在前一节中，你了解了一些帮助你进行硬件原型设计的重要原则。在本节中，我们将分享在软件开发方面的经验教训。关键词extern，static和volatile都是什么？你应该在你的代码中使用递归还是malloc（）？

根据下列重点步骤写好代码，一切都会更好！

一 查找硬件设备的现有软件示例

开发任何嵌入式解决方案的第一步是找到可以使您的任务更简单的示例。您在自定义解决方案中找到的特定部分的软件示例将帮助您以另一种方式“查看”设备，并帮助您重新解释设备规格，即使这些示例是针对其他计算机架构或软件语言的。

二 编译器的代码

没有完美的计算机软件语言。所有语言都有自己的优势和弱点。用于EFM32家族的Simplicity Studio中使用的软件语言是C. C语言有着很长的历史，它被广泛信任，并且在嵌入式设计上表现良好，但是其语法及特性很难掌握。当你在C中编码时，你实际上是为编译器和其他构建工具编写指令。记住这一点。C语言是“接近金属”的语言，因为您的代码在人类可读格式下编写的代码，汇编代码和二进制映像的构建过程的结果之间仅有几个步骤。

C代码具有严格的类型，要求某些变量匹配得足够好以执行安全赋值。这是为了保护你不要做愚蠢的事情，比如变量（即指针）的地址和变量的内容。但是经常在嵌入式开发中，您需要能够将纯数字转换为地址，以便指定寄存器地址。这需要你熟悉类型转换，以告诉编译器你真的知道你在做什么。

三 使用描述性变量和函数名称

你可以做的最好的事情是确保你的代码设计得很好，使用描述性的变量和函数名。在C代码中没有与长名称关联的运行性能损失。当构建工具将C代码转换为二进制机器码时，将删除所有标识符。请考虑在FAT文件系统（FF）库中找到的以下代码段：

res= dir_sdi(dj, 0);
if (res == FR_OK) {
do{ /* Find a blank entry for the SFN */
res= move_window(dj->fs, dj->sect);
if(res != FR_OK) break;
c= *dj->dir;
if(c == DDE || c == 0) break; /*Is it a blank entry? */
res= dir_next(dj, 1); /*Next entry with table stretch */
} while (res == FR_OK);
}

上面的代码有一些注释，这当然有帮助，是一件非常好的事情，但是很难通过查看变量，函数，枚举和预处理符号知道这个代码的确切原因。考虑使用以下代码作为替代：

// Load the first target_directory entrywithout table stretch
result = set_directory_index(target_directory,NO_TABLE_STRETCH)
if (result == FAT_RESULT_OK)
{
//Look for a blank entry for the Short File Name over all directories
do
{
result= find_next_window_offset(target_directory->file_system_object,target_directory->current_sector);
if(result != FAT_RESULT_OK)
break;

//Window offset was OK, check the entry
short_file_name= *target_directory->short_file_name;

//Is it a blank or unused entry?
if (short_file_name[0] == DELETED_DIRECTORY_ENTRY_BYTE
||short_file_name[0] == UNUSED_DIRECTORY)
break;

//Get the next entry with table stretch
result= get_next_directory(target_directory, TABLE_STRETCH);
}
while (result == FAT_RESULT_OK);
}

是的，代码有点宽，难以键入，但SimplicityStudio提供代码完成与CTRL +空格键的快捷键，你可以随时剪切和粘贴。代码可读性会增强，需要更少的寻找变量名。我们可以通过查看第二个例子来说明，这段代码旨在查看目标目录，并在找到目标目录中的已删除（先前已填充但现在可用）或零（从未填充）短文件名条目时中断。描述性名称允许您像读一段故事似得阅读代码，在你阅读时告诉你目的。

四 严肃的对待注释

一个好的软件开发人员在几个关键的地方给代码添加了很多注释。注释，如长变量名，不影响到运行时可执行二进制文件的文件大小，只是在那里，以帮助阅读文档的代码。解决方案中每个文件的顶部应说明该文件的目的，并且在每个函数的顶部应有较长的注释，说明函数的用途以及描述输入和输出。除了这些关键的地方，应该在逐行的基础上使用注释，无论代码的意图清不清楚。使用描述性变量名称可以帮助解释代码的目的，并减少必要的注释，使得那里的注释更突出。相信我，一年后你不会记得当初写代码的目的，所以要重视注释了！

五 使用emlib库

对于EFM32程序员，emlib库是你的朋友。接入EFM32外设时，尽可能的调用这些库。这些库经过良好测试，并有额外的代码来帮助寻找问题，而不仅仅是直接调整寄存器。例如，以下代码使用emlib库：
TIMER_TopSet(TIMER3, 1000);

相同的事情可以通过预处理器定义寻址内存映射外设的寄存器来完成，定义TIMER3为0x40010C00。我们不使用这个地址，因为它很难被记住，但这是TIMER3映射在主内存中的地方。
TIMER3->TOP = 1000;

所有外设以完全相同的方式映射到内存地址，因此有时您会看到使用此指针表示法的示例，而不是emlib库函数。如果您将看到em_timer.h中的TIMER_TopSet函数定义，您将看到该函数与此示例完全相同，因此在这种情况下，库函数没有提供任何附加值。然而，使用emlib库，有时会得到比简单操作映射寄存器更多的功能。例如，CMU_ClockEnable函数在最终使用“bit band”命令确保寄存器位自动地设置之前，小心地代表您做出很多决定。尽可能频繁地使用这些库函数，以获得所有EFM32库设计师设计的便利性。

六 定义变量以避免堆栈和堆的问题

C的许多方面对于非专业的程序员来说并不明显，但在嵌入式设计中运行代码时变得很重要。对于初学者，所有本地声明的变量都在栈上。这些是您在函数或任何代码块中定义的变量。

堆栈是从“内存顶部”或物理RAM中最高可用地址开始的内存区域，然后向下计数，直到达到堆栈限制。如果您定义了太多的局部变量，或者您的代码通过使用递归或其他嵌套函数动态创建这些变量，那么您的堆栈空间会被占满。

全局变量是在模块级别的所有函数和其他代码块之外定义的变量。编译器自动为heap上的全局声明的变量分配内存，这是堆栈外的主内存池的一部分，如果您尝试分配太多的RAM，将会产生编译器错误。但是，在代码中使用malloc（）命令可以动态地在运行时在堆中分配RAM。

在具有有限RAM的嵌入式处理器上使用recursion或malloc（）命令是一个冒险的任务！你必须理解你的代码将需要多少递归尝试（或malloc（）调用）以便解决问题，然后设计一个永远不会用尽堆栈空间的解决方案。

如果您在代码中定义所有变量并让编译器确定如何自动管理内存，您将遇到较少的超出堆栈或堆的问题。即使有这样的预防措施，如果你的代码几乎是可用的RAM大小，当你编译和构建你的代码，你将需要学习如何监视堆栈和堆的大小，这部分内容超出本节的范畴。

int foo; //Global variable, memory is on the heap

void some_function()
{
int bar; // Localvariable, memory is on the stack
}

七 全局静态变量和局部静态变量的差异

使用关键字“static”定义的变量表示不同范围的不同内容。在内部函数中，static关键字用在变量的前面，以记住它在函数调用之间的值。它具有一种“粘性”，你可以在函数的第一次调用时初始化它，然后让它保持其值，而不是每次函数执行时重新初始化非静态变量。在全局范围，所有变量都是“粘性”的，因为它们只在运行时开始时初始化一次，然后记住它们的值。但是，放置在全局变量前面的static关键字指示编译器该变量对于该模块是本地的，并且不被外部模块使用。对于同一个“static”关键字，这是一个完全不同的含义。

int foo1 = 1; // Global variable, initialized only once
static int foo2 = 2; // Global variable,initialized only once, private to this module

void some_function()
{
int bar1 = 3; // Local variable, initializedevery time the function is called,
//private to this function

staticint bar2 = 4;// Local variable, initialized only the first time thatthis function
// is called, private to this function

int foo1; // This is a bad idea. Local foo1 overrides global foo1 and makesthe
//global version unavailable inside this function
}

八 volatile和extern的含义及如何相互影响

只要变量和函数在模块中未声明为static，它们就可以在该模块外部使用，并在其他模块中使用。为了告诉编译器你打算在模块中使用相同的变量，你在一个模块中定义一个常规方法的变量，并在设计中所有其他模块的定义之前添加关键字“extern”。现在，您设计中的所有模块都可以访问同一个变量。但是，如果设计中的其他模块中的一个模块意图修改最初定义的位置之外的变量的值，则必须在该变量前面添加关键字“volatile”。这个volatile关键字告诉编译器该变量可以在模块之外更改，并阻止优化器删除似乎没有效果的语句。
// Module A
int foo; //Meant to be modified in this module only
volatile int bar; // Value can changeunexpectedly outside of this module
// Optimizer must always evaluate the value ofbar

// Module B
extern int foo; // We can read this valuedefined in Module A, but should not modify it
extern int bar; // Since declared volatilein Module A, we can read and modify this variable

此外，当使用Release版本和Debug版本时，使用volatile非常重要。当优化设置增加时，编译器将主动尝试压缩不必要的代码。这意味着您需要防止编译器这样做，通过使用volatile关键字可以改变当前范围之外的任何变量。

在下一节中，我们将继续介绍软件路径的最佳实践，了解内联函数，如何使用闪存，配置锁以及如何解决缓冲区溢出问题。

在本系列的第一部分中，我们介绍了修订控制系统，以及它如何安全地保存您的设计文件，并帮助您找到设计文件之间的差异。在本节的第二部分教学中，您将了解如何构建自己的硬件。

这个系列文章有六个部分：

1. 使用版本控制系统
2. 在面包板上开始开发
3. 原型构建
4. 写好代码，一切都会更好
5. 像专业人士那样构建源代码
像天才一样调试问题

开始使用面包板进行开发

当在EFM32上开始一个新项目时，您可能已经参考了本书的一些例子，并认为您有了足够在定制印刷电路板（PCB）上开发自己的EFM32解决方案的能力。但不要让步子太大，可以遵循下列步骤以确保开发的成效：

1. 一步步进行测试

为了获得最佳效果，每个项目都应该从“面包板”开始，在此阶段，您可以为设计中的每个主要设备组装入门工具包和分线板。虽然您可以多次阅读设计中的设备规格，但在您尝试通过软件与设备进行交互之前，您无法真正学习如何使用设备。只是将设备连接到您的入门套件，并尝试通过电气接口与之通信，都将帮助你获得许多从阅读规范得不到的经验。虽然一些规范开始时有很大的意义，但你很快就会发现规范没有涵盖启动设备并开始使用它所需要的一切，或者至少它掩盖了一些重要的信息，如需要额外的信号线，额外的外部电路或许多其他重要的细节。

2. 为每个设备找到或制作自己的分线板

为了使用外部器件，您需要在设计中为每个器件找到一个分线板，评估或开发套件。如果你不能找到一个设备（或者如果它太贵），你通常可以按照本书第9章的说明自己构建一个。如果这是不可行的，例如你的设备有一些难以焊接的器件封装，如BGA，你有时可以找到芯片的备用封装，其具有相同的电气性能与更容易焊接的封装。

如果您的设备需要大量的支持电路来运行，例如特殊的电压调节器，那么开发您自己的评估板是完全值得的，因为开发这样的板，可以证明在你构建整个系统PCB前，你对你设备的引脚分布，footprint和支持电路是完全理解的。这些footprint文件可以在您的系统设计中重复使用，它们已经完全验证。

3. 仅针对基本功能

一旦将评估设备连接到入门套件进行测试后，重点应该是让部件基本上起作用。由于您通过跳线进行连接，因此在某些情况下，信号接口的电气要求将不能全速工作，因此要将速度保持为电气接口最低的速度，并保持EFM32 GPIO输出的最低驱动强度。在进入进一步的功能之前，编写代码来做一些简单的事情，比如读取设备ID寄存器或者做一个简单的写操作。由于可能在跳线上发生的复杂的信号完整性问题，某些频率可能是不可达到的，所以不要对面包板模型有太多期望。

该过程的要点是在设计定制PCB解决方案并将设备驱动程序集成到系统软件之前，尽可能多地了解设备的要求。这将问题隔离到单个子系统，并使您的最终开发就像是系统集成的练习。

面包板成功的关键：

对于设计的每个子系统，使用隔离面包板启动所有项目
为任何棘手的footprint或需要大量板载电路的部件开发评估板
专注于让部件“正常工作”，而不是寄希望于在面包板上实现全面性能

规划原型设计

一旦你的面包板实验完成，你已经确定了将组成您的EFM32解决方案的设备，是时候开发一个自定义PCB，以将所有这些组件一起作为一个单一的系统了。虽然此时定义外壳并且开发一个适合目标外壳的微型板也是很有诱惑力的，但是将第一个定制PCB开发为一个仅专注于测试和开发的大型测试系统是一个更好的主意。

1. 严肃地使用测试点
内置测试PCB是最终解决方案的一个版本，包括访问设计中的所有信号作为测试点。具有测试点的设计中的任何信号都可以通过万用表，示波器或逻辑分析仪进行探测。测试点可以是铜的暴露的“焊盘”，允许应用插头引脚和跳线的通孔结，或者甚至用于探针夹的金属环。将所有组件和测试点放在内置测试板的顶部也是一个好主意，这样调试更容易，因为您可以无需翻转板子。

要查看测试点的类型，只需查看您的入门套件的背面。电镀通孔测试点是我们焊接插头引脚的测试点。小金圆焊盘是表面贴装测试焊盘，适用于探测或焊接其中可以连接小探针夹的小导线。

来源：电子技术应用

物联网时代渐行渐近，半导体厂商纷纷布局，MCU厂商自然不能置身事外。岁末年初之际，Silicon Labs首席营销官Michele Grieshaber女士接受了《电子技术应用》采访，对MCU的发展谈了其观点。

2017年微控制器技术的发展：连接、安全、能效

Grieshaber女士表示，现在和未来，连接能力都是用于物联网（IoT）连接设备中的微控制器的关键特性之一。强大的无线连接能力不仅对许多物联网应用而言是必需的，而且这些应用也需要更先进的特性，例如对多协议无线的支持，可用来处理诸如多种网络的调试和共存这样的问题。能够使通信信道安全对于保护物联网系统免受入侵也是至关重要的。安全性应该通过硬件加速来最大化效率、响应时间和电池续航能力，因为数量众多的物联网设备都是由电池供电的，或者拥有有限的能源。

高效的传感器接口、灵活计时外设和高集成度通信外设也是关键的构件，这些外设必须都能够在深能级模式中自主工作，以最小化能量损耗。

虽然这些特性对应用于物联网中的MCU来说都是非常重要的因素，但是物联网开发人员最需要的还是简便性。开发人员必须使自己的产品快速上市，为了实现该目标，他们需要能帮助自己去实现能效最大化、调试问题和优化网络的开发工具。强大的软件构件也是非常关键的，它可以使开发人员致力于实现产品的差异化，同时无须为每个设计项目进行重复性的工作。

Grieshaber女士表示，Silicon Labs主要通过持续优化产品特性，提供强大的工具和软件支持，以及扩展和深化产品线与应用领域等方法来实现产品的差异化。

在Silicon Labs，我们相信能效是应用在物联网中的元器件的一项至关重要的特性，并且我们也相应地创建我们的产品。为了实现最低功耗，您不仅需要让MCU、无线芯片和外设拥有极好的休眠电流和工作电流，也需要尽可能多地使用休眠模式。Silicon Labs的MCU和无线MCU拥有非常高的自主性，使它们在深度睡眠模式时依然可以运行。这种自主架构使一项应用能够优化其电池续航时间。

Silicon Labs持续地对开发工具和软件进行投资，以帮助我们的客户更快地创建出自己的产品，并有助于他们将精力集中于自身的创新。这种方法的核心就是Simplicity Studio，它是一套旨在帮助开发人员简化MCU和无线并行应用开发的工具。Simplicity Studio包括一个可选的、成熟的集成开发环境（IDE），可帮助开发人员创建和配置其应用的工具（例如，Simplicity Application Builder和Simplicity Configurator），以及可帮助调试和优化应用的工具（例如，用于能耗优化和调试的Energy Profiler，用于网络优化和调试的Network Analyzer）。Simplicity Studio也提供对文档、案例和客户支持的轻松访问。

此外，Silicon Labs也看到了对预验证无线模块的高度需求，该无线模块包含一个无线MCU，同时集成了包括天线在内的所有外部无线元件，从而使产品开发人员可以极其容易地将无线功能集成到自己的产品中。高集成度与我们所关注的简便性是一致的，使我们的客户可以将精力集中于最终产品的创新，而且可轻易地集成诸如无线连接等功能。

2017年市场格局与竞争态势

在接下来的两三年内，对基于ARM Cortex-M处理器的MCU的总需求将持续增长，我们也会看到对集成安全功能的节能型无线MCU的需求将显著增长。对8位MCU的需求将依然强劲，因为它们非常适合于成本敏感型应用，这些应用并不需要很大的处理带宽。Silicon Labs的EFM8系列8位MCU提供了高功能和低成本的独特结合，从而备受成本敏感型物联网设备的关注。目标应用也包括经常运行私有无线协议的简单无线设备。

对于具有一定复杂度的物联网连接设备，或者运行Bluetooth低功耗、ZigBee或Thread协议的设备，通常需要更高性能的32位MCU或无线MCU。32位MCU对于更多性能增强型应用来说是必要的，而且就信号处理而论，它们也拥有超越8位MCU的关键性优势。我们认为16位MCU将不再流行，因为它们不像8位MCU那样拥有高性价比，也不像32位MCU那样能够处理复杂的应用。

中国拥有世界上最大的MCU市场之一，但是与其它区域市场相比也是截然不同的。在宏观层面上，我们可以将中国市场划分为两部分，本地市场和出口市场。就本地市场而言，我们必须满足由我们的客户定义的需求或本地标准，而且价格竞争通常也很激烈。这方面很好的案例就是光收发模块，我们与客户紧密合作来定义规格，然后交付产品。就出口市场而言，我们必须开发适合全球市场的产品，并且为客户提供参考软件或软件库来帮助他们开发自己的产品。这方面很好的案例是ZigBee市场，我们不仅为我们的客户提供无线MCU，还提供经过完全认证的ZigBee协议栈。

中国市场上的价格竞争一直都很激烈！作为一家为中国市场提供MCU产品的领先供应商，我们倾向于考虑整个解决方案的总成本，而不是一个元件的成本。我们通过提供高度集成的解决方案来帮助客户降低总体物料清单（BOM）成本，这些解决方案中外部元件更少，而且小型化封装也可以减小电路板尺寸、降低电路板成本。为了帮助我们的客户实现其产品的差异化，我们不仅为客户们提供高性能的外围设备，而且提供一流的固件；这方面的案例之一就是我们的高性能电容感应解决方案，我们不仅为我们的客户提供了低功耗、高性能的硬件，还会结合一流的电容软件库。目前，客户正面临两大难题，产品复杂性和上市时间。在这方面，Silicon Labs正提供一流的工具来帮助我们的客户。我们的Simplicity Studio不仅允许我们的客户支持MCU，也允许他们在同一个开发环境中将Silicon Labs的无线产品和传感器添加到自己的产品中。