嵌入式系统工程师使用最多的编程语言就是C语言,因为它兼具了良好的硬件控制能力和代码执行效率。以下是嵌入式工程师在使用C语言时可能非常有用的八个技巧:
● 指针的熟练使用。指针是C语言中非常强大的特性,它们提供了直接访问内存地址的能力。常见的结构体指针、函数指针、指针常量、常量指针、字符串指针、数组指针都是嵌入式工程师必须掌握的。
● 理解和使用位操作。C语言为位级操作提供了各种运算符,比如按位与(&)、按位或(|)、按位非(~)、按位异或(^)、左移(<<)和右移(>>)。C语言位操作的使用场景主要包括应对硬件资源有效的环境和硬件特殊功能寄存器的操作。嵌入式系统通常面向的内存和处理器资源有限,位操作可以用来优化代码和节省内存;访问硬件寄存器时往往只修改特定的bit位,其余bit位的内容要保持不变。
● 宏定义的编程技巧。宏定义可以用来创建代码片段的别名,增加代码的可读性和简洁性。常见的用法包括定义常量、函数宏和条件编译宏。
● volatile关键字的使用。volatile关键字的作用是防止编译器的过度优化,每次取数据都是去对应真实地址里加载,而不是使用缓存中的值。在访问硬件特殊功能寄存器时,这个特性特别重要。如果一个嵌入式软件工程师不能正常认识volatile,那他一定不是一个合格的嵌入式软件工程师。
● 理解内存管理。嵌入式系统对内存的使用非常关键。需要注意内存分配和释放的方法,以避免内存泄漏和碎片化。可以使用静态内存分配、动态内存分配(如malloc/free)或者内存池等方法。对于一个程序运行时使用的代码段、数据段、BSS段、堆区、栈区的布局要有深入认知,它往往是你解决一些深层次BUG必备的技能。
● 中断服务程序的实现。中断是嵌入式系统中常见的事件处理方式。需要编写中断服务函数(ISR)来响应中断事件,并进行必要的处理。在编写ISR时,要注意避免使用过多的计算和延时操作,以确保中断的及时响应,还要考虑到一些特定函数的重入性问题,细节决定成败。
● 优化编译选项的配置。编译器的优化选项可以对代码进行优化,提高执行效率。针对不同的硬件平台,往往在编译器中有着特定的优化配置和方式。同样的代码,优化方式不同,有时你会发现代码的执行效率差距还是非常大的。
● 调试技巧的熟练运用。调试程序,无论是使用哪个编程语言都是必备技能,而嵌入式往往是一个软硬件联调的场景,所以对调试技巧的要求更高一些。嵌入式的调试不但包含传统的日志记录的使用,更包含如何使用调试工具(比如GDB、JTAG、SWD等),以及如何通过串行接口借助调试打印来诊断问题,这些技巧都是嵌入式调试中所特有的。
以上就是嵌入式软件工程师在做C语言开发编程时必备的一些技巧,熟练掌握这些技巧可以使你的代码更高效、更安全,也可以让你更好地应对嵌入式系统开发的挑战。