怎样分析单片机程序

设计单片机程序不是从零开始，而是先对已有的相关程序进行阅读分析。分析程序是设计、修改、优化、维护的重要步骤。因此，掌握单片机程序的分析方法是非常必要的。

１ 详细阅读设备使用说明书

可投产（使用）的单片机系统都附有使用说明书（手册），它介绍了该产品的（工作原理）技术指标、使用步骤、操作方法和注意事项，同时还有系统的有关状态、显示、报警等信息。这为阅读程序、划分模块分析功能提供了极大的帮助。若有该系统，应对其反复操作，熟悉使用步骤和操作方法。操作时应全面详细，确保程序和外围电路的每一部分都执行过。

２ 了解单片机芯片型号及功能

目前，具有代表性的单片计算机有：８位单片机，即５１系列；１６位单片机，即９６系列；３２位嵌入式微处理器，即Ｘ８６结构的ｉ３８６ＥＸ系列；超低功耗ｉ４８６系列和ＲＩＳＣ结构的ｉ９６０系列等。由于ＭＣＳ—５１系列单片机具有集成度高，处理功能强，可*性好，价格低廉等优点，它在智能仪器仪表、控制工程、测试技术等领域得到了广泛的应用。繁多的单片机品种，使阅读者必须首先知道该电路中具体使用了哪一种单片机芯片，弄清其引脚功能、存储器结构、指令系统等。

３ 分析掌握外围电路各部分的作用

在单片机应用系统中，硬件是基础，软件的功能是对硬件进行合理调配和使用。在控制系统的开发中，软件和硬件设计基本上是同步进行的。

３．１ 单片机常用的外围电路

单片机常用的外围电路包括程序扩展电路、内存扩展电路、并行口扩展电路、Ｗａｔｃｈｄｏｇ电路、串行通讯电平转换电路、ＬＥＤ（ＬＣＤ）数码显示电路、键盘电路、Ａ/Ｄ转换电路、Ｄ/Ａ转化电路、指示灯电路等，同时还必须明确该电路的实现方式。单片机外围电路简图见图１。

３．２ 其他电路及连线

为了阻抗匹配，增设驱动电路，驱动大电流电路时采用的光电隔离电路，ＣＭＯＳ电路多余输入端的处理（接正电源或接地），地线系统（系统地，机壳地或屏蔽地，数字地，模拟地）的安排，信号线包括读、写信号线、片选信号线、时钟信号线、读选通信号（ＰＳＥＮ）、地址锁存信号（ＡＬＥ）、复位信号等的连接及Ｉ/Ｏ地址的分配，掌握这些对程序的阅读至关重要。

４ 阅读分析程序

４．１ 单片机程序所用语言

由于汇编语言精炼高效，小型的单片机程序常采用汇编语言。而Ｃ语言既有高级语言的各种特点，又可对硬件进行操作，进行结构化程序设计。对ＭＣＳ—５１单片机，目前采用比较多的有ＡＳＭ５１，Ｃ５１等。此外，还有汇编语言与ＢＡＳＩＣ语言混编的单片机程序。

４．２ 单片机程序的基本结构与组成

在整个单片机程序中初始化、自检部分安排在单片机程序的开始，随后便是主（监控）程序，各模块和子程序，此外还有字形表及数据表等。

４．２．１ 传统的程序结构

单片机程序一般采用模块化设计。其中心思想是将一个功能较多、程序量较大的程序整体按其功能划分成若干个相对独立的程序段。通常把控制单片机应用系统工作的整个程序称为监控程序。监控程序按模块分为监控主程序和命令处理子程序。命令处理子程序完成各种命令所规定的具体操作，它按各种命令再分为不同的子程序模块。它的编程方法与功能要求与系统硬件密切相关，没有通用的方法。而监控主程序是接受和分析来自键盘的命令，进而把控制转到相应的处理子程序的入口，起引导作用。

在一键多义的情况下，监控主程序要确定控制的转向，除了要知道当前按键外，还得明确系统目前的“状况”，即“状态”。可用状态表法设计监控主程序，其核心是设计一张状态表，规定应用系统在某一状态下各按键的含义，包括应执行哪一个命令处理子程序和完成状态的正确变迁。状态表的格式见表１。

设计时，在内存开辟一个现态单元记忆当前的状态。当有键按下时，监控主程序根据当前按键的编码和现态这两个关键字去查阅状态表，从而确定系统该执行哪一个处理子程序及系统的下一个状态是什么，立即修改现态单元的内容，以便有新的按键时系统能做出正确的响应。在每个状态下并非所有的按键都有定义，即有空键。

当某个中断发生时，中断服务程序设置相应的标志，而主程序不断地判断这些标志，以决定启动哪一个处理程序。相应的处理程序处理完相关的任务后，清除此标志，然后把控制权交还给主程序。对于延时或定时处理，可用一个定时器来完成。

４．２．２ 基于时间片的单片机程序

在单片机实时控制系统中引入了现代操作系统的多任务思想，采用时间片轮转调度算法对传统单片机编程思想进行了改进