一文搞懂單片機(jī)應(yīng)用程序架構(gòu)
發(fā)布時(shí)間:2022-08-12 15:02:27
對(duì)于單片機(jī)程序來(lái)說(shuō),大家都不陌生,但是真正使用架構(gòu),考慮架構(gòu)的恐怕并不多,隨著程序開(kāi)發(fā)的不斷增多,本人覺(jué)得架構(gòu)是非常必要的。前不就發(fā)帖與大家一起討論了一下怎樣架構(gòu)你的單片機(jī)程序,發(fā)現(xiàn)真正使用架構(gòu)的并不都,而且這類(lèi)書(shū)籍基本沒(méi)有。
本人經(jīng)過(guò)摸索實(shí)驗(yàn)并總結(jié),大致應(yīng)用程序的架構(gòu)有三種:
1. 簡(jiǎn)單的前后臺(tái)順序執(zhí)行程序,這類(lèi)寫(xiě)法是大多數(shù)人使用的方法,不需用思考程序的具體架構(gòu),直接通過(guò)執(zhí)行順序編寫(xiě)應(yīng)用程序即可。
2. 時(shí)間片輪詢(xún)法,此方法是介于順序執(zhí)行與操作系統(tǒng)之間的一種方法。
3. 操作系統(tǒng),此法應(yīng)該是應(yīng)用程序編寫(xiě)的最高境界。
下面就分別談?wù)勥@三種方法的利弊和適應(yīng)范圍等。
1
順序執(zhí)行法:
這種方法,這應(yīng)用程序比較簡(jiǎn)單,實(shí)時(shí)性,并行性要求不太高的情況下是不錯(cuò)的方法,程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,思路比較清晰。但是當(dāng)應(yīng)用程序比較復(fù)雜的時(shí)候,如果沒(méi)有一個(gè)完整的流程圖,恐怕別人很難看懂程序的運(yùn)行狀態(tài),而且隨著程序功能的增加,編寫(xiě)應(yīng)用程序的工程師的大腦也開(kāi)始混亂。即不利于升級(jí)維護(hù),也不利于代碼優(yōu)化。本人寫(xiě)個(gè)幾個(gè)比較復(fù)雜一點(diǎn)的應(yīng)用程序,剛開(kāi)始就是使用此法,最終雖然能夠?qū)崿F(xiàn)功能,但是自己的思維一直處于混亂狀態(tài)。導(dǎo)致程序一直不能讓自己滿(mǎn)意。
這種方法大多數(shù)人都會(huì)采用,而且我們接受的教育也基本都是使用此法。對(duì)于我們這些基本沒(méi)有學(xué)習(xí)過(guò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),程序架構(gòu)的單片機(jī)工程師來(lái)說(shuō),無(wú)疑很難在應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)上有一個(gè)很大的提高,也導(dǎo)致了不同工程師編寫(xiě)的應(yīng)用程序很難相互利于和學(xué)習(xí)。
本人建議,如果喜歡使用此法的網(wǎng)友,如果編寫(xiě)比較復(fù)雜的應(yīng)用程序,一定要先理清頭腦,設(shè)計(jì)好完整的流程圖再編寫(xiě)程序,否則后果很?chē)?yán)重。當(dāng)然應(yīng)該程序本身很簡(jiǎn)單,此法還是一個(gè)非常必須的選擇。
下面就寫(xiě)一個(gè)順序執(zhí)行的程序模型,方面和下面兩種方法對(duì)比:
/**************************************************************************************
* FunctionName : main()
* Description : 主函數(shù)
* EntryParameter : None
* ReturnValue : None
**************************************************************************************/
int main(void)
{
uint8 keyValue;
InitSys(); // 初始化
while (1)
{
TaskDisplayClock();
keyValue = TaskKeySan();
switch (keyValue)
{
case x: TaskDispStatus(); break;
...
default: break;
}
}
}
復(fù)制代碼
2
時(shí)間片輪詢(xún)法
時(shí)間片輪詢(xún)法,在很多書(shū)籍中有提到,而且有很多時(shí)候都是與操作系統(tǒng)一起出現(xiàn),也就是說(shuō)很多時(shí)候是操作系統(tǒng)中使用了這一方法。不過(guò)我們這里要說(shuō)的這個(gè)時(shí)間片輪詢(xún)法并不是掛在操作系統(tǒng)下,而是在前后臺(tái)程序中使用此法。也是本貼要詳細(xì)說(shuō)明和介紹的方法。
對(duì)于時(shí)間片輪詢(xún)法,雖然有不少書(shū)籍都有介紹,但大多說(shuō)得并不系統(tǒng),只是提提概念而已。下面本人將詳細(xì)介紹本人模式,并參考別人的代碼建立的一個(gè)時(shí)間片輪詢(xún)架構(gòu)程序的方法,我想將給初學(xué)者有一定的借鑒性。
記得在前不久本人發(fā)帖《1個(gè)定時(shí)器多處復(fù)用的問(wèn)題》,由于時(shí)間的問(wèn)題,并沒(méi)有詳細(xì)說(shuō)明怎樣實(shí)現(xiàn)1個(gè)定時(shí)器多處復(fù)用。在這里我們先介紹一下定時(shí)器的復(fù)用功能。
使用1個(gè)定時(shí)器,可以是任意的定時(shí)器,這里不做特殊說(shuō)明,下面假設(shè)有3個(gè)任務(wù),那么我們應(yīng)該做如下工作:
1. 初始化定時(shí)器,這里假設(shè)定時(shí)器的定時(shí)中斷為1ms(當(dāng)然你可以改成10ms,這個(gè)和操作系統(tǒng)一樣,中斷過(guò)于頻繁效率就低,中斷太長(zhǎng),實(shí)時(shí)性差)。
2. 定義一個(gè)數(shù)值:
#define TASK_NUM (3) // 這里定義的任務(wù)數(shù)為3,表示有三個(gè)任務(wù)會(huì)使用此定時(shí)器定時(shí)。
uint16 TaskCount[TASK_NUM] ; // 這里為三個(gè)任務(wù)定義三個(gè)變量來(lái)存放定時(shí)值
uint8 TaskMark[TASK_NUM]; // 同樣對(duì)應(yīng)三個(gè)標(biāo)志位,為0表示時(shí)間沒(méi)到,為1表示定時(shí)時(shí)間到。
復(fù)制代碼
3. 在定時(shí)器中斷服務(wù)函數(shù)中添加:
/**************************************************************************************
* FunctionName : TimerInterrupt()
* Description : 定時(shí)中斷服務(wù)函數(shù)
* EntryParameter : None
* ReturnValue : None
**************************************************************************************/
void TimerInterrupt(void)
{
uint8 i;
for (i=0; i<TASKS_NUM; i++)
{
if (TaskCount)
{
TaskCount--;
if (TaskCount == 0)
{
TaskMark = 0x01;
}
}
}
}
復(fù)制代碼
代碼解釋?zhuān)憾〞r(shí)中斷服務(wù)函數(shù),在中斷中逐個(gè)判斷,如果定時(shí)值為0了,表示沒(méi)有使用此定時(shí)器或此定時(shí)器已經(jīng)完成定時(shí),不著處理。否則定時(shí)器減一,知道為零時(shí),相應(yīng)標(biāo)志位值1,表示此任務(wù)的定時(shí)值到了。
4. 在我們的應(yīng)用程序中,在需要的應(yīng)用定時(shí)的地方添加如下代碼,下面就以任務(wù)1為例:
TaskCount[0] = 20; // 延時(shí)20ms
TaskMark[0] = 0x00; // 啟動(dòng)此任務(wù)的定時(shí)器
復(fù)制代碼
到此我們只需要在任務(wù)中判斷TaskMark[0] 是否為0x01即可。其他任務(wù)添加相同,至此一個(gè)定時(shí)器的復(fù)用問(wèn)題就實(shí)現(xiàn)了。用需要的朋友可以試試,效果不錯(cuò)哦。
通過(guò)上面對(duì)1個(gè)定時(shí)器的復(fù)用我們可以看出,在等待一個(gè)定時(shí)的到來(lái)的同時(shí)我們可以循環(huán)判斷標(biāo)志位,同時(shí)也可以去執(zhí)行其他函數(shù)。
循環(huán)判斷標(biāo)志位:
那么我們可以想想,如果循環(huán)判斷標(biāo)志位,是不是就和上面介紹的順序執(zhí)行程序是一樣的呢?一個(gè)大循環(huán),只是這個(gè)延時(shí)比普通的for循環(huán)精確一些,可以實(shí)現(xiàn)精確延時(shí)。
執(zhí)行其他函數(shù):
那么如果我們?cè)谝粋€(gè)函數(shù)延時(shí)的時(shí)候去執(zhí)行其他函數(shù),充分利用CPU時(shí)間,是不是和操作系統(tǒng)有些類(lèi)似了呢?但是操作系統(tǒng)的任務(wù)管理和切換是非常復(fù)雜的。下面我們就將利用此方法架構(gòu)一直新的應(yīng)用程序。
時(shí)間片輪詢(xún)法的架構(gòu):
1.設(shè)計(jì)一個(gè)結(jié)構(gòu)體:
// 任務(wù)結(jié)構(gòu)
typedef struct _TASK_COMPONENTS
{
uint8 Run; // 程序運(yùn)行標(biāo)記:0-不運(yùn)行,1運(yùn)行
uint8 Timer; // 計(jì)時(shí)器
uint8 ItvTime; // 任務(wù)運(yùn)行間隔時(shí)間
void (*TaskHook)(void); // 要運(yùn)行的任務(wù)函數(shù)
} TASK_COMPONENTS; // 任務(wù)定義
復(fù)制代碼
這個(gè)結(jié)構(gòu)體的設(shè)計(jì)非常重要,一個(gè)用4個(gè)參數(shù),注釋說(shuō)的非常詳細(xì),這里不在描述。
2. 任務(wù)運(yùn)行標(biāo)志出來(lái),此函數(shù)就相當(dāng)于中斷服務(wù)函數(shù),需要在定時(shí)器的中斷服務(wù)函數(shù)中調(diào)用此函數(shù),這里獨(dú)立出來(lái),并于移植和理解。
/**************************************************************************************
* FunctionName : TaskRemarks()
* Description : 任務(wù)標(biāo)志處理
* EntryParameter : None
* ReturnValue : None
**************************************************************************************/
void TaskRemarks(void)
{
uint8 i;
for (i=0; i<TASKS_MAX; i++) // 逐個(gè)任務(wù)時(shí)間處理
{
if (TaskComps.Timer) // 時(shí)間不為0
{
TaskComps.Timer--; // 減去一個(gè)節(jié)拍
if (TaskComps.Timer == 0) // 時(shí)間減完了
{
TaskComps.Timer = TaskComps.ItvTime; // 恢復(fù)計(jì)時(shí)器值,從新下一次
TaskComps.Run = 1; // 任務(wù)可以運(yùn)行
}
}
}
}
復(fù)制代碼
大家認(rèn)真對(duì)比一下次函數(shù),和上面定時(shí)復(fù)用的函數(shù)是不是一樣的呢?
3. 任務(wù)處理
/**************************************************************************************
* FunctionName : TaskProcess()
* Description : 任務(wù)處理
* EntryParameter : None
* ReturnValue : None
**************************************************************************************/
void TaskProcess(void)
{
uint8 i;
for (i=0; i<TASKS_MAX; i++) // 逐個(gè)任務(wù)時(shí)間處理
{
if (TaskComps.Run) // 時(shí)間不為0
{
TaskComps.TaskHook(); // 運(yùn)行任務(wù)
TaskComps.Run = 0; // 標(biāo)志清0
}
}
}
復(fù)制代碼
此函數(shù)就是判斷什么時(shí)候該執(zhí)行那一個(gè)任務(wù)了,實(shí)現(xiàn)任務(wù)的管理操作,應(yīng)用者只需要在main()函數(shù)中調(diào)用此函數(shù)就可以了,并不需要去分別調(diào)用和處理任務(wù)函數(shù)。
到此,一個(gè)時(shí)間片輪詢(xún)應(yīng)用程序的架構(gòu)就建好了,大家看看是不是非常簡(jiǎn)單呢?此架構(gòu)只需要兩個(gè)函數(shù),一個(gè)結(jié)構(gòu)體,為了應(yīng)用方面下面將再建立一個(gè)枚舉型變量。
下面我就就說(shuō)說(shuō)怎樣應(yīng)用吧,假設(shè)我們有三個(gè)任務(wù):時(shí)鐘顯示,按鍵掃描,和工作狀態(tài)顯示。
1. 定義一個(gè)上面定義的那種結(jié)構(gòu)體變量
/**************************************************************************************
* Variable definition
**************************************************************************************/
static TASK_COMPONENTS TaskComps[] =
{
{0, 60, 60, TaskDisplayClock}, // 顯示時(shí)鐘
{0, 20, 20, TaskKeySan}, // 按鍵掃描
{0, 30, 30, TaskDispStatus}, // 顯示工作狀態(tài)
// 這里添加你的任務(wù)。。。。
};
復(fù)制代碼
在定義變量時(shí),我們已經(jīng)初始化了值,這些值的初始化,非常重要,跟具體的執(zhí)行時(shí)間優(yōu)先級(jí)等都有關(guān)系,這個(gè)需要自己掌握。
①大概意思是,我們有三個(gè)任務(wù),沒(méi)1s執(zhí)行以下時(shí)鐘顯示,因?yàn)槲覀兊臅r(shí)鐘最小單位是1s,所以在秒變化后才顯示一次就夠了。
②由于按鍵在按下時(shí)會(huì)參數(shù)抖動(dòng),而我們知道一般按鍵的抖動(dòng)大概是20ms,那么我們?cè)陧樞驁?zhí)行的函數(shù)中一般是延伸20ms,而這里我們每20ms掃描一次,是非常不錯(cuò)的出來(lái),即達(dá)到了消抖的目的,也不會(huì)漏掉按鍵輸入。
③為了能夠顯示按鍵后的其他提示和工作界面,我們這里設(shè)計(jì)每30ms顯示一次,如果你覺(jué)得反應(yīng)慢了,你可以讓這些值小一點(diǎn)。后面的名稱(chēng)是對(duì)應(yīng)的函數(shù)名,你必須在應(yīng)用程序中編寫(xiě)這函數(shù)名稱(chēng)和這三個(gè)一樣的任務(wù)。
2. 任務(wù)列表
// 任務(wù)清單
typedef enum _TASK_LIST
{
TAST_DISP_CLOCK, // 顯示時(shí)鐘
TAST_KEY_SAN, // 按鍵掃描
TASK_DISP_WS, // 工作狀態(tài)顯示
// 這里添加你的任務(wù)。。。。
TASKS_MAX // 總的可供分配的定時(shí)任務(wù)數(shù)目
} TASK_LIST;
復(fù)制代碼
好好看看,我們這里定義這個(gè)任務(wù)清單的目的其實(shí)就是參數(shù)TASKS_MAX的值,其他值是沒(méi)有具體的意義的,只是為了清晰的表面任務(wù)的關(guān)系而已。
3. 編寫(xiě)任務(wù)函數(shù)
/**************************************************************************************
* FunctionName : TaskDisplayClock()
* Description : 顯示任務(wù)
* EntryParameter : None
* ReturnValue : None
**************************************************************************************/
void TaskDisplayClock(void)
{
}
/**************************************************************************************
* FunctionName : TaskKeySan()
* Description : 掃描任務(wù)
* EntryParameter : None
* ReturnValue : None
**************************************************************************************/
void TaskKeySan(void)
{
}
/**************************************************************************************
* FunctionName : TaskDispStatus()
* Description : 工作狀態(tài)顯示
* EntryParameter : None
* ReturnValue : None
**************************************************************************************/
void TaskDispStatus(void)
{
}
// 這里添加其他任務(wù)。
復(fù)制代碼
現(xiàn)在你就可以根據(jù)自己的需要編寫(xiě)任務(wù)了。
4. 主函數(shù)
/**************************************************************************************
* FunctionName : main()
* Description : 主函數(shù)
* EntryParameter : None
* ReturnValue : None
**************************************************************************************/
int main(void)
{
InitSys(); // 初始化
while (1)
{
TaskProcess(); // 任務(wù)處理
}
}
復(fù)制代碼
到此我們的時(shí)間片輪詢(xún)這個(gè)應(yīng)用程序的架構(gòu)就完成了,你只需要在我們提示的地方添加你自己的任務(wù)函數(shù)就可以了。是不是很簡(jiǎn)單啊,有沒(méi)有點(diǎn)操作系統(tǒng)的感覺(jué)在里面?
不防試試把,看看任務(wù)之間是不是相互并不干擾?并行運(yùn)行呢?當(dāng)然重要的是,還需要,注意任務(wù)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞時(shí),需要采用全局變量,除此之外還需要注意劃分任務(wù)以及任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間,在編寫(xiě)任務(wù)時(shí),盡量讓任務(wù)盡快執(zhí)行完成。
本人經(jīng)過(guò)摸索實(shí)驗(yàn)并總結(jié),大致應(yīng)用程序的架構(gòu)有三種:
1. 簡(jiǎn)單的前后臺(tái)順序執(zhí)行程序,這類(lèi)寫(xiě)法是大多數(shù)人使用的方法,不需用思考程序的具體架構(gòu),直接通過(guò)執(zhí)行順序編寫(xiě)應(yīng)用程序即可。
2. 時(shí)間片輪詢(xún)法,此方法是介于順序執(zhí)行與操作系統(tǒng)之間的一種方法。
3. 操作系統(tǒng),此法應(yīng)該是應(yīng)用程序編寫(xiě)的最高境界。
下面就分別談?wù)勥@三種方法的利弊和適應(yīng)范圍等。
1
順序執(zhí)行法:
這種方法,這應(yīng)用程序比較簡(jiǎn)單,實(shí)時(shí)性,并行性要求不太高的情況下是不錯(cuò)的方法,程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,思路比較清晰。但是當(dāng)應(yīng)用程序比較復(fù)雜的時(shí)候,如果沒(méi)有一個(gè)完整的流程圖,恐怕別人很難看懂程序的運(yùn)行狀態(tài),而且隨著程序功能的增加,編寫(xiě)應(yīng)用程序的工程師的大腦也開(kāi)始混亂。即不利于升級(jí)維護(hù),也不利于代碼優(yōu)化。本人寫(xiě)個(gè)幾個(gè)比較復(fù)雜一點(diǎn)的應(yīng)用程序,剛開(kāi)始就是使用此法,最終雖然能夠?qū)崿F(xiàn)功能,但是自己的思維一直處于混亂狀態(tài)。導(dǎo)致程序一直不能讓自己滿(mǎn)意。
這種方法大多數(shù)人都會(huì)采用,而且我們接受的教育也基本都是使用此法。對(duì)于我們這些基本沒(méi)有學(xué)習(xí)過(guò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),程序架構(gòu)的單片機(jī)工程師來(lái)說(shuō),無(wú)疑很難在應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)上有一個(gè)很大的提高,也導(dǎo)致了不同工程師編寫(xiě)的應(yīng)用程序很難相互利于和學(xué)習(xí)。
本人建議,如果喜歡使用此法的網(wǎng)友,如果編寫(xiě)比較復(fù)雜的應(yīng)用程序,一定要先理清頭腦,設(shè)計(jì)好完整的流程圖再編寫(xiě)程序,否則后果很?chē)?yán)重。當(dāng)然應(yīng)該程序本身很簡(jiǎn)單,此法還是一個(gè)非常必須的選擇。
下面就寫(xiě)一個(gè)順序執(zhí)行的程序模型,方面和下面兩種方法對(duì)比:
/**************************************************************************************
* FunctionName : main()
* Description : 主函數(shù)
* EntryParameter : None
* ReturnValue : None
**************************************************************************************/
int main(void)
{
uint8 keyValue;
InitSys(); // 初始化
while (1)
{
TaskDisplayClock();
keyValue = TaskKeySan();
switch (keyValue)
{
case x: TaskDispStatus(); break;
...
default: break;
}
}
}
復(fù)制代碼
2
時(shí)間片輪詢(xún)法
時(shí)間片輪詢(xún)法,在很多書(shū)籍中有提到,而且有很多時(shí)候都是與操作系統(tǒng)一起出現(xiàn),也就是說(shuō)很多時(shí)候是操作系統(tǒng)中使用了這一方法。不過(guò)我們這里要說(shuō)的這個(gè)時(shí)間片輪詢(xún)法并不是掛在操作系統(tǒng)下,而是在前后臺(tái)程序中使用此法。也是本貼要詳細(xì)說(shuō)明和介紹的方法。
對(duì)于時(shí)間片輪詢(xún)法,雖然有不少書(shū)籍都有介紹,但大多說(shuō)得并不系統(tǒng),只是提提概念而已。下面本人將詳細(xì)介紹本人模式,并參考別人的代碼建立的一個(gè)時(shí)間片輪詢(xún)架構(gòu)程序的方法,我想將給初學(xué)者有一定的借鑒性。
記得在前不久本人發(fā)帖《1個(gè)定時(shí)器多處復(fù)用的問(wèn)題》,由于時(shí)間的問(wèn)題,并沒(méi)有詳細(xì)說(shuō)明怎樣實(shí)現(xiàn)1個(gè)定時(shí)器多處復(fù)用。在這里我們先介紹一下定時(shí)器的復(fù)用功能。
使用1個(gè)定時(shí)器,可以是任意的定時(shí)器,這里不做特殊說(shuō)明,下面假設(shè)有3個(gè)任務(wù),那么我們應(yīng)該做如下工作:
1. 初始化定時(shí)器,這里假設(shè)定時(shí)器的定時(shí)中斷為1ms(當(dāng)然你可以改成10ms,這個(gè)和操作系統(tǒng)一樣,中斷過(guò)于頻繁效率就低,中斷太長(zhǎng),實(shí)時(shí)性差)。
2. 定義一個(gè)數(shù)值:
#define TASK_NUM (3) // 這里定義的任務(wù)數(shù)為3,表示有三個(gè)任務(wù)會(huì)使用此定時(shí)器定時(shí)。
uint16 TaskCount[TASK_NUM] ; // 這里為三個(gè)任務(wù)定義三個(gè)變量來(lái)存放定時(shí)值
uint8 TaskMark[TASK_NUM]; // 同樣對(duì)應(yīng)三個(gè)標(biāo)志位,為0表示時(shí)間沒(méi)到,為1表示定時(shí)時(shí)間到。
復(fù)制代碼
3. 在定時(shí)器中斷服務(wù)函數(shù)中添加:
/**************************************************************************************
* FunctionName : TimerInterrupt()
* Description : 定時(shí)中斷服務(wù)函數(shù)
* EntryParameter : None
* ReturnValue : None
**************************************************************************************/
void TimerInterrupt(void)
{
uint8 i;
for (i=0; i<TASKS_NUM; i++)
{
if (TaskCount)
{
TaskCount--;
if (TaskCount == 0)
{
TaskMark = 0x01;
}
}
}
}
復(fù)制代碼
代碼解釋?zhuān)憾〞r(shí)中斷服務(wù)函數(shù),在中斷中逐個(gè)判斷,如果定時(shí)值為0了,表示沒(méi)有使用此定時(shí)器或此定時(shí)器已經(jīng)完成定時(shí),不著處理。否則定時(shí)器減一,知道為零時(shí),相應(yīng)標(biāo)志位值1,表示此任務(wù)的定時(shí)值到了。
4. 在我們的應(yīng)用程序中,在需要的應(yīng)用定時(shí)的地方添加如下代碼,下面就以任務(wù)1為例:
TaskCount[0] = 20; // 延時(shí)20ms
TaskMark[0] = 0x00; // 啟動(dòng)此任務(wù)的定時(shí)器
復(fù)制代碼
到此我們只需要在任務(wù)中判斷TaskMark[0] 是否為0x01即可。其他任務(wù)添加相同,至此一個(gè)定時(shí)器的復(fù)用問(wèn)題就實(shí)現(xiàn)了。用需要的朋友可以試試,效果不錯(cuò)哦。
通過(guò)上面對(duì)1個(gè)定時(shí)器的復(fù)用我們可以看出,在等待一個(gè)定時(shí)的到來(lái)的同時(shí)我們可以循環(huán)判斷標(biāo)志位,同時(shí)也可以去執(zhí)行其他函數(shù)。
循環(huán)判斷標(biāo)志位:
那么我們可以想想,如果循環(huán)判斷標(biāo)志位,是不是就和上面介紹的順序執(zhí)行程序是一樣的呢?一個(gè)大循環(huán),只是這個(gè)延時(shí)比普通的for循環(huán)精確一些,可以實(shí)現(xiàn)精確延時(shí)。
執(zhí)行其他函數(shù):
那么如果我們?cè)谝粋€(gè)函數(shù)延時(shí)的時(shí)候去執(zhí)行其他函數(shù),充分利用CPU時(shí)間,是不是和操作系統(tǒng)有些類(lèi)似了呢?但是操作系統(tǒng)的任務(wù)管理和切換是非常復(fù)雜的。下面我們就將利用此方法架構(gòu)一直新的應(yīng)用程序。
時(shí)間片輪詢(xún)法的架構(gòu):
1.設(shè)計(jì)一個(gè)結(jié)構(gòu)體:
// 任務(wù)結(jié)構(gòu)
typedef struct _TASK_COMPONENTS
{
uint8 Run; // 程序運(yùn)行標(biāo)記:0-不運(yùn)行,1運(yùn)行
uint8 Timer; // 計(jì)時(shí)器
uint8 ItvTime; // 任務(wù)運(yùn)行間隔時(shí)間
void (*TaskHook)(void); // 要運(yùn)行的任務(wù)函數(shù)
} TASK_COMPONENTS; // 任務(wù)定義
復(fù)制代碼
這個(gè)結(jié)構(gòu)體的設(shè)計(jì)非常重要,一個(gè)用4個(gè)參數(shù),注釋說(shuō)的非常詳細(xì),這里不在描述。
2. 任務(wù)運(yùn)行標(biāo)志出來(lái),此函數(shù)就相當(dāng)于中斷服務(wù)函數(shù),需要在定時(shí)器的中斷服務(wù)函數(shù)中調(diào)用此函數(shù),這里獨(dú)立出來(lái),并于移植和理解。
/**************************************************************************************
* FunctionName : TaskRemarks()
* Description : 任務(wù)標(biāo)志處理
* EntryParameter : None
* ReturnValue : None
**************************************************************************************/
void TaskRemarks(void)
{
uint8 i;
for (i=0; i<TASKS_MAX; i++) // 逐個(gè)任務(wù)時(shí)間處理
{
if (TaskComps.Timer) // 時(shí)間不為0
{
TaskComps.Timer--; // 減去一個(gè)節(jié)拍
if (TaskComps.Timer == 0) // 時(shí)間減完了
{
TaskComps.Timer = TaskComps.ItvTime; // 恢復(fù)計(jì)時(shí)器值,從新下一次
TaskComps.Run = 1; // 任務(wù)可以運(yùn)行
}
}
}
}
復(fù)制代碼
大家認(rèn)真對(duì)比一下次函數(shù),和上面定時(shí)復(fù)用的函數(shù)是不是一樣的呢?
3. 任務(wù)處理
/**************************************************************************************
* FunctionName : TaskProcess()
* Description : 任務(wù)處理
* EntryParameter : None
* ReturnValue : None
**************************************************************************************/
void TaskProcess(void)
{
uint8 i;
for (i=0; i<TASKS_MAX; i++) // 逐個(gè)任務(wù)時(shí)間處理
{
if (TaskComps.Run) // 時(shí)間不為0
{
TaskComps.TaskHook(); // 運(yùn)行任務(wù)
TaskComps.Run = 0; // 標(biāo)志清0
}
}
}
復(fù)制代碼
此函數(shù)就是判斷什么時(shí)候該執(zhí)行那一個(gè)任務(wù)了,實(shí)現(xiàn)任務(wù)的管理操作,應(yīng)用者只需要在main()函數(shù)中調(diào)用此函數(shù)就可以了,并不需要去分別調(diào)用和處理任務(wù)函數(shù)。
到此,一個(gè)時(shí)間片輪詢(xún)應(yīng)用程序的架構(gòu)就建好了,大家看看是不是非常簡(jiǎn)單呢?此架構(gòu)只需要兩個(gè)函數(shù),一個(gè)結(jié)構(gòu)體,為了應(yīng)用方面下面將再建立一個(gè)枚舉型變量。
下面我就就說(shuō)說(shuō)怎樣應(yīng)用吧,假設(shè)我們有三個(gè)任務(wù):時(shí)鐘顯示,按鍵掃描,和工作狀態(tài)顯示。
1. 定義一個(gè)上面定義的那種結(jié)構(gòu)體變量
/**************************************************************************************
* Variable definition
**************************************************************************************/
static TASK_COMPONENTS TaskComps[] =
{
{0, 60, 60, TaskDisplayClock}, // 顯示時(shí)鐘
{0, 20, 20, TaskKeySan}, // 按鍵掃描
{0, 30, 30, TaskDispStatus}, // 顯示工作狀態(tài)
// 這里添加你的任務(wù)。。。。
};
復(fù)制代碼
在定義變量時(shí),我們已經(jīng)初始化了值,這些值的初始化,非常重要,跟具體的執(zhí)行時(shí)間優(yōu)先級(jí)等都有關(guān)系,這個(gè)需要自己掌握。
①大概意思是,我們有三個(gè)任務(wù),沒(méi)1s執(zhí)行以下時(shí)鐘顯示,因?yàn)槲覀兊臅r(shí)鐘最小單位是1s,所以在秒變化后才顯示一次就夠了。
②由于按鍵在按下時(shí)會(huì)參數(shù)抖動(dòng),而我們知道一般按鍵的抖動(dòng)大概是20ms,那么我們?cè)陧樞驁?zhí)行的函數(shù)中一般是延伸20ms,而這里我們每20ms掃描一次,是非常不錯(cuò)的出來(lái),即達(dá)到了消抖的目的,也不會(huì)漏掉按鍵輸入。
③為了能夠顯示按鍵后的其他提示和工作界面,我們這里設(shè)計(jì)每30ms顯示一次,如果你覺(jué)得反應(yīng)慢了,你可以讓這些值小一點(diǎn)。后面的名稱(chēng)是對(duì)應(yīng)的函數(shù)名,你必須在應(yīng)用程序中編寫(xiě)這函數(shù)名稱(chēng)和這三個(gè)一樣的任務(wù)。
2. 任務(wù)列表
// 任務(wù)清單
typedef enum _TASK_LIST
{
TAST_DISP_CLOCK, // 顯示時(shí)鐘
TAST_KEY_SAN, // 按鍵掃描
TASK_DISP_WS, // 工作狀態(tài)顯示
// 這里添加你的任務(wù)。。。。
TASKS_MAX // 總的可供分配的定時(shí)任務(wù)數(shù)目
} TASK_LIST;
復(fù)制代碼
好好看看,我們這里定義這個(gè)任務(wù)清單的目的其實(shí)就是參數(shù)TASKS_MAX的值,其他值是沒(méi)有具體的意義的,只是為了清晰的表面任務(wù)的關(guān)系而已。
3. 編寫(xiě)任務(wù)函數(shù)
/**************************************************************************************
* FunctionName : TaskDisplayClock()
* Description : 顯示任務(wù)
* EntryParameter : None
* ReturnValue : None
**************************************************************************************/
void TaskDisplayClock(void)
{
}
/**************************************************************************************
* FunctionName : TaskKeySan()
* Description : 掃描任務(wù)
* EntryParameter : None
* ReturnValue : None
**************************************************************************************/
void TaskKeySan(void)
{
}
/**************************************************************************************
* FunctionName : TaskDispStatus()
* Description : 工作狀態(tài)顯示
* EntryParameter : None
* ReturnValue : None
**************************************************************************************/
void TaskDispStatus(void)
{
}
// 這里添加其他任務(wù)。
復(fù)制代碼
現(xiàn)在你就可以根據(jù)自己的需要編寫(xiě)任務(wù)了。
4. 主函數(shù)
/**************************************************************************************
* FunctionName : main()
* Description : 主函數(shù)
* EntryParameter : None
* ReturnValue : None
**************************************************************************************/
int main(void)
{
InitSys(); // 初始化
while (1)
{
TaskProcess(); // 任務(wù)處理
}
}
復(fù)制代碼
到此我們的時(shí)間片輪詢(xún)這個(gè)應(yīng)用程序的架構(gòu)就完成了,你只需要在我們提示的地方添加你自己的任務(wù)函數(shù)就可以了。是不是很簡(jiǎn)單啊,有沒(méi)有點(diǎn)操作系統(tǒng)的感覺(jué)在里面?
不防試試把,看看任務(wù)之間是不是相互并不干擾?并行運(yùn)行呢?當(dāng)然重要的是,還需要,注意任務(wù)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞時(shí),需要采用全局變量,除此之外還需要注意劃分任務(wù)以及任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間,在編寫(xiě)任務(wù)時(shí),盡量讓任務(wù)盡快執(zhí)行完成。
- 2013-08-19
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