在单片机应用开发中,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工程师。为帮助工程师解决单片机设计上的难题,《电子工程专辑》网站特邀Holtek香港分公司工程部处长邓宏杰先生担任《单片机应用编程技巧》专题讨论的嘉宾,与广大设计工程师交流单片机设计开发经验。现根据论坛中的讨论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

邓宏杰指出,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。他强调:“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。”

他指出,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％。他说:“对于复杂而开发时间紧的项目时,可以采用C语言,但前提是要求你对该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,特别是在一些特殊功能模块的操作上。所以如果对这些特性不了解,那么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,邓宏杰给出了一些建议,他指出系统运行中应考虑的超范围管理参数有:

1．物理参数。这些参数主要是系统的输入参数,它包括激励参数、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。如E2PROM的擦写次数与资料存储时间等应用参数界限。

4．过程参数。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

邓宏杰指出:防止干扰最有效的方法是去除干扰源、隔断干扰路径,但往往很难做到,所以只能看单片机抗干扰能力够不够强了。单片机干扰最常见的现象就是复位;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;另外你也可以自己在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

有读者希望了解用用什么方法来测试单片机系统的可靠性,邓宏杰指出:“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,测试软件是否写的正确完整。

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。可以使用各种干扰模拟器来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。

邓宏杰强调:“还可以模拟人为使用中,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。用大功率电钻靠近单片机系统工作,由此测试抗电磁干扰能力等。”