掌上单片机实验室 — 程序阶段性完善（13）

        自构建程序框架开始，逐步根据需求增加了不少代码。在实现需求过程中，重点放在了需求的实现上，并无太在意代码的优化。

        在完成了小车行走功能及PID调速、参数自整定后，代码已经有了一定数量，需要阶段性的完善一下，以便后续的代码可以在一个相对简洁、高效的代码基础上继续构建。

        代码完善主要从以下方面考虑：

1. 资源占用优化：即RAM、FLASH，目前主要压力还是RAM，减少不必要的消耗。
2. 代码结构优化：增加程序逻辑性和可读性，减少冗长的代码，从工程上说，就是增加可维护性。

        以下就基于以上两方面对现有程序进行阶段性优化。

1、修改PID_v2 库，替换Double变量

        前面已经提过，Arduino 的 PID库用的都是Double变量，这对于MCU而言有点奢侈，而且按小车的控制精度，无需这么大的数据范围。自整定库在使用时已经根据实际变量的特性，修改了，此处参照PID自整定库的修改方式，将PID_v2库也拷贝到源文件目录，作为程序的一个类定义模块。

        修改后，除了Kp、Ki、Kd系数及几个计算相关的变量为浮点外，多数变量修改为整形数：

        修改后，进行了测试，在PID参数不变的情况下，调速效果无明显变化。

        毕竟MCU的内存有限，运算能力也有限，减少浮点运算一方面减少内存消耗，同时也提高了运算速度，PID调速这类功能使用频率还是很高的。

2、利用条件编译，减少内存占用

        PID参数自整定功能实现所需的代码及占用的内存均不小，而此功能在完成参数整定后一般不再需要，但完全删除又不可取，因为万一对象特性变化或感觉效果不好，需要优化呢？

        利用C语言的条件编译功能即可完美应对，将自整定功能作为编译选项，根据需要开闭，代码即可有很大的变化，这样也增加了程序的可靠性。

        同理，设计的速度及PWM记录功能也是为了配合参数整定而设置的，也可以用条件编译控制其是否需要。因为一个正常运行的程序，一般是不需要这类调试功能的。

3、优化看护任务代码

        原来看护任务的代码有点冗长，对于每个任务而言是相同的操作重复。

        为增加程序可读性，便于后续任务扩展，将程序中原来针对每个任务的看护变量定义为数组，利用循环方式处理，大大减少了代码，增加了可读性、可扩展性：

        这样，后续增加任务时，只需修改变量定义即可，代码部分无需修改。

4、升级Free RTOS库及STM32Duino

        这两个基础库还在不断更新，为避免后续编程遇到麻烦，借此机会，将两个库均更新。

        Free RTOS库更新版本为：10.3.1

   FreeRTOS 升级后， STM32FreeRTOSConfig.h 文件需要用新版本中的 FreeRTOSConfig_Default.h 替换；并根据原来的配置修改相应的配置。

        STM32Duino 升级为2.3.0，这个升级对代码没有什么影响。

        两个库均在Arduino IDE环境下完成升级。

        这样稍加整理、完善后，程序可以更加清晰，同时对自己所编写的逻辑也可以借此梳理一下，为后续增加新功能做好准备。

        学习编程，我以为最重要的是构思，即将需求转化为代码的过程，这个分为以下几个阶段：

1. 需求梳理阶段，重在真正吃透需求的实质，搞清出到底要做什么？
2. 程序构思阶段，重点是将需求分解为若干相对小的目标，找到相应的解决方式，以及可能用到的算法和处理手段。这个过程由于急于验证是否能达到目的，会忽略一些细节，用一些相对简单、粗暴的方式处理算法。
3. 程序完善阶段，此时应该基本完成了需求，实现的预期的目标，这个阶段的重点是完善一些不足，优化算法和数据结构，消除bug，增加程序的可靠性、可读性、可维护性及可扩展性。

        三个阶段交替进行，程序呈螺旋方式递进，缺一不可。不能等到所有功能都实现再去完善，一是工作量太大，二是累积的隐患会影响后续程序的编写。

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文中代码下载：

链接：https://pan.baidu.com/s/13eHZGlcHKxtqOxV0u6rQ7A

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