蓝桥杯单片机组——程序框架及客观题

2023-11-18

文章目录

前言
程序框架
客观题
总结
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前言

前面两篇主要是介绍了蓝桥省赛的一些参赛技巧，此篇主要是分享程序框架和一些客观题的链接。

程序框架

蓝桥的评分是综合了效果和代码步骤的，在比赛的最后提交时是需要源代码一起提交的，一个可读性高的代码或多或少的会给评分人好感，评分人心情一好说不定就会多几分，这样没有实现的功能就能一定程度被优秀的代码框架填补。所以在比赛和训练过程中一定要保持一个良好的编程习惯；这里笔者分享几点，仅供参考。

main+中断两段式代码结构

在比赛过程中首先仔细分析出各个模块的任务，然后根据任务优先级别（比如说又要求刷新率的任务）进行大致规划，将有刷新率要求的代码放在定时器中断中会比较保险，至于为什么要放在定时器中断中，且看下面的分析。

单片机运行流程

单片机裸机开发的代码运行流程如下所示，程序永远是一行一行往下执行，每一个任务都要等上一个任务运行完毕后才能被执行，总是一条路走到黑。
没有中断产生时：整个程序会一路向前直至进入主循环，然后不停的在主循环里面转圈圈，从while(1)循环的任务1的第一行代码运行到最后一个任务的最后一行代码，碰了南墙后会回头继续来到while(1)的第一个任务的第一行执行。
有中断时：当初始化时的中断条件到达后单片机会停下正在执行的任务，自动进入中断服务函数去执行中断里面的任务，执行完毕后会自动返回到刚刚正在执行的任务中继续往下执行。
例：假设程序在任务1的位置时定时器1ms中断溢出标志到达，这时程序会进入定时器中断服务函数，执行中断服务函数，依次执行任务3，任务4…当中断服务函数的任务被执行完毕后，会返回到任务1刚刚运行截止的位置继续执行。
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在这个运行流程中有这么几个点需要注意或者说规避的，
1.初始化时中断使能放到初始化代码的最后；中断的产生对于主线程序的运行是随机的，可能在任务1的某一行代码，也有可能在任务2的某一行代码，还可能在任务切换之间，换而言之，只要中断使能后，任何位置的代码运行都可能会被中断打断，对于主循环的函数来说还好，对于初始化的代码来说就会有影响，尤其是涉及到需要通讯时序来初始化的器件，如果通讯过程中被中断打断很可能初始化失败。因此在代码初始化的时候，尽量要将中断使能放在初始化最后，这样中断的时候程序已经进入了主循环，不会对其他的初始化造成影响。
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**2.定时器中断内部不能放耗时特别长的函数；**拿1ms定时器中断来举个例子，如果任务4要花费790us的时间来运行，而任务3需要花费200us运行，此时如果后面还有一个任务5需要花费50us的时间运行，显然这些程序的运行时间加起来已经超过了1ms的中断周期，这样的话整个程序就会死在中断了，因此中断服务函数里面不能放时间复杂度特别高的函数。
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**3.while(1)主循环内不要使用大于1ms的Delay阻塞式延时；**这一点也很好理解，举个反例，如下图所示代码，Keil仿真前面四个任务运行一遍的时间是差不多10ms；

当放置了Delay100ms后，仿真时间来到了103ms（这个100ms的延时是用的11.0592M晶振频率，而仿真是12M晶振所以时间有点不对）;也就是说，整个主循环原本一秒钟可以循环1000次，现在只能循环10次了；这对于代码中的按键动作函数来说是致命的，原本按下就可以检测到，但是加了阻塞式延时后，这个按键我们最短要按下110ms才能被识别，这会严重影响整个代码的运行。
当然在学习过程中大家可能已经习惯了这种阻塞式延时，这个习惯是很不好的。笔者实习的时候，一个工程师就举了这样一个例子，实际产品中经常会设计急停按钮以防发生生产过程中危险，代码中如果使用这种阻塞的延时，当产线上发生了危险，一个人被绞进了设备，旁边的工人已经第一时间按下了急停，但是由于阻塞式延时的存在，没能第一时间检测到急停信号，设备没能及时停下，可想后果会是怎样。
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有关非阻塞式延时和阻塞式延时的介绍可以参考吴坚鸿的《从单片机基础到程序框架》一书。这里还是推荐大家借用定时器中断来实现延时，可以参考此文——51单片机利用定时中断做“非阻塞式”点灯。当然如果你有足够的能力，试试时间片轮询也是个不错的方式。

代码风格

除了在代码运行流程上需要注意的以外，笔者还有一些代码风格的建议；
1.建立工程时使用多.c结构；按照功能模块建立多个c文件和h文件，而不是一股脑的全部放在main.c中，这样既利于自己后期检查，也有利于评阅老师看清代码思路。
在这里插入图片描述
2.在函数命名上尽量统一格式；采用首字母大写的结构命名，多个单词拼接使用 “_” 来连接，且每个单词的首字母大写。

3.同一类型变量建议使用结构体来统一管理；这样有利于自己检查。

typedef struct
{
  float                kp;         //P
  float                ki;         //I
  float                kd;         //D
  float                imax;       //积分限幅
   
  float                out_p;  //KP输出
  float                out_i;  //KI输出
  float                out_d;  //KD输出
  float                out;    //pid输出
 
  float                integrator; //< 积分值
  float                last_error; //< 上次误差
  float                last_derivative;//< 上次误差与上上次误差之差
  unsigned long        last_t;     //< 上次时间
}pid_param_t;

pid_param_t Speed_PID;

4.对于界面切换或者多个模式时建议使用枚举法和switch配合；以免自己陷入if的逻辑黑洞。
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客观题

有关客观题以及一些大佬的经验分享，笔者在此给大家把链接贴出来
蓝桥杯单片机准备目录
 【蓝桥杯】历届单片机客观题及答案解析
 【蓝桥杯单片机组】客观题（赛前必看）
你该不会还不知道吧——免费资源蓝桥杯单片机组完全版信息总结
这里强烈推荐最后一篇的内容，是一个很好的蓝桥杯经验分享系列，快上车跟紧大佬车队。

总结

有关蓝桥杯单片机的记录就到此为止，有不妥之处欢迎指出。哦，对了，大家赛前记得一定要去找一个Keil4的版本去建一下工程，尤其是在其他学校比赛的同学，有可能赛场提供的keil版本是老款，新建工程稍微有一点不一样，大家提前预防一手。最后，再次预祝各位取得让自己满意的成绩。