超范围使用。

3、应用参数

这些应用参数常表现为一些单片机、功能单元的应用条件。例如，的擦写次数与资料存储时间等应用参数界限。

4、过程参数

这是指系统运行中的有序变化的参数。

三、如何解决单片机的抗干扰性问题

防止干扰最有效的方法是去除干扰源、隔断干扰路径，但是往往很难做到，所以只能依靠单片机的抗干扰能力。单片机干扰最常见的现象是复位。至于程序跑飞，其实也可以用软件陷阱和看门狗将程序拉回到复位状态。所以，单片机软件抗干扰最重要的是处理好复位状态。

一般单片机都会有一些标志寄存器，可以用来判断复位原因。另外，也可以自己在RAM中埋一些标志。在每次程序复位时，通过判断这些标志，可以判断出不同的复位原因：还可以根据不同的标志直接跳到相应的程序。这样可以使程序运行有连续性，用户在使用时也不会察觉到程序被重新复位过。

四、如何测试单片机系统的可靠性

用什么方法来测试单片机系统的可靠性呢?当一个单片机系统设计完成，对于不同的单片机系统产品，会有不同的测试项目和方法，但是有一些是必须测试的

1、测试单片机软件功能的完善性

这是针对所有单片机系统功能的测试，测试软件是否写得正确完整。

2、上电、掉电测试

在使用中，用户必然会遇到上电和掉电的情况，可以进行多次开关电源，测试单片机系统的可靠性。

3、老化测试

测试长时间工作情况下，单片机系统的可靠性。必要的话，可以放置在高温、高压以及强电磁干扰的环境下测试。

4、ESD和EFT等测试

使用各种干扰模拟器测试单片机系统的可靠性。例如，使用静电模拟器测试单片机系统的抗静电ESD能力，使用突波杂讯模拟器进行快速脉冲抗干扰EFT测试等等。

模拟人为使用可能发生的破坏情况。例如，用人体或者衣服织物故意摩擦单片机系统的接触端口，由此测试抗静电的能力；用大功率电钻、电焊机等靠近单片机系统工作，由此测试抗电磁干扰能力等。

(作者单位：河南省开封市高级技工学校)