是單片機高手還是菜鳥？看看你的程序框架就知道了

1、是單片機高手還是菜鳥？看看你的程序框架就知道了從高校參與設計大賽到現在，在學習的道路上也有幾年的試探了，把自己的一些心得體味共享給大家。初學單片機時，往往都會糾結于其各個模塊功能的應用，如串口（232，485）對各種功能ic的控制,電機控制，中斷應用，定時器應用，人機界面應用，can等. 這是一個學習過程中必須的階段，是基本功。很慶幸，在參與電子設計大賽賽前培訓時，周圍的控制都訓練的很扎實。經過這個階段后，后來接觸不同的mcu就會發(fā)覺，都大同小異，各有各的優(yōu)勢而已，學任何一種新的mcu都很簡單入手包括一些復雜的處理器。而且對mcu的編程控制會提升一個高度概況就是對各種外圍舉行控制(假如是對復雜

2、算法的運算就會用了），而外圍與mcu的通信方式普通也就幾種時序：iic,spi,intel8080,m6800。這樣看來mcu周圍的編程就是一個很容易的東西了。然而這只是開發(fā)中的一點皮毛而已，在接觸過多種mcu,接觸過復雜設計要求，跑過操作系統(tǒng)等等后，我們在回到單片機的裸機開發(fā)時，就不知不覺的就會考慮到囫圇程序設計的架構問題；一個好的程序架構，是一個有閱歷的工程師和一個初學者的分水嶺。以下是我對單片機程序框架以及開發(fā)中一些常用部分的熟悉總結：任何對時光要求苛刻的需求都是我們的敵人，在須要的時候我們惟獨增強硬件成原來毀滅它；比如你要8個數碼管來顯示，我們在沒有相關的硬件支持的時候必需用mcu以動

3、態(tài)掃描的方式來使其工作良好；而動態(tài)掃描將或多或少的阻擋了mcu處理其他的事情。在mcu負擔很重的場合，我會挑選選用一個類似max8279外圍ic來解決這個困擾；然而慶幸的是，有著許多不是對時光要求苛刻的事情：例如鍵盤的掃描，人們敲擊鍵盤的速率是有限的，我們無需實時掃描著鍵盤，甚至可以每隔幾十ms才去掃描一下；然而這個幾十ms的間隔，我們的mcu還可以完成許多的事情；單片機雖然是裸機奔走，但是往往現實的需要打算了我們必需跑出操作系統(tǒng)的姿勢多任務程序；比如一個常用的狀況有4個任務：1 鍵盤掃描；2 led數碼管顯示；3 串口數據需要接受和處理;4 串口需要發(fā)送數據；如何來構架這個單片機的程序將是我

4、們的重點；讀書時代的我會把鍵盤掃描用查詢的方式放在主循環(huán)中，而串口接收數據用中斷，在中斷服務函數中組成相應的幀格式后置位相應的標記位，在主函數的循環(huán)中舉行數據的處理，串口發(fā)送數據以及l(fā)ed的顯示也放在主循環(huán)中；這樣囫圇程序就以標記變量的通信方式，互相協作的在主循環(huán)和后臺中斷中執(zhí)行；然而必需指出其不妥之處：每個任務的時光片可能過長，這將導致程序的實時性能差。假如以這樣的方式在多加幾個任務，使得一個循環(huán)的時光過長，可能鍵盤掃描將很不敏捷。所以若要建立一個良好的通用編程模型，我們必需想方法，消去每個任務中費時光的部分以及把每個任務再次分解；下面來細談每個任務的詳細措施：1 鍵盤掃描鍵盤掃描是單片機的

5、常用函數，以下指出常用的鍵盤掃描程序中，嚴峻妨礙系統(tǒng)實時性能的地方；盡人皆知，一個鍵按下之后的波形是這樣的（假定低有效）：在有鍵按下后，數據線上的信號浮現一段時光的顫動，然后為低，然后當按鍵釋放時，信號顫動一段時光后變高。固然，在數據線為低或者為高的過程中，都有可能浮現一些很窄的干擾信號。unsigned char kbscan(void)unsigned char sccode,recode;p2=0xf8;if (p2&0xf8)!=0xf8)delay(100); /延時20ms去抖-這里太費時了，很糟糕if(p2&0xf8)!=0xf8)sccode=0xfe;while(sccode

6、&0x08)!=0)p2=sccode;if (p2&0xf8)!=0xf8)break;sccode=(sccode 10)break;即在一定得時光內，假如鍵盤向來按下，將作為有效鍵處理。這樣雖然不導致囫圇系統(tǒng)其它任務不能運行，但也很大程度上，減弱了系統(tǒng)的實時性能，由于他用了延時函數；我們用兩種有效的辦法來解決此問題：1 在按鍵功能比較容易的狀況下，我們仍然用上面的kbscan()函數舉行掃描，只是把其中去抖用的軟件延時去了，把去抖以及推斷按鍵的釋放用一個函數來處理，它不用軟件延時，而是用定時器的計時（用普通的計時也行）來完成；代碼如下void clearkeyflag(void)keyd

7、ebounceflg = 0;keyreleaseflg = 0;void scankey(void)+keydebouncecnt;/去抖計時（這個計時也可以放在后臺定時器計時函數中處理）keycode = kbscan();if (keycode != key_none)if (keydebounceflg)/進入去抖狀態(tài)的標記位if (keydebouncecnt debounce_time)/大于了去抖規(guī)定的時光if (keycode = keyoldcode)/按鍵依舊存在，則返回鍵值keydebounceflg = 0;keyreleaseflg = 1;/釋放標記return;

8、/here exit with keycodeclearkeyflag(); /keycode != keyoldcode，只是顫動而已elseif (keyreleaseflg = 0)keyoldcode = keycode;keydebounceflg = 1;keydebouncecnt = 0;elseif (keycode != keyoldcode)clearkeyflag();elseclearkeyflag();/沒有按鍵則清零標記keycode = key_none;在按鍵狀況較復雜的狀況，如有長按鍵，組合鍵，連鍵等一些復雜功能的按鍵時候，我們跟傾向于用狀態(tài)機來實現鍵盤的掃

9、描；/avr 單片機 中4*3掃描狀態(tài)機實現char read_keyboard_fun2()static char key_state = 0, key_value, key_line,key_time;char key_return = no_key,i;switch (key_state)case 0: /最初的狀態(tài)，舉行3*4的鍵盤掃描key_line = 0b00001000;for (i=1; i=100)/假如長時光沒有釋放key_time=0;key_state=3;/進入連鍵狀態(tài)key_return= (key_line | key_value);break;case 3:/

10、對于連鍵，每隔50ms就得到一次鍵值，windows xp 系統(tǒng)就是這樣做的portd = 0b00000111; / 行線所有輸出低電平portd = 0b00000111; / 重復送一次if ( (key_mask & pind) = key_mask)key_state=0; / 列線所有為高電平返回狀態(tài)0else if(+key_time=5) /每隔50ms為一次連擊的按鍵key_time=0;key_return= (key_line | key_value);break;return key_return;以上用了4個狀態(tài)，普通的鍵盤掃描只用前面3個狀態(tài)就可以了，后面一個狀態(tài)是

11、為增強“連鍵”功能設計的。連鍵即假如按下某個鍵不放，則快速的多次響應當鍵值，直到其釋放。在主循環(huán)中每隔10ms讓該鍵盤掃描函數執(zhí)行一次即可；我們定其時限為10ms,固然要求并不嚴格。2 數碼管的顯示普通狀況下我們用的八位一體的數碼管，采納動態(tài)掃描的辦法來完成顯示；十分慶幸人眼在高于50hz以上的閃耀時發(fā)覺不了的。所以我們在動態(tài)掃描數碼管的間隔時光是充裕的。這里我們定其時限為4ms(250hz) ，用定時器定時為2ms,在定時中斷程序中舉行掃描的顯示，每次只顯示其中的一位；固然時限也可以弄長一些，更推舉的辦法是把顯示函數放入主循環(huán)中，而定時中斷中置位相應的標記位即可；/ timer 0 比較匹配

12、中斷服務,4ms定時interrupt tim0_comp void timer0_comp_isr(void)display(); / 調用掃描顯示void display(void) / 8位led數碼管動態(tài)掃描函數portc = 0xff; / 這里把段選都關閉是很須要的，否則數碼管會產生拖影porta = led_7dis_buffposit;portc = positionposit;if (+posit =8 )posit = 0;3 串口接收數據幀串口接收時用中斷方式的，這無可厚非。但假如你試圖在中斷服務程序中完成一幀數據的接收就棘手大了。永久記住，中斷服務函數越短越好，否則影響

13、這個程序的實時性能。一個數據幀普通包括若干個字節(jié)，我們需要推斷一幀是否完成，校驗是否正確。在這個過程中我們不能用軟件延時，更不能用死循環(huán)等待等方式；所以我們在串口接收中斷函數中，只是把數據放置于一個緩沖隊列中。至于組成幀，以及檢查幀的工作我們在主循環(huán)中解決，并且每次循環(huán)中我們只處理一個數據，每個字節(jié)數據的處理間隔的彈性比較大，由于我們已經緩存在了隊列里面。/*=功能：串口發(fā)送接收的時光大事解釋：放在大循環(huán)中每10ms一次輸出：none輸入：none=*/void uartimeevent(void)if (txtimer != 0)/發(fā)送需要等待的時光遞減-txtimer;if (+rxtim

14、er rx_frame_reset) /rxcnt = 0; /假如接受超時（即不完整的幀或者接收一幀完成），把接收的不完整幀籠罩/*=功能：串口接收中斷解釋：接收一個數據，存入緩存輸出：none輸入：none=*/interrupt usart_rxc void uart_rx_isr(void)int8u status,data;status = ua;data = udr;if (status & (framing_error | parity_error | data_overrun)=0)rxbufrxbufwridx = data;if (+rxbufwridx = rx_buff

15、er_size) /接收數據于緩沖中rxbufwridx = 0；if (+rxbufcnt = rx_buffer_size)rxbufcnt = 0;/rxbufferovf=1;/*=功能：串口接收數據幀解釋：當非0輸出時，收到一幀數據放在大循環(huán)中執(zhí)行輸出：=0:沒有數據幀!=0:數據幀指令字輸入：none=*/int8u chkrxframe(void)int8u dat;int8u cnt;int8u sum;int8u ret;ret = rx_null;if (rxbufcnt != 0)rxtimer = 0; /清接收計數時光，uartimeevent()中對于接收超時做了放

16、棄整幀數據的處理/display();cnt = rxcnt;dat = rxbufrxbufrdidx; / get charif (+rxbufrdidx = rx_buffer_size)rxbufrdidx = 0;cli();-rxbufcnt;sei();framebufcnt+ = dat;if (cnt = frame_len)/ 組成一幀sum = 0;for (cnt = 0;cnt 5)time4ms = 0;timeevent20ms()；/在20ms大事中，我們處理鍵盤掃描read_keyboard_fun2()if (+time100ms 10)time100ms

17、= 0;timeevent1hz();/ 在1s大事中，我們使工作指示燈閃耀uartimeevent();/串口的數據接收大事，在4ms大事中處理明顯囫圇思路已經很清楚了，cpu需要處理的循環(huán)大事都可以按照其對于時光的要求很便利的加入該函數中。但是我們對這大事有要求：執(zhí)行速度快，簡短，不能有太長的延時等待，其全部大事一次執(zhí)行時光和必需小于系統(tǒng)的基及時間片4ms（按照需要可以加大系統(tǒng)基準節(jié)拍）。所以我們的鍵盤掃描程序，數碼管顯示程序，串口接收程序都如我從前所示。假如逼不得已需要用到較長的延時（如模擬iic時序中用到的延時）我們設計了這樣的延時函數：void runtime250hz (int8u

18、 delay)/此延時函數的單位為4ms(系統(tǒng)基準節(jié)拍)while (delay)if (timeintflg)-delay;timeevent();txprocess();rxprocess();我們需要延時的時光=delay*系統(tǒng)記住節(jié)拍4ms,此函數就確保了在延時的同時，我們其它大事（鍵盤掃描，led顯示等）也并沒有被耽擱；好了這樣我們的主函數main()將很簡短：void main (voie)init_all();while (1)timeevent(); /對于循環(huán)大事的處理rxprocess(); /串口對接收的數據處理txprocess();/ 串口發(fā)送數據處理整體看來我們的系統(tǒng)就成了將近一個萬能的模版了，按照自己所