題主提到的微控制器程式的可靠性、實時性，

軟體架構起著決定性的作用，微控制器程式的軟體架構有以下幾點需要考慮：

1)分層分模組

微控制器程式至少分為三個層次，包括硬體驅動層，中間層，和應用層。

硬體驅動層主要實現對硬體的驅動控制，包括輸入按鍵檢測，AD取樣，UART/IIC/SPI的收發，系統定時時鐘的產生、定時事件傳送、事件銷燬，輸入指示燈控制，LCD顯示控制，FLASH讀寫等等。

中間層作為硬體驅動層和應用層之間的中間處理模組，負責將應用層控制硬體驅動層的公共邏輯抽象提煉，而設計成一些能脫離應用層獨立執行的模組。比如UART資料的收發，當應用層需要傳送資料時，需要呼叫UART硬體驅動層的傳送函式將資料填入傳送快取，再透過UART的傳送中斷或DMA將資料逐一送出，當有多個應用層都需要往UART傳送資料時，需要有佇列的機制，需要有先進先出的機制等等，而且有些應用層的UART資料需要有對端的應答，在超時沒有收到應答時，需要超時重發。當多個應用層模組需要透過UART傳送資料時，每一個應用層模組都需要處理這樣的邏輯，將會使軟體異常臃腫無法維護。這個時候需要有一個串列埠資料的收發模組，將所有應用層的資料填入佇列，透過狀態機按先進先出將報文從佇列取出，透過硬體驅動層的介面傳送出去，同時透過狀態機處理資料應答，超時重發等機制，這樣一來，應用層的模組只需要閉著眼睛調中間層的函式介面傳送報文，並且檢測中間層返回的狀態，做一些事件處理即可。

應用層是根據產品的功能抽象，根據不同的功能模組劃分，包括，裝置設定、UI顯示、應用邏輯控制等等。每一個應用層的功能模組都要配合狀態機實現，狀態機的每一個狀態都有一個狀態函式，每一個狀態函式都有定時器，子狀態等等，之後就是按照邏輯根據不同的事件切換狀態。

這個問題太大了，未完待續

從接觸微控制器到現在，也有十幾年了，從個人設計經驗上來簡單說一說，希望可以給你提供一點思路和參考。

可靠性微控制器程式可靠性這個這個話題比較大，但是也還是有可行的方法來操作的

開發流程標準化，可以儘量往CMMI 3級標準上靠。要有系統設計文件輸出，軟體版本管理，bug管理系統進行bug跟進。

系統設計，主要是將整個系統按功能層次做好模組化設計。如果所在的公司或機構還沒有一套成熟的系統功能劃分方法，我建議你可以參考ARM 的 CMSIS架構來劃分軟體模組，然後進行系統設計。CMSIS架構如下圖所示。硬體，軟體可靠性好，前提是它所執行的硬體系統也需要設計得可靠。這就需要設計硬體時多用你們已有的成熟電路，設計初期進行DFMEA等。軟體設計，提倡先寫設計文件再擼程式碼。主要是設計的時候需要多做單元測試，提高程式碼質量。程式碼質量提高的方法有降低邏輯複雜度，模組化設計等，可以直接參考MISAR C標準做程式碼質量檢測，這塊工作有工具可以完成，不用人肉做，相關工具有polyspace，QAC，PC-Lint等。實時性

要想實時性高，方法有兩種，

簡單粗暴的，直接用頻率更高的MCU。

非同步設計。這種設計主要是透過儘量少使用空跑迴圈來做延時實現的。比如這個例子，我希望foo函式延時n毫秒再做某事：

void foo（void）{ uint32_t i; for(i=0;i<delay_time;i++){}； //do something here}void task_5ms（void）{ foo（）；}

上述這種就是死等延時，這種設計實時性很差，我們完全可以透過狀態機的方式，讓for迴圈這個延時釋放出來做別的事。改進例子如下:

uint32_t delayCounter = 0;; void foo（void）{ if(delayCounter<(delay_time/5ms){ delayCounter++； }else{ //do something here delayCounter=0； }}void task_5ms（void）{ foo（）；}

運用這種非同步方法，可以大大提高系統實時性。還有就是像寫flash，EEPROM這種操作，也可以先更新記憶體值，再統一10ms左右更新一次這樣非同步實現，來提高實時性。

測量準確性

測量準確性這塊主要分三個方向分析和改善

硬體元器件，儘量選精度高的電阻電容，降低元器件引入的誤差。

電路設計，PCB 布板時儘量降低由於佈線引入的干擾，保證參考電壓源和地不會因為干擾源發生抖動。

軟體濾波。如果硬體已經成型，可以透過多個取樣週期後求平均值，或者搞一個一階濾波或者多階濾波演算法，甚至FFT取樣然後去掉分頻量的方法提高取樣的準確度。還有就是對於一些明顯的錯誤值，可以考慮丟棄掉，當前週期暫時使用上一個週期的有效值的方式去做計算。

這一期，重點所講內容主題是振弦式測縫計結構及工作原理，以下是相關內容：

結構：

VWD-J 型振弦式測縫計由護管座、護筒、位移計、後接圈、觀測電纜等組成，其位移計內部由滑動測杆、振弦、激振電磁線圈、測溫元件等組成。

埋入式測縫計結構圖

工作原理：

當被測結構物發生位移時將會帶動測縫計變化，透過前、後端座傳遞給振弦使其產生應力變化，從而改變振弦的振動頻率。電磁線圈激振振弦並測量其振動頻率，頻率訊號經觀測電纜傳輸至讀數裝置，即可測出被測結構物的位移量。同步測量埋設點的溫度值。