從硬件轉(zhuǎn)向軟件設(shè)計，硬件工程師請牢記這十大技巧

嵌入式系統(tǒng)設(shè)計不僅要求了解硬件，還要求了解軟件的作用方式，以及如何與之交互。設(shè)計硬件需要的某種范式可能與設(shè)計軟件完全相反。當(dāng)從硬件設(shè)計轉(zhuǎn)向包含軟件的設(shè)計時 ，硬件工程師應(yīng)牢記以下十個技巧。

技巧1：流程圖第一，實現(xiàn)第二

當(dāng)工程師首次邁入軟件開發(fā)領(lǐng)域時，會有種強烈的誘惑力促使他們立刻投入工作并開始寫代碼。這樣的定式思維就等同于在電路 邏輯圖還未完成前就試圖設(shè)計印刷電路板 （PCB ）。在著手開發(fā)軟件時，抑制想寫代碼的沖動是至關(guān)重要的，應(yīng)首先用流程圖制定一個軟件架構(gòu)圖。這樣的方法會使開發(fā)人員對應(yīng)用所需的不同部分與組件形成一個概念，就像電路邏輯圖可以告訴工程師需要哪些硬件元件一樣。這樣可確保程序整體建立在良好的組織和深思熟慮之上，減少程序調(diào)試時間，從長期看，這樣做還可以節(jié)省時間、省去麻煩。

技巧2：使用狀態(tài)機控制程序流程

狀態(tài)機是20世紀(jì)最偉大的軟件發(fā)明之一。某應(yīng)用程序往往可被分為多個狀態(tài)機，每個狀態(tài)機都控制該應(yīng)用程序的特定部件。這些狀態(tài)機都擁有自己的內(nèi)部狀態(tài)和狀態(tài)轉(zhuǎn)換，從中可看出軟件如何與各種激勵相互作用。用狀態(tài)機來設(shè)計軟件，可簡化軟件的開發(fā)，使之模塊化 、可維護，并易于理解。目前擁有的廣泛資源可演示狀態(tài)機的理論和算法。

技巧3：避免使用全局變量

在函數(shù)式編程的年代，函數(shù)要先于形式，程序員的唯一目標(biāo)是盡可能地讓程序按預(yù)期方式快速運行，而不用考慮程序結(jié)構(gòu)或可重用性。這種編程范式會毫無顧慮地使用全局性變量，程序中的任何函數(shù)都可能修改它。其結(jié)果就造成了變量被破壞的幾率增加或變量被誤用。在新推薦的面向?qū)ο蠓妒街?，?yīng)在最小的范圍內(nèi)定義變量并封裝它們，以防止其他函數(shù)的誤用或破壞。因此，建議您限制全局范圍使用的變量數(shù)量。可在C語言中用外部關(guān)鍵字標(biāo)識這些變量。

技巧4：利用模塊性的好處

無論問哪一名工程師，項目的哪部分最有可能延遲交付并超出預(yù)算？答案都是軟件。軟件往往是復(fù)雜的，且難以開發(fā)和維護，尤其是當(dāng)整個應(yīng)用都存在于單一文件或松散關(guān)聯(lián)的多個文件中時。為了緩解可維護性、可重用性及復(fù)雜性，強烈建議程序員充分利用現(xiàn)代編程語言的模塊化特性，將常用功能分解成模塊。以這樣的方式分解編碼，程序員就能著手建立函數(shù)與特性庫，然后在一個接一個的應(yīng)用中重用它們，從而通過連續(xù)測試而改善代碼質(zhì)量，同時也減少了時間，降低了開發(fā)成本。

技巧5：保持中斷服務(wù)例程的簡單性

中斷服務(wù)例程用來中斷處理器對當(dāng)前代碼分支的執(zhí)行，從而處理剛剛觸發(fā)中斷的外圍設(shè)備。無論何時執(zhí)行中斷，都需要一定數(shù)量的開銷，用于保存當(dāng)前程序的狀態(tài)、運行中斷，然后將處理器回歸原程序狀態(tài)?，F(xiàn)代處理器要比多年前的處理器快得多，但仍需要考慮此花銷。一般情況下，程序員都想把中斷運行時間降至最低，以避免干擾主代碼分支。這意味著中斷應(yīng)該短而簡單。中斷中不應(yīng)調(diào)用函數(shù)。此外，如果中斷開始變得過于復(fù)雜或耗時，則僅應(yīng)在必要時利用中斷做最少量的工作，例如，將數(shù)據(jù)裝入緩沖區(qū)并設(shè)置一個標(biāo)志，然后讓主分支處理輸入的數(shù)據(jù)。這樣做可保證大多數(shù)處理器周期被用于運行應(yīng)用，而不是處理中斷。

技巧6：使用處理器示例代碼做外設(shè)的實驗

設(shè)計硬件時，做原型測試電路總是有益的，這樣可確保工程師對電路有正確的理解，然后再做電路板 布局。此點對設(shè)計軟件也同樣適用。硅片制造 商通常都有示例代碼，可用來測試微處理器的各個部分，這樣工程師們就可判定該部分的工作情況。此方法使人們洞察到軟件體系架構(gòu)的應(yīng)該組織方式，以及可能造成的任何潛在問題。在設(shè)計初期階段認(rèn)清潛在的障礙，比在產(chǎn)品交付前最后幾小時才發(fā)現(xiàn)它們要好。這是預(yù)先測試代碼片段的一個很好的方法，但需提醒的是，制造商代碼往往不是模塊化的，未經(jīng)大的修改不方便用于實際應(yīng)用。這一局限已隨著時間的發(fā)展而改變，也許某一天芯片供應(yīng)商會給出可用于生產(chǎn)的代碼。

技巧7：限制功能復(fù)雜度

工程學(xué)中有一個舊詞叫“KISS”——保持簡單和直接。無論在處理何種復(fù)雜工作時，最簡單的方法就是把它分解為更小、更簡單、更易處理的任務(wù)。隨著工作或功能變得越來越復(fù)雜，人們要準(zhǔn)確無誤地記錄所有的細(xì)節(jié)也變得更困難。在寫一個函數(shù)時，其復(fù)雜度在當(dāng)時看似適中，然而要考慮到，一名工程師如何在六個月的維護時間內(nèi)查看代碼。測量 函數(shù)復(fù)雜度（如循環(huán)的復(fù)雜度）的方法很多?，F(xiàn)在有工具可以自動計算某個函數(shù)的循環(huán)復(fù)雜度。經(jīng)驗法則建議，函數(shù)的循環(huán)復(fù)雜度保持在10以下是最理想的。

無論在處理何種復(fù)雜工作時，最簡單的方法就是把它分解為更易處理的任務(wù)。

技巧8：使用源代碼存儲庫并頻繁提交

人都是會犯錯誤的，寫代碼時也會犯錯。這就是為什么開發(fā)人員使用源代碼存儲庫是如此重要。源代碼存儲庫可使開發(fā)人員“登記”一個好的代碼版本，并描述對該代碼基所做的修改。該步驟不僅使得開發(fā)人員可以復(fù)原或追溯到代碼的舊版本，還可以比較舊版本之間的不同。如果開發(fā)人員做的一系列改變破壞了系統(tǒng)，只需點擊一下即可恢復(fù)好的代碼版本！請謹(jǐn)記，如果不頻繁提交代碼，存儲庫就不會達(dá)到預(yù)期目的。如果做了不可逆的修改，兩周后才提交代碼，然后再恢復(fù)，就會造成大量工作和時間的損失！

技巧9：代碼做詳細(xì)說明

在軟件開發(fā)的激烈戰(zhàn)斗中，開發(fā)人員很容易把注意力集中在編寫和代碼上，因此會忽略詳細(xì)解釋的需求。在壓力之下，說明工作往往是項目的收尾工作，因為開發(fā)人員認(rèn)為它是最后的一項工作。然而，當(dāng)代碼仍在你腦中新鮮熱火時就做出詳細(xì)解釋是至關(guān)重要的，這樣做可使開發(fā)人員或你自己讀懂注釋，理解代碼的工作方式。

如果開發(fā)人員做的一系列改變破壞了系統(tǒng)，只需點擊一下即可恢復(fù)好的代碼版本！

技巧10：使用一種Agile開發(fā)流程

無論做何種類型的工程工作，都建議您先設(shè)定并遵守一項流程。這樣的結(jié)果應(yīng)有一致的質(zhì)量和成本，并能按時交付。軟件開發(fā)人員已成功使用Agile開發(fā)流程來開發(fā)高質(zhì)量軟件。這一流程可按需求的優(yōu)先等級做開發(fā)。優(yōu)先級別最高的工作在限定的時間段內(nèi)首先開展，這被稱為迭代。這種方法的好處是它可使軟件開發(fā)流程保持順暢，還可以根據(jù)結(jié)果和客戶所需，在每次迭代中適應(yīng)并修改需求和任務(wù)。

技巧10A：站在開發(fā)技術(shù)之巔

要學(xué)習(xí)嵌入式軟件開發(fā)所使用的最新工具和技術(shù)，最好的一個場合是嵌入式系統(tǒng)研討會（Embedded Systems Conferences）。該會議每年召開兩次，地點分別位于加利福尼亞州圣荷西（San Jose）和波士頓（east.ubmdesign.com）。會議吸引了來自全世界的工程師，他們可以開展互動、參加研討會，并進行實際操作，以促進對軟件開發(fā)的理解。此外，EDN.com社區(qū)還提供了與軟件和硬件相關(guān)的一系列網(wǎng)站，工程師們可通過不斷的參與和學(xué)習(xí)，為了將最尖端技術(shù)應(yīng)用于他們未來的發(fā)展項目而做好準(zhǔn)備。