C语言模块化编程

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1、嵌入式C语言之模块化编程当你在一个项目小组做一个相对较复杂的工程时，意味着你不再独自单干。你需要和你的小组成员分工合作，一起完成项目，这就要求小组成员各自负责一部分工程。比如你可能只是负责通讯或者显示这一块。这个时候，你就应该将自己的这一块程序写成一个模块，单独调试，留出接口供其它模块调用。最后，小组成员都将自己负责的模块写完并调试无误后，由项目组长进行组合调试。像这些场合就要求程序必须模块化。模块化的好处是很多的，不仅仅是便于分工，它还有助于程序的调试，有利于程序结构的划分，还能增加程序的可读性和可移植性。初学者往往搞不懂如何模块化编程,其实它是简单易学,而且又是组织良好程序结构行之有效的方

2、法之一.本文将先大概讲一下模块化的方法和注意事项，最后将以初学者使用最广的keilc编译器为例，给出模块化编程的详细步骤。模块化程序设计应该理解以下概述:(1)模块即是一个c文件和一个.h文件的结合，头文件(.h)中是对于该模块接口的声明；这一条概括了模块化的实现方法和实质：将一个功能模块的代码单独编写成一个c文件，然后把该模块的接口函数放在h文件中举例:假如你用到液晶显示，那么你可能会写一个液晶驱动模块，以实现字符、汉字和图像的现实，命名为:led_device.c,该模块的.c文件大体可以写成：* 液晶驱动模块*文件:lcd_device.c*编写人:小瓶盖*描述：液晶串行显示驱动模块，提

3、供字符、汉字、和图像的实现接口*编写时间:2009.07.03*版本:1.2#include/定义变量unsignedcharflag；/局部变量staticunsignedcharvalue；/全局变量/定义函数/这是本模块第一个函数,起到延时作用，只供本模块的函数调用，所以用到static关键字修饰*-/r*It|.?*T|f、二/*延时子程序*/staticvoiddelay(uintus)/delaytime/这是本模块的第二个函数,要在其他模块中调用K4.44.44.44.44.44.44.44.44.44.44.44.44.44.44.44.44.44.44.44.44.4JT十1

4、Xt*Av*1*t1.4.44.44.44.44.44.44.44.44.44.44.44.44.44.44.44.44.44.44.44.44.4/*写字符程序*功能：向LCD写入字符*参数：dat_comm为1写入的是数据，为0写入的是指令content为写入的数字或指令*/voidwr_lcd(uchardat_comm,ucharcontent)KgHhH.注：此处只写出这两个函数,第一个延时函数的作用范围是模块内,第二个，它是其它模块需要的。为了简化,此处并没有写出函数体.h文件中给出模块的接口.在上面的例子中,向LCD写入字符函数：wr_lcd(uchardat_comm,ucha

5、rcontent)就是一个接口函数，因为其它模块会调用它,那么.h文件中就必须将这个函数声明为外部函数(使用extrun关键字修饰)，另一个延时函数：voiddelay(uintus)只是在本模块中使用(本地函数，用static关键字修饰)，因此它是不需要放到.h文件中的。.h文件格式如下：*液晶驱动模块头文件*文件:lcd_device.h*编写人:小瓶盖*编写时间:2010.07.03*版本:1.0/声明全局变量externunsignedcharvalue；/声明接口函数externvoidwr_lcd(uchardat_comm,ucharcontent);/向LCD写入字符K.gHh

6、H._A_*nrf.-?y.-i这里注意三点:1.在keil编译器中，extern这个关键字即使不声明,编译器也不会报错,且程序运行良好,但不保证使用其它编译器也如此。强烈建议加上，养成良好的编程规范。2c文件中的函数只有其它模块使用时才会出现在h文件中，像本地延时函数staticvoiddelay(uintus)即使出现在h文件中也是在做无用功，因为其它模块根本不去调用它,实际上也调用不了它(static关键字的限制作用)。3.注意本句最后一定要加分号”;”,相信有不少同学遇到过这个奇怪的编译器报错:errorC132:xxxx:notinformalparameterlist，这个错误其实

7、是.h的函数声明的最后少了分号的缘故。模块的应用：假如需要在LCD菜单模块lcd_menu.c中使用液晶驱动模块lcd_device.c中的函数voidwr_lcd(uchardat_comm,ucharcontent),只需在LCD菜单模块的lcd_menu.c文件中加入液晶驱动模块的头文件lcd_device.h即可.* 液晶菜单模块* 文件:lcd_menu.c* 编写人:小瓶盖*说明：LCD菜单模块，最多实现256级菜单，与硬件无关。* 编写时间:2010.07.03* 版本:1.0#include“lcd_deviceh/包含液晶驱动程序头文件，之后就可以在该c文件中调用lcd_de

8、viceh中的全局函数，使用液晶驱动程序里的全局/变量(如果有的话)。/调用向LCD写入字符函数wr_lcd(0x01,0x30)；/对全局变量赋值value=0xff；（2）某模块提供给其它模块调用的外部函数及数据需在.h中文件中冠以extern关键字声明；这句话在上面的例子中已经有体现，即某模块提供给其它模块调用的外部函数和全局变量需在.h中文件中冠以extern关键字声明，下面重点说一下全局变量的使用。使用模块化编程的一个难点（相对于新手）就是全局变量的设定，初学者往往很难想通模块与模块公用的变量是如何实现的，常规的做法就是本句提到的，在h文件中外部数据冠以extern关键字声明。比如上

9、例的变量value就是一个全局变量，若是某个模块也使用这个变量，则和使用外部函数一样，只需在使用的模块c文件中包含#include“lcd_device.h”即可。另一种处理模块间全局变量的方法来自于嵌入式操作系统uCOS-II,这个操作系统处理全局变量的方法比较特殊，也比较难以理解，但学会之后妙用无穷，这个方法只需用在头文件中定义一次。方法为：在定义所有全局变量（uCOS-II将所有全局变量定义在一个h文件内）的.h头文件中：#ifdefxxx_GLOBALS#definexxx_EXT#else#definexxx_EXTextern#endif.H文件中每个全局变量都加上了xxx_EXT

10、的前缀。xxx代表模块的名字。该模块的C文件中有以下定义：#definexxx_GLOBALS#includeincludes.h当编译器处理.C文件时，它强制xxx_EXT（在相应.H文件中可以找到）为空，（因为xxx_GLOBALS已经定义）。所以编译器给每个全局变量分配内存空间，而当编译器处理其他.C文件时，xxx_GLOBAL没有定义，xxx_EXT被定义为extern，这样用户就可以调用外部全局变量。为了说明这个概念，可以参见uC/OS_II.H,其中包括以下定义：#ifdefOS_GLOBALS#defineOS_EXT#else#defineOS_EXTextern#endifO

11、S_EXTINT32UOSIdleCtr;OS_EXTINT32UOSIdleCtrRun;OS_EXTINT32UOSIdleCtrMax;同时，uCOS_II.H有中以下定义：#defineOS_GLOBALS#include“includes.h”当编译器处理uCOS_II.C时，它使得头文件变成如下所示，因为OS_EXT被设置为空。INT32UOSIdleCtr;INT32UOSIdleCtrRun;INT32UOSIdleCtrMax;这样编译器就会将这些全局变量分配在内存中。当编译器处理其他.C文件时，头文件变成了如下的样子，因为OS_GLOBAL没有定义，所以OS_EXT被定义为

12、extern。externINT32UOSIdleCtr;externINT32UOSIdleCtrRun;externINT32UOSIdleCtrMax;在这种情况下，不产生内存分配，而任何C文件都可以使用这些变量。这样的就只需在H文件中定义一次就可以了。（3）模块内的函数和全局变量需在c文件开头冠以static关键字声明；这句话主要讲述了关键字static的作用。Static是一个相当重要的关键字，他能对函数和变量做一些约束，而且可以传递一些信息。比如上例在LCD驱动模块.c文件中定义的延时函数staticvoiddelay（uintus），这个函数冠以static修饰，一方面是限定了函

13、数的作用范围只是在本模块中起作用，另一方面也给人传达这样的信息：该函数不会被其他模块调用。下面详细说一下这个关键字的作用，在C语言中，关键字static有三个明显的作用：1. 在函数体，一个被声明为静态的变量在这一函数被调用过程中维持其值不变。2. 在模块内（但在函数体外），一个被声明为静态的变量可以被模块内所用函数访问，但不能被模块外其它函数访问。它是一个本地的全局变量。3. 在模块内，一个被声明为静态的函数只可被这一模块内的其它函数调用。那就是，这个函数被限制在声明它的模块的本地范围内使用。前两个都比较容易理解，最后一个作用就是刚刚举例中提到的延时函数（staticvoiddelay（ui

14、ntus），本地化函数是有相当好的作用的。（4）永远不要在.h文件中定义变量！呵呵，似乎有点危言耸听的感觉，但我想也不会有多少人会在h文件中定义变量的。比较一下代码：代码一：/*module1.h*/inta=5;/*在模块1的h文件中定义inta*/*module1.c*/#includemodulelh/*在模块1中包含模块1的h文件*/*module2.c*/#includemodulelh/*在模块2中包含模块1的h文件*/*module3.c*/#includemodule1h/*在模块3中包含模块1的h文件*/以上程序的结果是在模块1、2、3中都定义了整型变量a，a在不同的模块中对

15、应不同的地址元，这个世界上从来不需要这样的程序。正确的做法是：代码二：/*module1.h*/externinta;/*在模块1的h文件中声明inta*/*module1.c*/#includemodulelh/*在模块1中包含模块1的h文件*/inta=5;/*在模块1的c文件中定义inta*/*module2.c*/#includemodule1h/*在模块2中包含模块1的h文件*/*module3.c*/#includemodule1h/*在模块3中包含模块1的h文件*/这样如果模块1、2、3操作a的话，对应的是同一片内存单元。注：一个嵌入式系统通常包括两类（注意是两类，不是两个）模块

16、：（1）硬件驱动模块，一种特定硬件对应一个模块；（2）软件功能模块，其模块的划分应满足低偶合、高内聚的要求。下面以keilC编译器为例，讲一下模块化编程的步骤。下面这个程序分为三层，共7个模块，共同为主程序服务（它们之间也会相互调用）程序的结构图如下所示：主程序:main.c主裳完咸程序初始化键盘调度及控制LCD显乔液晶显亦Ak开机诜数记忆程!eeprarn.c包括IIC驱动EEPHOM谨写频率测量J?:niea_fre.c采用定时器加中断法计算器程序:caunier.c串口测试程J?：UHrt_.G输出字符串菜单程lT：menu.c负贵菜单的调度，刷新液晶巫动:LCD_device提供显示汉

17、宇、字爲和图像的接口红外键盘key.c:王要定义了上翻、下翻、左翻、右翻和功能键程序主要模块和功能简介：一. 底层驱动1. 红外键盘:程序通过红外键盘进行操作。红外键盘独占定时器0和外部中断0,以实现红外解码和键盘键值的识别。红外键盘定义了五个按键，分别为上翻、下翻、左翻、右翻和确认键。2. LCD液晶显示:程序主要通过LCD显示信息，LCD液晶显示驱动提供显示汉字、图形和ASCII码的函数接口。可以全屏、单行显示汉字，任意位置显示ASCII码,还可以全屏、半屏显示图形。二. 功能模块1. LCD菜单程序：菜单程序可以使人机交互更加方便、容易。本菜单程序的菜单级别深度受RAM大小的限制，每增加

18、一级菜单将多消耗4字节的RAM。菜单程序主要完成菜单功能函数的调度，LCD显示刷新。2. 计算器程序：实现65536以内的加、减、乘、除，超出范围会出现溢出，溢出发生时，LCD显示错误：出现溢出的错误提示，同时本次运算被忽略。对于负数会显示“-号，除数为零时LCD显示错误：除数为零的错误提示。3. 开机次数记忆程序:主要对基于IIC总线的EEPROM进行读写，单片机每次上电后，将开机次数写入EEPROM.4. 串口测试程序:进入该程序后，单片机向电脑发送字符串“HelloWord!”，发送数字24（以字符的形式显示）。编写此程序的目的是为了能够方便的向电脑发送字符串和变量，便于程序的调试。串口

19、占用串口资源，与频率测量程序共享定时器15. 频率测量:复用定时器1，占用外部中断1,实现520KHZ频率的测量.三. 主程序主程序主要完成程序的初始化，LCD菜单显示，监视键盘程序并根据键值更新菜单。步骤为：1新建工程。2点击FileNew（或者点击快捷图标：直I），新建一个文档。3点击FileSave（或者点击快捷图标：），保存新建的文档，在文件名后填写LCD_device.c（液晶驱动模块：LCD_device，提供显示汉字、字符和图像的接口），点击确定。在该文档内编写LCD驱动程序。4点击FileNew（或者点击快捷图标：），再新建一个文档。5点击FileSave（或者点击快捷图标：际

20、丨），保存新建的文档，在文件名后填写LCD_device.h（液晶驱动模块的头文件，模块的接口和全局变量在这里定义）。点击确定。在该文档中整理全局变量和接口函数。以上步骤之后的效果见下图：至此，液晶驱动模块书写完毕，可以对这个模块单独的调试。6重复以上步骤25，定义红外键盘模块：key.c与key.h菜单模块：menu.c与menu.h串口通信模块：uart_.c与uart.h计算器模块：counter.c与counter.h频率测量模块:mea_fre.c与mea_fre.h开机次数记忆模块:eepram.c与eepram.h7重复以上步骤23,定义主程序main.c取终效果如下图所示:皿小

21、駆玄4ftisiun3TXfi!#.dit!iwEg也展EeucPlivhPetiriitnlr丄咱1.SWSSfkrvkvHlp也国口“ft型q|囲用卜*ts岳型回画钻一a.：总|t网詁1T界略OtaAUMtUmjLujlfubL一一_.1s_.一-.11.81rr宜_一_:.*TJkEf*_dtvscNYUiTirt.jCQ|FftliJ.h!_jlrd_deviciJCTLhk耶hClEmriudtvie(ti2ili=呕心4伽人”h*唤】*Th：*TFT577T7IridlncflrihAMYtl.IJcbhFfFfUKtintraEWih?KrM.luW5伽DDE*假WT.42羽.剧

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