임베디드 시스템에서 전역 변수 사용

제품 용 펌웨어를 작성하기 시작했으며 여기에서 신인입니다. 전역 변수 또는 함수를 사용하지 않는 방법에 대한 많은 기사를 살펴 보았습니다. 8 비트 시스템에서 전역 변수를 사용하는 데 제한이 있습니까? 아니면 완전한 'No-No'입니까? 시스템에서 전역 변수를 어떻게 사용하거나 완전히 피해야합니까?

펌웨어를보다 컴팩트하게 만들기 위해이 주제에 대해 귀중한 조언을하고 싶습니다.

@Phil의 지침을 기억하는 한 전역 변수를 성공적으로 사용할 수 있습니다. 그러나 컴파일 된 코드를 덜 작게 만들지 않고 문제를 피할 수있는 좋은 방법이 있습니다.

1. 하나의 함수 내에서만 액세스하려는 지속적 상태에는 로컬 정적 변수를 사용하십시오.

   #include <stdint.h>
   void skipper()
   {
       static uint8_t skip_initial_cycles = 5;
       if (skip_initial_cycles > 0) {
           skip_initial_cycles -= 1;
           return;
       }
       /* ... */
   }

2. 구조체를 사용하여 관련 변수를 함께 유지하여 사용해야 할 위치와 사용하지 않는 위치를 더 명확하게 만듭니다.

   struct machine_state {
        uint8_t level;
        uint8_t error_code;
   } machine_state;
   
   struct led_state {
       uint8_t red;
       uint8_t green;
       uint8_t blue;
   } led_state;
   
   void machine_change_state()
   {
       machine_state.level += 1;
       /* ... */
       /* We can easily remember not to use led_state in this function. */
   }
   
   void machine_set_io()
   {
       switch (machine_state.level) {
       case 1:
           PIN_MACHINE_IO_A = 1;
           /* ... */
       }
   }

3. 전역 정적 변수를 사용하여 현재 C 파일 내에서만 변수를 표시하십시오. 이름 충돌로 인해 다른 파일의 코드로 우연히 액세스하는 것을 방지합니다.

   /* time_machine.c */
   static uint8_t current_time;
   /* ... */
   
   /* delay.c */
   static uint8_t current_time; /* A completely separate variable for this C file only. */
   /* ... */

마지막으로, 인터럽트 루틴 내에서 전역 변수를 수정하고 다른 곳에서 읽는 경우 :

• 변수를 표시하십시오 volatile.
• CPU의 원 자성인지 확인하십시오 (예 : 8 비트 CPU의 경우 8 비트).

또는

• 변수에 대한 액세스를 보호하려면 잠금 메커니즘을 사용하십시오.

8 비트 시스템에서 전역 변수를 사용하지 않으려는 이유는 다른 시스템에서 사용하지 않으려는 것과 같습니다. 프로그램 동작에 대한 추론을 어렵게 만듭니다.

"글로벌 변수를 사용하지 마십시오"와 같은 규칙에 익숙하지 않은 프로그래머 만 있습니다. 훌륭한 프로그래머는 규칙의 원인을 이해 한 다음 규칙을 지침과 같이 취급합니다.

프로그램이 이해하기 쉬우십니까? 행동이 예측 가능한가? 다른 부품을 손상시키지 않고 부품을 쉽게 수정할 수 있습니까? 이러한 각 질문에 대한 답변이 예 라면 좋은 프로그램으로가는 것입니다.

전역 변수 ( "글로벌")를 사용하지 마십시오. 그러나 신중하게 사용해야합니다. 글로벌을 과도하게 사용하는 실제 문제 :

• 컴파일 단위 전체에 전역이 표시됩니다. 컴파일 단위의 모든 코드는 전역을 수정할 수 있습니다. 수정의 결과는이 전역이 평가되는 모든 곳에서 나타날 수 있습니다.
• 결과적으로 전역은 코드를 읽고 이해하기 어렵게 만듭니다. 프로그래머는 항상 전역이 평가되고 할당되는 모든 장소를 염두에 두어야합니다.
• 전역을 과도하게 사용하면 코드에 결함이 발생하기 쉽습니다.

g_전역 변수 이름에 접두사 를 추가하는 것이 좋습니다 . 예를 들면 다음과 같습니다 g_iFlags. 코드에 접두사가있는 변수가 표시되면 변수가 전역 변수임을 즉시 인식합니다.

임베드 된 작업에서 글로벌 데이터 구조의 장점은 정적입니다. 필요한 모든 변수가 전역 변수이면 함수를 입력하고 스택에 공간을 만들 때 실수로 메모리가 부족하지 않습니다. 그러나 그 시점에서 왜 기능이 있습니까? GOSUB가 허용되지 않는 BASIC 프로그램과 같이 모든 논리와 프로세스를 처리하는 하나의 큰 함수가 아닌가? 이 아이디어를 충분히 이해한다면 1970 년대의 전형적인 어셈블리 언어 프로그램을 갖게 될 것입니다. 효율적이고 유지 및 문제 해결이 불가능합니다.

따라서 상태 변수 (예 : 모든 함수가 시스템이 해석 또는 실행 상태인지 알아야하는 경우) 및 많은 함수에서 표시해야하는 기타 데이터 구조와 @PhilFrost가 말한 것처럼 전역 변수를 신중하게 사용하십시오. 당신의 기능을 예측할 수 있습니까? 끝나지 않는 입력 문자열로 스택을 채울 가능성이 있습니까? 이것은 알고리즘 설계의 문제입니다.

static은 함수 내부와 외부에서 다른 의미를 갖습니다. /programming/5868947/difference-between-static-variable-inside-and-outside-of-a-function

/programming/5033627/static-variable-inside-of-a-function-in-c

전역 변수는 진정한 전역 상태에만 사용해야합니다. 전역 변수를 사용하여지도의 북쪽 경계 위도와 같은 것을 나타내는 것은 "지도의 북쪽 경계"가 하나 뿐인 경우에만 작동합니다. 나중에 코드가 서로 다른 북부 경계를 가진 여러 맵에서 작동해야하는 경우 북부 경계에 전역 변수를 사용하는 코드는 재 작업해야합니다.

일반적인 컴퓨터 응용 프로그램에는 종종 하나 이상의 항목이 있다고 가정 할 특별한 이유가 없습니다. 그러나 임베디드 시스템에서는 이러한 가정이 종종 훨씬 합리적입니다. 여러 명의 동시 사용자를 지원하기 위해 일반적인 컴퓨터 프로그램이 필요할 수도 있지만 일반적인 내장 시스템의 사용자 인터페이스는 단일 사용자가 버튼 및 디스플레이와 상호 작용하여 작동하도록 설계됩니다. 따라서 언제든지 단일 사용자 인터페이스 상태를 갖습니다. 여러 사용자가 여러 키보드 및 디스플레이와 상호 작용할 수 있도록 시스템을 설계하면 단일 사용자를 위해 설계하는 것보다 훨씬 더 복잡하고 구현하는 데 훨씬 더 오래 걸립니다. 시스템이 여러 사용자를 지원하도록 요청되지 않은 경우 그러한 사용을 촉진하기 위해 투자 된 추가 노력은 낭비 될 것입니다. 다중 사용자 지원이 필요할 가능성이 없다면 다중 사용자 지원이 필요한 경우 다중 사용자를 추가하는 데 추가 시간을 소비하는 것보다 단일 사용자 인터페이스에 사용 된 코드를 폐기해야하는 것이 현명 할 것입니다. 절대로 필요하지 않은 사용자 지원.

임베디드 시스템과 관련된 요소는 많은 경우 (특히 사용자 인터페이스 포함) 여러 항목을 갖는 것을 지원하는 유일한 실용적인 방법은 여러 스레드를 사용하는 것입니다. 멀티 스레딩에 대한 다른 요구가없는 경우 실제로는 절대 필요하지 않을 멀티 스레딩으로 시스템 복잡성을 증가시키는 것보다 간단한 단일 스레드 설계를 사용하는 것이 좋습니다. 둘 이상의 무언가를 추가하는 것이 어쨌든 거대한 시스템 재 설계를 필요로 할 경우, 일부 전역 변수의 사용을 재 작업해야하는지는 중요하지 않습니다.

이 주제에 대해 많은 사람들이 혼동됩니다. 전역 변수의 정의는 다음과 같습니다.

프로그램의 어느 곳에서나 액세스 할 수있는 것.

이것은 키워드로 선언 된 파일 범위 변수 와 동일하지 않습니다 static. 그것들은 전역 변수 가 아니며 지역 개인 변수입니다.

 int x; // global variable
 static int y; // file scope variable

 void some_func (void) {...} // added to demonstrate that the variables above are at file scope.

전역 변수를 사용해야합니까? 괜찮은 경우가 몇 가지 있습니다.

• 읽기 전용 인 변수는 전역 변수 일 수 있습니다. 해당 주제에 대한 자세한 정보가 담긴 관련 게시물
• MCU 레지스터 맵에 해당하는 하드웨어 레지스터는 전역일 수 있습니다.

다른 모든 경우에는 전역 변수를 사용해서는 안됩니다. 그렇게 할 이유가 없습니다. 대신 파일 범위 변수를 사용 하십시오 . 이는 완벽하게 좋습니다.

특정 작업을 수행하도록 설계된 독립적 인 자율 코드 모듈을 작성하려고 노력해야합니다. 이러한 모듈 내에서 내부 파일 범위 변수는 개인용 데이터 멤버로 존재해야합니다. 이 디자인 방법은 객체 지향으로 알려져 있으며 좋은 디자인으로 널리 알려져 있습니다.