“分層思想”並不是什麼神祕的東西，事實上很多做專案的工程師本身自己也會在用。看了不少帖子都發現沒有提及這個東西，然而分層結構確是很有用的東西，參透後會有一種恍然大悟的感覺。如果說我不懂LCD怎麼驅動，那好辦，看一下datasheet，參考一下別人的程式，很快就可以做出來。但是如果不懂程式設計的思想的話，會給你做專案的過程中帶來很多很多的困惑。

參考了市面上各種各樣的嵌入式書籍，MCS-51，AVR ，ARM 等都有看過，但是沒有發現有哪本是介紹設計思想的，就算有也是鳳毛麟角。寫程式不難，但是程式怎麼樣才能寫的好，寫的快，那是需要點經驗積累的。結構化模組化的程式設計的思想，是最基本的要求。然而怎麼將這個抽象的概念運用到工程實踐當中呢?那需要在做專案的過程中經歷磨難，將一些東西總結出來，抽象昇華為理論，對經驗的積累和技術的傳播都大有裨益。所以在下出來獻醜一下，總結一些東西。就我個人的經驗而談，有兩個設計思想是非常重要的。

一個就是“時間片輪的設計思想”，這個對實際中解決多工問題非常有用，通常可以用這個東西來判斷一個人是微控制器學習者，還是一個微控制器工程師。這個必須掌握。由於網上介紹這個的帖子也不少，所以這裡就不多說了。

第二個就是我今天想說的主題“分層遮蔽的設計思想”。下面用掃描鍵盤程式例子作為引子，引出今天說的東西。

問題的提出 ：微控制器學習板一般為了簡單起見，將按鍵分配的很好，例如整個 4*4 的鍵盤矩陣分配到P1口上面，8條控制線，剛好。這樣的話程式也非常好寫。只需要簡單的

KEY_DAT = P1;

埠的資料就讀進來了。誠然，現實中沒有這麼好的事情。在實際的專案應用當中，微控制器引腳的複用相當厲害，這跟那些所謂的微控制器學習板就有很大的差別了。

另外一個原因，一般設計來說，是“軟體配合硬體”的設計流程，簡單點說就是，先確定好硬體原理圖，硬體佈線，最後才是軟體的開發，因為硬體修改起來比較麻煩，相對來說軟體修改的時候比較好改。這個就是中國傳統的陰陽平衡哲學原理。硬體設計和軟體設計本來就是魚和熊掌的關係，兩者不可兼得。方便了硬體設計，很可能給寫軟體帶來很大的麻煩。反過來說，方便了軟體設計，硬體設計也會相當的麻煩。如果硬體設計和軟體設計同時方便了，那只有兩種可能，一是這個設計方案非常簡單，二是設計師已經達到了一個非常高的境界。我們不考慮那麼多情況，單純從常用的實際應用的角度來看問題。 硬體為了佈線的方便，很多時候會可能將IO口分配到不同的埠上面，例如上面說的4*4鍵盤，8根線分別分配到 P0 P1 P2 P3 上面去了。那麼，開發板的那些掃描鍵盤程式可以去見鬼了。怎麼掃按鍵?我想起了我剛開始學習的時候，分成3段非常相似的程式，一個一個按鍵的掃描的經歷...... 或許有人不甘心，“那些東西我花了很長時間學習的，也用的好好的，怎麼能說一句不用就不用?”雖然有點殘忍，但是我還是想說“兄弟，接受現實吧，現實是殘酷的......”

不過，人區別於低等動物的差別，是人會創造，在碰到困難的時候會想辦法解決，於是我們開始了沉思...... 後我們引入初中數學學的“對映”的概念來解決問題。基本思想就是，將不同埠的按鍵對映到相同埠上面。

這樣按鍵掃描程式就分成3個層次了。

1)最底層的是硬體層，完成埠掃描，20ms延時消抖，將埠的資料對映到一個KEY_DAT暫存器上面，KEY_DAT作為對上層驅動層的一個介面。

2)中間的一層是驅動層，驅動層只對 KEY_DAT 暫存器的數值進行操作。簡單點說，我們無論底層的硬體是怎麼接線的，在驅動層都不需要關心，只需要關心 KEY_DAT 這個暫存器的數值是什麼就可以了。這樣出來的間接效果就是“遮蔽了底層硬體的差異”，所以驅動層寫的程式就可以通用了。驅動層的另外一個功能是為了上層提供訊息介面。我們用了類似window程式的訊息的概念。這裡可以提供一些按鍵訊息，例如：按下訊息，鬆開訊息，長按鍵訊息，長按鍵的時候的步進訊息，等等。

3)應用層。這裡就是根據專案的不同分別寫按鍵功能程式，屬於最上層的程式。它使用的是驅動層提供的訊息介面。在應用層寫程式的思想就是，我不管下層是怎麼工作的，我只關心按鍵訊息。有按鍵訊息來的時候我就執行功能，沒有訊息來的時候，我就什麼也不做。

下面用一個簡單的常用的例子，說明我們這個設計思想的用法。秒錶調整時間的時候，要求按著某個按鍵不放，時間能連續的向上增加。這個東西很實用，實際的家電中用途很廣泛。在看下面的東西之前，大家可以想一下，這東西難嗎?相信大家都會很響亮的回答，“不難!!”，然而我再問：“這東西麻煩嗎?”我相信很多人肯定會說“很麻煩!!” 這不禁讓我想起開始學微控制器的時候寫這種按鍵的那程式，亂七八糟的結構。如果不相信的話，可以自己用51寫一下哦，那樣就更加能體會本文說的分層結構的優越性。

專案要求：兩個按鍵，分別分配在P10 和P20，分別是“加”“減”按鍵，要求長按鍵的時候實現連續加和連續減的功能。

實戰：假設：按鍵上拉，沒有按鍵的時候高電平，有按鍵的時候低電平，另外，為了突出問題，這裡沒有將延時消抖的程式寫上去，在實際專案中應該加上。C語言函式引數的傳遞多種多樣，這裡作為例子，用了最簡單的全域性變數來傳遞引數，當然你也可以用 unsigned char ReadPort(void) 返回一個讀鍵結果，甚至還可以 void ReadPort(unsigned char *pt) 用一個指標變數傳遞地址而達到直接修改變數的目的。方法是多種多樣的，這個決定於每個人的程式風格。

1)開始寫硬體層程式，完成對映

#define KYE_MIN 0X01

#define KEY_PLUS 0X01

unsigned char KeyDat;

void ReadPort(void)

{

if (P1 & KEY_PLUS == 0 ){

KeyDat |= 0x01 ;

}

if (P2 & KEY_MIN == 0 ){

KeyDat |= 0x02 ;

}

}

C語言應該很容易看懂吧?如果 KEY_PLUS 按下，P10口讀到低電平，則 P1 & KEY_PLUS 的結果為 0 ，滿足if 的條件，進入KeyDat |= 0x01 是將 KeyDat 的bit0 置一，也就是說，將 KEY_PLUS 對映到 KeyDat 的 bit0

KEY_MIN 是同樣的道理對映到 KeyDat 的 bit1

如果 KeyDat 的 bit0 為 1 ，則說明 KEY_PLUS 按下，反則亦然。

不需要想的很神祕，對映就是這麼一回事。如果還有其他按鍵的話，用同樣辦法，將他們全部對映到 KeyDat 上面。

2)驅動層程式編寫【【硬體層給驅動層提供最基本的一些遮蔽掉底層的一些硬體的相關資料，這樣可以把硬體層的資料結構（比如這裡是KeyDat）提供給驅動層，驅動層負責呼叫硬體層，應用層負責呼叫驅動層】】

如果將 KeyDat想象成 P1 口，那麼這個跟學習板那標準的掃描程式不就是一樣了嗎?對的，這個就是底層對映的目的了。

3)應用層程式編寫

根據訊息，硬體層是必須分離出來，然而驅動層和應用層的要求就不那麼嚴格了，事實上一些簡單的專案沒有必要將這兩層分離開來，根據實際應用靈活應對就可以了。其實這樣寫程式是很方便移植的，根據板子的不同而適當的修改一下硬體層那個 ReadPort 函式就完成了，驅動層和應用層很多程式碼可以不經過修改直接用，很能提高開發效率的。當然這個按鍵程式會存在一定的問題，特別是遇到常閉按鍵和點觸按鍵的混合使用的場合。這個留給大家自己去想了，反正問題總是能找到解決辦法的，儘管方法有好有壞。

結束語

以按鍵為媒介，介紹了程式設計當中的“分層遮蔽”的思想的原理和應用，按鍵只是一個例子，其實分層的思想普遍存在著程式設計當中。細心留意一下的話發現其實window，linux，網路的tcp/ip 結構全部都是分層的。這東西不是繡花枕頭，而是實際用在工程上面的，只是平時不多見帖子介紹，或者沒有人特意這樣來總結，又或者是有經驗的工程師作為藏在心中的法寶吧，這個就不得而知。不過好東西應該共享，菜鳥應該共勉，一起來學飛吧。