嵌入式开发常用技巧及编程知识

Posted 2022-10-30

嵌入式开发常用技巧及C/C++知识

• ​​引言​​

• ​​查询程序占据的内存大​​
• ​​static 静态变量​​
• ​​‘##’连接符​​
• ​​断言函数​​
• ​​宏定义与条件变量​​

• ​​#if...#else...#endif​​
• ​​选择是否使用串口调试​​

• ​​memcpy函数​​
• ​​字符串小写转大写​​
• ​​字符串大写转小写​​
• ​​字符串命令处理​​
• ​​将某几位清0，并保留其他位的状态​​
• ​​其他​​

• ​​后续​​

引言

我们在日常的嵌入式开发中，经常会遇到各种C/C++的使用问题，并且C/C++纯软件的常用开发技巧有些嵌入式并不常用，而嵌入式开发中使用到的C/C++知识与技巧有些也非常特别，这里我们来具体介绍一下嵌入式开发常用技巧及C/C++知识（未完待续）。

查询程序占据的内存大

双击你的工程文件名

打开.map文件，拉到最下面就可以看到你的程序会占据开发板的多少内存。

static 静态变量

静态全局变量：在全局变量前，加上关键字static，该变量就被定义成为一个静态全局变量。
静态全局变量有以下特点：

1. 该变量在全局数据区分配内存
2. 未经初始化的静态全局变量会被程序自动初始化为0（在函数体内声明的自动变量的值是随机的，除非它被显式初始化，而在函数体外被声明的自动变量也会被初始化为0）
3. 静态全局变量在声明它的整个文件都是可见的，而在文件之外是不可见的
   静态变量都在全局数据区分配内存，包括后面将要提到的静态局部变量。对于一个完整的程序，在内存中的分布情况：

代码区	low address
全局数据区堆区栈区	high address

一般程序把新产生的动态数据存放在堆区，函数内部的自动变量存放在栈区。自动变量一般会随着函数的退出而释放空间，静态数据（即使是函数内部的静态局部变量）也存放在全局数据区。全局数据区的数据并不会因为函数的退出而释放空间。
定义全局变量就可以实现变量在文件中的共享，但定义静态全局变量还有以下好处：

1. 静态全局变量不能被其它文件所用
2. 其它文件中可以定义相同名字的变量，不会发生冲突

‘##’连接符

##用来连接前后两个参数，把它们变成一个字符串。
例子如下：

#define main(x,y) x##y
int xy=1;
cout < < main(x,y) < < endl;

将会使编译器把
cout < < main(x,y) < < endl;
解释为
cout < < xy < < endl;
理所当然,将会在标准输出处显示’1’。
从此可以看出，x##y的效果就是将x和y连在一起了。
而#define main(x,y) x##y 则相当于把main(x,y)等价于x##y

断言函数

主要作用：是对一个bool型表达式进行检查，一个正确运行的程序必须保证这个bool型表达式的值为true，若表达式的值为false,则说明程序已处于一种不正确的状态下，系统需要提供警告信息并且退出程序。
在实际开发中assert主要用于保证程序的正确性，通常在程序开发和测试时使用。为了提高运行效率，在软件发布后，assert检查默认是关闭的。
使用断言的几个原则：

1. 使用断言捕捉不应该发生的非法情况。不要混淆非法情况与错误情况之间的区别，后者是必然存在的并且是一定要作出处理的。
2. 使用断言对函数的参数进行确认。
3. 一般教科书都鼓励程序员们进行防错性的程序设计，但要记住这种编程风格会隐瞒错误。当进行防错性编程时，如果"不可能发生"的事情的确发生了，则要使用断言进行报警。
   FreeRTOS 中的 configASSERT
   configASSERT是在FreeRTOS中的断言函数。如果断言函数的参数为0时将触发断言函数的执行。
   FreeRTOS的断言功能在调试阶段是非常有用的，可以有效地检查参数错误和运行中的错误，但在正式发布软件时，请将此功能关闭，因为断言功能会增加工程代码大小并降低工程执行效率。关闭断言也比较简单，如果FreeRTOSConfig.h文件中有断言的宏定义，将其注释掉即可，如果没有宏定义，默认在FreeRTOS.h文件中就是关闭的。

#define configASSERT( x )     if( x == 0 ) taskDISABLE_INTERRUPTS(); for(;;); 

在使用调试器的情况下，一旦出现断言失败，会关闭中断，程序会死在这个for循环中，此时用户可以很容易就锁定函数出错位置。

宏定义与条件变量

#if…#else…#endif

我们在调试程序时，经常会遇到某段功能的实现，写了两种版本的程序，但调试时又不想来回切换。，这时候我们可以使用条件变量。
比如：想测试__set_FAULTMASK(1);和__disable_fault_irq();的区别，就可以使用如下方式，只需要更改#if后面是1还是0就可以选择是使用哪段程序。

#if 1
//    
        __set_FAULTMASK(1);
        NVIC_SystemReset();  
    #else
     __disable_irq();
     delay_ms(1000);
      __disable_fault_irq();
    NVIC_SystemReset();
    #endif

选择是否使用串口调试

我们在程序开发过程时，往往使用串口进行程序的调试，但在产品成熟时，为了避免内存开销和其他的一些问题往往会去掉串口调试，这时候应该如何简单的去掉呢，下面我来介绍一下。

#define DEBUG_EN 1 //选择是否打开printf调试（串口一），1代表打开，0代表关闭
#if DEBUG_EN
    #define    DEBUG(fmt, ...)     do printf(fmt , ##__VA_ARGS__); while(0)
#else
    #define    DEBUG    do  while(0);
#endif

我们通过上述程序，就可以实现串口调试的全部切换，非常方便。

memcpy函数

memcpy函数的用法，memcpy （void* _Dst,void const* _Src,size_t _Size）
memcpy函数是将后面地址的内容一个数据一个数据放在前面的地址，注意，是先放低位。
_Size是字节数，也就是说如果是32位数组，两个数组值就应该是_Size就应该是4。
例子：

char a[8]=0x12,0x34,0x56,0x78,0x90,0x14,0x52,0x46 ;
short b=0;
memcpy(&b,a+1,2);
printf("b=%x", b);
此段代码的作用是把0x34和0x56拼接起来送到b，输出的最终结果是：0x5634。

字符串小写转大写

//将字符串中的小写字母转换为大写
//str:要转换的字符串
//len：字符串长度
void litterTobig(u8 *str,u8 len)

  u8 i;
  for(i=0;i<len;i++)
  
    if((96<str[i])&&(str[i]<123)) //小写字母
    str[i]=str[i]-32;       //转换为大写
  

字符串大写转小写

int8_t* CapToLow(int8_t* str)

    int i;
    for (i = 0; i < sizeof(str); i++)
    
        if ((64 < str[i]) && (str[i] < 91)) //大写
            str[i] = str[i] + 32;           //小写
    
    return str;

字符串命令处理

通常我们在串口收发或者上下位机的控制中，会使用字符串进行命令的下发，但我们的单片机肯定使用数值会更容易控制些，所以我们可以使用一个控制函数和一些宏定义来完成。

1. 宏定义命令

//用于命令解析用的命令值
#define LED1ON  1
#define LED1OFF 2
#define BEEPON  3
#define BEEPOFF 4
#define COMMANDERR  0XFF

2. 命令处理函数，将字符串命令转换成命令值

//str：命令
//返回值: 0XFF，命令错误；其他值，命令值
u8 CommandProcess(u8 *str)

  u8 CommandValue=COMMANDERR;
  if(strcmp((char*)str,"LED1ON")==0) CommandValue=LED1ON;
  else if(strcmp((char*)str,"LED1OFF")==0) CommandValue=LED1OFF;
  else if(strcmp((char*)str,"BEEPON")==0) CommandValue=BEEPON;
  else if(strcmp((char*)str,"BEEPOFF")==0) CommandValue=BEEPOFF;
  return CommandValue;

3. 使用方式

Value=CommandProcess(CommandStr);   //命令解析

此时Value就是我们转换成的命令数值（1、2、3、4这类）

将某几位清0，并保留其他位的状态

使用”&= ~"进行清零。
我们以下面的程序为例：

uint32_t ultmp;
ultmp=0x12345678;
ultmp&= ~(0XFFFF0000);
printf("ultmp=0x%d\\n",ultmp);

上述程序的作用就是将ultmp的高16位 置0，低16位保留.
最后输出的结果是0x00005678。

其他

1. %*c表示忽略一个字符
2. C++变量前面加下划线和不加下划线都不会影响对变量的定义，只是风格问题，更喜欢将成员变量或者私有成员变量的前面加上下划线。以表示该变量是某个类的属性。

后续

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