C语言嵌入式系统编程修炼

### C语言嵌入式系统编程修炼 #### 一、背景篇 嵌入式系统编程区别于一般的软件开发，它紧密依赖于硬件平台，并且需要直接操控底层硬件资源。虽然汇编语言能够直接控制硬件，但由于其开发过程复杂，不易维护，因此在现代嵌入式系统开发中并非首选。相比之下，C语言作为“高级的低级”语言，不仅具备高效的硬件操作能力，还拥有更好的可读性和可移植性，成为了嵌入式开发的理想选择。 在嵌入式系统项目开发中，C语言的优势体现在多个方面： 1. **硬件平台**：本文讨论的基础硬件平台由两个主要部分组成： - 通用处理器为核心的协议处理模块，负责网络控制协议的处理。 - 数字信号处理器(DSP)为核心的信号处理模块，负责调制、解调以及数/模信号转换。 文章重点讨论的是以通用处理器为中心的协议处理模块，因为这部分更涉及到具体的C语言编程技巧。 2. **CPU选择**：为了确保内容的普遍适用性，文中选择了80186 CPU作为示例，这是一种被广泛学习和了解的CPU型号。它的字长为16位，可以访问1MB的内存空间。C语言编译生成的指针为32位（双字），其中高16位为段地址，低16位为偏移量。 3. **存储器配置**：系统硬件架构中包含了必要的存储器组件，例如： - FLASH：用于存储程序。 - RAM：程序运行时指令及数据的存放位置。 - 实时时钟：为系统提供日期和时间信息。 - NVRAM：非易失性RAM，用于保存关键的系统设置信息，即使在断电情况下也不会丢失数据。 4. **输入输出接口**：包括UART、键盘控制器和显示控制器等，这些组件实现了系统的输入输出功能。 5. **开发环境**：嵌入式系统的软件开发通常采用交叉编译的方式，即在宿主机上编写和编译代码，然后将生成的可执行文件下载到目标机上运行。文章提到的CAD-UL是一个适用于x86处理器的嵌入式应用软件开发环境，支持通过串口或以太网口将程序下载到目标机上运行。 #### 二、软件架构篇 软件架构对于嵌入式系统的成功至关重要。合理的软件架构不仅可以提高代码的可读性和可维护性，还可以显著提升系统的性能。在这一部分，我们将重点讨论模块化编程的概念及其在C语言中的实现方法。 - **模块化编程**：模块化编程是一种将大型软件系统分解为多个独立模块的方法，每个模块负责一个特定的功能。这种做法有助于提高代码的可维护性和重用性。在C语言中，模块通常由一个源文件(.c)和一个头文件(.h)组成。头文件包含了函数声明和全局变量定义等信息，而源文件则包含了具体的实现代码。 - **模块划分原则**：在进行模块划分时，应该遵循以下原则： - 模块应该具有单一责任，即一个模块只负责一个特定的功能。 - 模块之间的耦合度应尽可能低，减少模块间的相互依赖。 - 模块的内聚性要高，即模块内部的元素应该紧密相关。 - 使用抽象的数据类型和接口来定义模块的公共接口。 C语言在嵌入式系统开发中扮演着至关重要的角色。通过合理的模块化设计和对底层硬件的有效利用，开发者可以构建出高效、可靠的嵌入式系统。接下来的文章将会进一步探讨内存管理、屏幕操作、键盘操作以及性能优化等方面的知识点，帮助开发者更好地掌握C语言在嵌入式系统开发中的应用技巧。