淺談單片機(jī)程序架構(gòu)

1、.淺談單片機(jī)應(yīng)用程序架構(gòu) 對于單片機(jī)程序來說，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，隨著程序開發(fā)的不斷增多，本人覺得架構(gòu)是非常必要的。前不就發(fā)帖與大家一起討論了一下談?wù)勗鯓蛹軜?gòu)你的單片機(jī)程序，發(fā)現(xiàn)真正使用架構(gòu)的并不都，而且這類書籍基本沒有。 本人經(jīng)過摸索實(shí)驗(yàn)，并總結(jié)，大致應(yīng)用程序的架構(gòu)有三種： 1. 簡單的前后臺順序執(zhí)行程序，這類寫法是大多數(shù)人使用的方法，不需用思考程序的具體架構(gòu)，直接通過執(zhí)行順序編寫應(yīng)用程序即可。 2. 時(shí)間片輪詢法，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。

2、1. 順序執(zhí)行法： 這種方法，這應(yīng)用程序比較簡單，實(shí)時(shí)性，并行性要求不太高的情況下是不錯的方法，程序設(shè)計(jì)簡單，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，編寫應(yīng)用程序的工程師的大腦也開始混亂。即不利于升級維護(hù)，也不利于代碼優(yōu)化。本人寫個(gè)幾個(gè)比較復(fù)雜一點(diǎn)的應(yīng)用程序，剛開始就是使用此法，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意。 這種方法大多數(shù)人都會采用，而且我們接受的教育也基本都是使用此法。對于我們這些基本沒有學(xué)習(xí)過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，程序架構(gòu)的單片機(jī)工程師來說，無疑很難在應(yīng)用程序的設(shè)

3、計(jì)上有一個(gè)很大的提高，也導(dǎo)致了不同工程師編寫的應(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程序，否則后果很嚴(yán)重。當(dāng)然應(yīng)該程序本身很簡單，此法還是一個(gè)非常必須的選擇。 下面就寫一個(gè)順序執(zhí)行的程序模型，方面和下面兩種方法對比： 復(fù)制內(nèi)容到剪貼板代碼:/* FunctionName : main()* Description : 主函數(shù)* EntryParameter : None* ReturnValue : None*/int main(void) uint8 keyValue; InitSys(); /

4、初始化 while (1) TaskDisplayClock(); keyValue = TaskKeySan(); switch (keyValue) case x: TaskDispStatus(); break; . default: break; 2. 時(shí)間片輪詢法 時(shí)間片輪詢法，在很多書籍中有提到，而且有很多時(shí)候都是與操作系統(tǒng)一起出現(xiàn)，也就是說很多時(shí)候是操作系統(tǒng)中使用了這一方法。不過我們這里要說的這個(gè)時(shí)間片輪詢法并不是掛在操作系統(tǒng)下，而是在前后臺程序中使用此法。也是本貼要詳細(xì)說明和介紹的方法。 對于時(shí)間片輪詢法，雖然有不少書籍都有介紹，但大多說得并不系統(tǒng)，只是提提概念而已。下面本人將

5、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)用的問題，由于時(shí)間的問題，并沒有詳細(xì)說明怎樣實(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，中斷過于頻繁效率就低，中斷太長，實(shí)時(shí)性差)。 2. 定義一個(gè)數(shù)值： 復(fù)制內(nèi)容到剪貼板代碼:#define TASK_NUM (3) / 這里定義的任務(wù)數(shù)為3

6、，表示有三個(gè)任務(wù)會使用此定時(shí)器定時(shí)。 uint16 TaskCountTASK_NUM ; / 這里為三個(gè)任務(wù)定義三個(gè)變量來存放定時(shí)值uint8 TaskMarkTASK_NUM; / 同樣對應(yīng)三個(gè)標(biāo)志位，為0表示時(shí)間沒到，為1表示定時(shí)時(shí)間到。3. 在定時(shí)器中斷服務(wù)函數(shù)中添加：復(fù)制內(nèi)容到剪貼板代碼:/* 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; iT

7、ASKS_NUM; i+) if (TaskCounti) TaskCounti-; if (TaskCounti = 0) TaskMarki = 0x01; 代碼解釋：定時(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：復(fù)制內(nèi)容到剪貼板代碼:TaskCount0 = 20; / 延時(shí)20msTaskMark0 = 0x00; / 啟動此任務(wù)的定時(shí)器到此我們只需要在任務(wù)中判斷TaskMa

8、rk0 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)用問題就實(shí)現(xiàn)了。用需要的朋友可以試試，效果不錯哦。 通過上面對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)：那么如果我們在一個(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

9、。 時(shí)間片輪詢法的架構(gòu)： 1.設(shè)計(jì)一個(gè)結(jié)構(gòu)體： 復(fù)制內(nèi)容到剪貼板代碼:/ 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 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)，注釋說的非常詳細(xì)，這里不在描述。 2. 任務(wù)運(yùn)行標(biāo)志出來，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，并于

10、移植和理解。 復(fù)制內(nèi)容到剪貼板代碼:/* FunctionName : TaskRemarks()* Description : 任務(wù)標(biāo)志處理* EntryParameter : None* ReturnValue : None*/void TaskRemarks(void) uint8 i; for (i=0; iTASKS_MAX; i+) / 逐個(gè)任務(wù)時(shí)間處理 if (TaskCompsi.Timer) / 時(shí)間不為0 TaskCompsi.Timer-; / 減去一個(gè)節(jié)拍 if (TaskCompsi.Timer = 0) / 時(shí)間減完了 TaskCompsi.Timer = Task

11、Compsi.ItvTime; / 恢復(fù)計(jì)時(shí)器值，從新下一次 TaskCompsi.Run = 1; / 任務(wù)可以運(yùn)行 大家認(rèn)真對比一下次函數(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 復(fù)制內(nèi)容到剪貼板代碼:/* FunctionName : TaskProcess()* Description : 任務(wù)處理* EntryParameter : None* ReturnValue : None*/void TaskProcess(void) uint8 i; for (i=0; i 0) OSStatInit(); / 這東西可以測量CPU使用量 #endif OSTaskCreate(void (*) (void *) TaskLed, / 任務(wù)1 (void *) 0, / 不帶參數(shù) (OS_STK *) &TaskLedStkTASK_LED_STK