2. 模块化编程思想：高内聚低耦合原则

模块化编程，说白了就是把一个复杂的嵌入式软件拆成若干个独立的小模块。每个模块各司其职，互不干扰。我刚开始做STM32项目时，也喜欢把所有代码塞进一个main.c里，结果项目一大了，找个bug就像大海捞针。后来才明白，模块化不是花架子，是真正能救命的工程方法。

2.1 高内聚：模块内部要「专一」

高内聚的意思是：一个模块只做一件事，并且把这件事做到极致。比如LED控制模块，它只负责初始化GPIO、点亮、熄灭、闪烁。你千万别把按键扫描的逻辑也塞进去。

我在项目中遇到过这样的坑：一个同事把UART收发、定时器配置、LED闪烁全写在一个文件里。后来要改波特率，结果LED闪烁频率也跟着变了。你说这找谁说理去？

内聚类型	说明	推荐度
功能内聚	模块内所有元素共同完成一个功能	⭐⭐⭐⭐⭐
顺序内聚	模块内元素按顺序执行，输出作为输入	⭐⭐⭐⭐
通信内聚	模块内元素操作同一数据	⭐⭐⭐
逻辑内聚	模块内元素通过参数选择执行	⭐⭐
偶然内聚	模块内元素毫无关联	❌ 避免

你想想看，一个LED模块如果既管显示又管按键，那它就不是「高内聚」。正确的做法是：LED模块只管LED，按键模块只管按键，各玩各的。

2.2 低耦合：模块之间要「客气」

低耦合就是模块之间尽量少依赖。A模块改了，B模块不应该受影响。我见过最离谱的代码：一个全局变量在8个文件里被修改，最后谁都不敢动它。

耦合度从高到低大致分这么几类：

• 内容耦合：一个模块直接修改另一个模块的内部数据。这是最糟糕的，千万别干。
• 公共耦合：多个模块共享同一个全局变量。能避免就避免。
• 控制耦合：一个模块通过参数控制另一个模块的流程。偶尔用用还行。
• 数据耦合：模块之间只传递简单数据。这是最理想的。

2.3 头文件(.h)与源文件(.c)的职责划分

很多新手搞不清.h和.c到底该放什么。我个人的习惯是：.c放实现，.h放接口。就这么简单。

文件类型	放什么	不放什么
.h 头文件	函数声明、宏定义、类型定义、extern变量声明	函数实现、变量定义
.c 源文件	函数实现、模块内部变量定义、static函数	对外暴露的实现细节

举个例子，一个LED模块：

// led.h
#ifndef __LED_H
#define __LED_H

#include "stm32f1xx_hal.h"

/* 对外接口 */
void LED_Init(void);
void LED_On(void);
void LED_Off(void);
void LED_Toggle(void);

#endif

// led.c
#include "led.h"

/* 模块内部变量，对外不可见 */
static GPIO_TypeDef* LED_PORT = GPIOB;
static uint16_t LED_PIN = GPIO_PIN_0;

void LED_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef gpio = {0};
    gpio.Pin = LED_PIN;
    gpio.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    gpio.Pull = GPIO_NOPULL;
    gpio.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    HAL_GPIO_Init(LED_PORT, &gpio);
}

void LED_On(void)
{
    HAL_GPIO_WritePin(LED_PORT, LED_PIN, GPIO_PIN_SET);
}

void LED_Off(void)
{
    HAL_GPIO_WritePin(LED_PORT, LED_PIN, GPIO_PIN_RESET);
}

void LED_Toggle(void)
{
    HAL_GPIO_TogglePin(LED_PORT, LED_PIN);
}

2.4 全局变量与局部变量的使用规范

全局变量就像公共厕所，谁都能用，但谁都不爱惜。局部变量就像自家卫生间，自己用着放心。

我个人的使用规范是这样的：

• 能用局部变量，绝不用全局变量。函数内部临时数据，全部用局部变量。
• 模块内部共享数据，用static全局变量。只在当前.c文件内可见，对外隐藏。
• 跨模块共享数据，用接口函数。通过get/set函数访问，不要直接extern。
• 真正需要全局的，用extern声明在.h里。但这种情况极少，我一年也用不了几次。

变量类型	作用域	生命周期	使用场景
局部变量	函数内部	函数执行期间	临时计算、循环计数
static局部变量	函数内部	程序运行期间	需要保持状态的计数器
static全局变量	当前.c文件	程序运行期间	模块内部共享数据
extern全局变量	整个程序	程序运行期间	极少使用，尽量用接口替代

2.5 模块化编程知识体系

下面这张图总结了本章的核心知识点，你可以把它当作模块化编程的「地图」：

嗯，这张图把本章的知识点串起来了。你写代码的时候，可以对照着看看：你的模块内聚够不够高？耦合够不够低？文件职责分清楚了没？变量用对了吗？