當你在一個專案小組做一個相對較複雜的工程時，意味著你不再獨自單幹。你需要和你的小組成員分工合作，一起完成專案，這就要求小組成員各自負責一部分工程。比如你可能只是負責通訊或者顯示這一塊。這個時候，你就應該將自己的這一塊程式寫成一個模組，單獨除錯，留出介面供其它模組呼叫。最後，小組成員都將自己負責的模組寫完並除錯無誤後，由專案組長進行組合除錯。像這些場合就要求程式必須模組化。模組化的好處是很多的，不僅僅是便於分工，它還有助於程式的除錯，有利於程式結構的劃分，還能增加程式的可讀性和可移植性。

初學者往往搞不懂如何模組化程式設計,其實它是簡單易學,而且又是組織良好程式結構行之有效的方法之一.

本文將先大概講一下模組化的方法和注意事項，最後將以初學者使用最廣的keil c編譯器為例，給出模組化程式設計的詳細步驟。

模組化程式設計應該理解以下概述:

（1） 模組即是一個.c 檔案和一個.h 檔案的結合，標頭檔案(.h)中是對於該模組介面的宣告；

這一條概括了模組化的實現方法和實質：將一個功能模組的程式碼單獨編寫成一個.c檔案,然後把該模組的介面函式放在.h檔案中.舉例:假如你用到液晶顯示，那麼你可能會寫一個液晶驅動模組，以實現字元、漢字和影象的現實，命名為: led_device.c，該模組的.c檔案大體可以寫成:

/*************************************************************************
* 液晶驅動模組
*
* 文 件: lcd_device.c
* 編 寫 人: 小瓶蓋
* 描 述：液晶序列顯示驅動模組，提供字元、漢字、和影象的實現介面
* 編寫時間: 2009.07.03
* 版 本:1.2
*************************************************************************/
#include …
…
//定義變數
 unsigned char value；//全域性變數
…
//定義函式
//這是本模組第一個函式,起到延時作用,只供本模組的函式呼叫,所以用到static關鍵字修飾
/********************延時子程式************************/
static void delay (uint us) //delay time
{}
//這是本模組的第二個函式,要在其他模組中呼叫
/*********************寫字元程式**************************
** 功能：向LCD寫入字元
** 引數：dat_comm 為1寫入的是資料，為0寫入的是指令
content 為寫入的數字或指令
******************************************************/
void wr_lcd (uchar dat_comm,uchar content)
{}
……
……
/***************************** END Files***********************************/
 

注：此處只寫出這兩個函式,第一個延時函式的作用範圍是模組內,第二個，它是其它模組需要的。為了簡化,此處並沒有寫出函式體.

.h檔案中給出模組的介面.在上面的例子中,向LCD寫入字元函式：wr_lcd (uchar dat_comm,uchar content)就是一個介面函式,因為其它模組會呼叫它,那麼.h檔案中就必須將這個函式宣告為外部函式（使用extrun關鍵字修飾），另一個延時函式：void delay (uint us)只是在本模組中使用（本地函式，用static關鍵字修飾），因此它是不需要放到.h檔案中的。

.h檔案格式如下：

/*****************************************************************************
* 液晶驅動模組 標頭檔案
*
* 文 件: lcd_device.h
* 編 寫 人: 小瓶蓋
* 編寫時間: 2010.07.03
* 版 本:1.0
*********************************************************************************/
//宣告全域性變數
extern unsigned char value；
//宣告介面函式
extern void wr_lcd (uchar dat_comm,uchar content); //向LCD寫入字元
……
/***************************** END Files***********************************/
 

這裡注意三點:

1. 在keil 編譯器中，extern這個關鍵字即使不宣告,編譯器也不會報錯,且程式執行良好,但不保證使用其它編譯器也如此。強烈建議加上，養成良好的程式設計規範。

2. .c檔案中的函式只有其它模組使用時才會出現在.h檔案中,像本地延時函式static void delay (uint us)即使出現在.h檔案中也是在做無用功,因為其它模組根本不去呼叫它,實際上也調用不了它(static關鍵字的限制作用)。

3.注意本句最後一定要加分號”;”,相信有不少同學遇到過這個奇怪的編譯器報錯: error C132: 'xxxx': not in formal parameter list，這個錯誤其實是.h的函式宣告的最後少了分號的緣故。

模組的應用：假如需要在LCD選單模組lcd_menu.c中使用液晶驅動模組lcd_device.c中的函式void wr_lcd (uchar dat_comm,uchar content),只需在LCD選單模組的lcd_menu.c檔案中加入液晶驅動模組的標頭檔案lcd_device.h即可.

/***************************************************************************
* 液晶選單模組
*
* 文 件: lcd_menu.c
* 編 寫 人: 小瓶蓋
* 說 明：LCD選單模組，最多實現256級選單，與硬體無關。
* 編寫時間: 2010.07.03
* 版 本:1.0
**************************************************************************/
#include“lcd_device.h //包含液晶驅動程式標頭檔案，之後就可以在該.c檔案中呼叫//lcd_device.h中的全域性函式，使用液晶驅動程式裡的全域性//變數（如果有的話）。
…
//呼叫向LCD寫入字元函式
wr_lcd (0x01,0x30)；
…
//對全域性變數賦值
value=0xff；
…

（2） 某模組提供給其它模組呼叫的外部函式及資料需在.h 中檔案中冠以extern 關鍵字宣告；

這句話在上面的例子中已經有體現，即某模組提供給其它模組呼叫的外部函式和全域性變數需在.h 中檔案中冠以extern 關鍵字宣告，下面重點說一下全域性變數的使用。使用模組化程式設計的一個難點（相對於新手）就是全域性變數的設定，初學者往往很難想通模組與模組公用的變數是如何實現的，常規的做法就是本句提到的，在.h檔案中外部資料冠以extern關鍵字宣告。比如上例的變數value就是一個全域性變數，若是某個模組也使用這個變數，則和使用外部函式一樣，只需在使用的模組.c檔案中包含#include“lcd_device.h”即可。

另一種處理模組間全域性變數的方法來自於嵌入式作業系統uCOS-II，這個作業系統處理全域性變數的方法比較特殊，也比較難以理解，但學會之後妙用無窮，這個方法只需用在標頭檔案中定義一次。方法為：

在定義所有全域性變數（uCOS-II將所有全域性變數定義在一個.h檔案內）的.h標頭檔案中：

#ifdef xxx_GLOBALS
#define xxx_EXT
#else
#define xxx_EXT extern
#endif

.H 檔案中每個全域性變數都加上了xxx_EXT的字首。xxx 代表模組的名字。

該模組的.C檔案中有以下定義：

#define xxx_GLOBALS
#include "includes.h"

當編譯器處理.C檔案時，它強制xxx_EXT（在相應.H檔案中可以找到）為空，（因為xxx_GLOBALS已經定義）。所以編譯器給每個全域性變數分配記憶體空間，而當編譯器處理其他.C 檔案時，xxx_GLOBAL沒有定義，xxx_EXT 被定義為extern，這樣使用者就可以呼叫外部全域性變數。為了說明這個概念，可以參見uC/OS_II.H,其中包括以下定義：

#ifdef OS_GLOBALS
#define OS_EXT
#else
#define OS_EXT extern
#endif
OS_EXT INT32U OSIdleCtr;
OS_EXT INT32U OSIdleCtrRun;
OS_EXT INT32U OSIdleCtrMax;

同時，uCOS_II.H 有中以下定義：

#define OS_GLOBALS

#include “includes.h”

當編譯器處理uCOS_II.C 時，它使得標頭檔案變成如下所示，因為OS_EXT 被設定為空。

INT32U OSIdleCtr;

INT32U OSIdleCtrRun;

INT32U OSIdleCtrMax;

這樣編譯器就會將這些全域性變數分配在記憶體中。當編譯器處理其他.C 檔案時，標頭檔案變成了如下的樣子，因為OS_GLOBAL沒有定義，所以OS_EXT 被定義為extern。

extern INT32U OSIdleCtr;

extern INT32U OSIdleCtrRun;

extern INT32U OSIdleCtrMax;

在這種情況下，不產生記憶體分配，而任何 .C檔案都可以使用這些變數。這樣的就只需在 .H檔案中定義一次就可以了。

（3） 模組內的函式和全域性變數需在.c 檔案開頭冠以static 關鍵字宣告；

這句話主要講述了關鍵字static的作用。Static是一個相當重要的關鍵字，他能對函式和變數做一些約束，而且可以傳遞一些資訊。比如上例在LCD驅動模組.c檔案中定義的延時函式static void delay (uint us)，這個函式冠以static修飾，一方面是限定了函式的作用範圍只是在本模組中起作用，另一方面也給人傳達這樣的資訊：該函式不會被其他模組呼叫。下面詳細說一下這個關鍵字的作用，在C 語言中，關鍵字static 有三個明顯的作用：

1.在函式體，一個被宣告為靜態的變數在這一函式被呼叫過程中維持其值不變。

2.在模組內（但在函式體外），一個被宣告為靜態的變數可以被模組內所用函式訪問，但不能被模組外其它函式訪問。它是一個本地的全域性變

量。

3.在模組內，一個被宣告為靜態的函式只可被這一模組內的其它函式呼叫。那就是，這個函式被限制在宣告它的模組的本地範圍內使用。

前兩個都比較容易理解，最後一個作用就是剛剛舉例中提到的延時函式（static void delay (uint us)），本地化函式是有相當好的作用的。

（4） 永遠不要在.h 檔案中定義變數！

呵呵，似乎有點危言聳聽的感覺，但我想也不會有多少人會在.h檔案中定義變數的。

比較一下程式碼：

程式碼一：

/*module1.h*/
int a = 5; /* 在模組1 的.h 檔案中定義int a */
/*module1 .c*/
#include "module1.h" /* 在模組1 中包含模組1 的.h 檔案 */
/*module2 .c*/
#include "module1.h" /* 在模組2 中包含模組1 的.h 檔案 */
/*module3 .c*/
#include "module1.h" /* 在模組3 中包含模組1 的.h 檔案 */

以上程式的結果是在模組1、2、3 中都定義了整型變數a，a 在不同的模組中對應不同的地址元，這個世界上從來不需要這樣的程式。正確的做法是：

程式碼二：

/*module1.h*/
extern int a; /* 在模組1 的.h 檔案中宣告int a */
/*module1 .c*/
#include "module1.h" /* 在模組1 中包含模組1 的.h 檔案 */
int a = 5; /* 在模組1 的.c 檔案中定義int a */
/*module2 .c*/
#include "module1.h" /* 在模組2 中包含模組1 的.h 檔案 */
/*module3 .c*/
#include "module1.h" /* 在模組3 中包含模組1 的.h 檔案 */

這樣如果模組1、2、3 操作a 的話，對應的是同一片記憶體單元。

注：

一個嵌入式系統通常包括兩類（注意是兩類，不是兩個）模組：

（1）硬體驅動模組，一種特定硬體對應一個模組；

（2）軟體功能模組，其模組的劃分應滿足低偶合、高內聚的要求。

下面以keil C 編譯器為例，講一下模組化程式設計的步驟。

下面這個程式分為三層，共7個模組，共同為主程式服務（它們之間也會相互呼叫）。

程式的結構圖如下所示：

程式主要模組和功能簡介:

一. 底層驅動

1. 紅外來鍵盤:程式通過紅外來鍵盤進行操作。紅外來鍵盤獨佔定時器0和外部中斷0，以實現紅外解碼和鍵盤鍵值的識別。紅外來鍵盤定義了五個按鍵，分別為上翻、下翻、左翻、右翻和確認鍵。

2. LCD液晶顯示：程式主要通過LCD顯示資訊，LCD液晶顯示驅動提供顯示漢字、圖形和ASCII碼的函式介面。可以全屏、單行顯示漢字，任意位置顯示ASCII碼，還可以全屏、半屏顯示圖形。

二. 功能模組

1. LCD選單程式：選單程式可以使人機互動更加方便、容易。本選單程式的選單級別深度受RAM大小的限制，每增加一級選單將多消耗4位元組的RAM。選單程式主要完成選單功能函式的排程，LCD顯示重新整理。

2. 計算器程式：實現65536以內的加、減、乘、除，超出範圍會出現溢位，溢位發生時，LCD顯示“錯誤：出現溢位”的錯誤提示，同時本次運算被忽略。對於負數會顯示“-”號，除數為零時LCD顯示“錯誤：除數為零”的錯誤提示。

3. 開機次數記憶程式:主要對基於IIC匯流排的EEPROM進行讀寫,微控制器每次上電後,將開機次數寫入EEPROM.

4. 串列埠測試程式:進入該程式後,微控制器向電腦傳送字串“Hello Word！”，傳送數字24（以字元的形式顯示）。編寫此程式的目的是為了能夠方便的向電腦傳送字串和變數，便於程式的除錯。串口占用串列埠資源，與頻率測量程式共享定時器1

5. 頻率測量:複用定時器1，佔用外部中斷1，實現5~20KHZ頻率的測量.

三. 主程式

主程式主要完成程式的初始化，LCD選單顯示，監視鍵盤程式並根據鍵值更新選單。

步驟為：

1.新建工程。

2.點選File—New（或者點選快捷圖示：），新建一個文件。

3.點選File—Save（或者點選快捷圖示：），儲存新建的文件，在檔名後填寫LCD_device.c（液晶驅動模組: LCD_device，提供顯示漢字、字元和影象的介面），點選確定。

在該文件內編寫LCD驅動程式。

4. 點選File—New（或者點選快捷圖示：），再新建一個文件。

5. 點選File—Save（或者點選快捷圖示：），儲存新建的文件，在檔名後填寫LCD_device.h（液晶驅動模組的標頭檔案，模組的介面和全域性變數在這裡宣告（感謝網友楊康佳指正這裡的錯誤，原文將“宣告”寫成了“定義”，標頭檔案一般用來宣告變數和介面的））。點選確定。在該文件中整理全域性變數和介面函式。以上步驟之後的效果見下圖：

至此，液晶驅動模組書寫完畢，可以對這個模組單獨的除錯。

6.重複以上步驟2~5，定義 紅外來鍵盤模組：key.c與key.h

選單模組：menu.c與menu.h

串列埠通訊模組：uart_.c與uart.h

計算器模組：counter.c與counter.h

頻率測量模組:mea_fre.c與mea_fre.h

開機次數記憶模組:eepram.c與eepram.h

7.重複以上步驟2~3，定義主程式main.c

最終效果如下圖所示：

完成1~7個步驟後，有些小白就習慣性的點選編譯按鈕了，這時候會出現兩個警告資訊：

*** WARNING L1: UNRESOLVED EXTERNAL SYMBOL

*** WARNING L2: REFERENCE MADE TO UNRESOLVED EXTERNAL

這是因為你只是編寫好了程式模組，卻沒有把他們加入到工程的緣故。

解決方法：在Project Workspace框中，右擊Source group 1資料夾，選擇Add Files to Group‘Source Group 1’，在彈出的對話方塊中新增你的.c檔案即可。

遙想很久很久以前，我也對上面的兩個警告有過親身體會。那時候我還在大學，周圍有一大群的好哥們. 現在…想起來只剩唏噓！！！