9个嵌入式硬件转软件小技巧
内容提要
在物联网时代，工程师对嵌入式软件有兴趣。转向嵌入式软件开发需要掌握软件和硬件交互方式，使用流程图制定软件架构，状态机控制程序流程，避免全局变量，模块化，简化中断服务例程，使用处理器示例代码进行外设实验，限制功能复杂度，使用源代码存储库，详细说明代码。
延伸解读
从硬件思维到软件架构的转换
文章强调硬件工程师转软件时，首先要克服“立即写代码”的冲动，就像设计PCB前必须先完成电路逻辑图一样。先用流程图规划软件架构，能帮助开发者理清应用所需的各个组件及其关系，确保程序建立在良好组织之上，从而减少调试时间。这种思维转换是转向嵌入式软件开发的关键第一步。
状态机与模块化：控制复杂性的核心手段
文章将状态机视为控制程序流程的有效工具，可将应用拆分为多个独立状态机，各自管理内部状态和转换，从而简化开发并提升可维护性。同时，模块化鼓励将常用功能分解为模块，建立可重用的函数库，通过连续测试改善代码质量。两者结合，能有效应对嵌入式软件日益增长的复杂性。
中断服务例程的简单性原则
中断服务例程需要保存和恢复处理器状态，会产生额外开销。文章建议保持中断短小简单，避免在中断中调用函数；若中断变得复杂或耗时，应仅做最少工作（如将数据装入缓冲区并设置标志），让主分支处理后续数据。这样可确保大多数处理器周期用于运行应用，而非处理中断。
利用示例代码与工具提前发现隐患
文章建议使用芯片制造商提供的示例代码进行外设实验，以验证微处理器各部分的工作情况，并洞察软件架构的组织方式及潜在问题。在设计初期识别障碍，比交付前才发现要好。但需注意，制造商代码往往不是模块化的，未经修改不便直接用于实际应用。此外，可利用工具自动计算函数的循环复杂度，经验法则建议保持在10以下。
Q&A
硬件工程师转嵌入式软件开发可行吗？需要掌握哪些关键知识？
完全可行。需要掌握软件与硬件的交互方式，并具备基本的计算机科学和编程技能，深入理解计算机硬件和嵌入式系统架构。
为什么建议先画流程图再写代码？
流程图能帮助形成软件架构的概念，确保程序建立在良好的组织和深思熟虑之上，减少调试时间，长期看可节省时间、省去麻烦。
状态机在嵌入式软件设计中有什么好处？
状态机可将应用程序分为多个控制特定部件的状态机，拥有内部状态和状态转换，能简化软件开发，使之模块化、可维护并易于理解。
为什么应避免使用全局变量？如何限制其使用？
全局变量容易被任何函数修改，增加被破坏或误用的风险。应在最小范围内定义并封装变量，限制全局变量的数量，在C语言中可用extern关键字标识。
如何保持中断服务例程简单？复杂的中断处理应该怎么做？
中断应短而简单，不应调用函数。如果中断过于复杂或耗时，只做最少量的工作，例如将数据装入缓冲区并设置标志，然后让主分支处理数据。
使用处理器示例代码做外设实验有什么好处和局限？
好处是能提前识别潜在问题，了解软件架构的组织方式。局限是制造商代码往往不是模块化的，未经大的修改不方便用于实际应用。
如何控制函数复杂度？循环复杂度建议保持在多少以下？
将复杂任务分解为更小、更简单的任务。经验法则建议函数的循环复杂度保持在10以下。
使用源代码存储库有什么好处？需要注意什么？
可以登记好的代码版本、描述修改，便于复原或追溯旧版本，比较不同版本。需注意频繁提交代码，否则存储库无法达到预期目的。
