實(shí)用單片機(jī)系統(tǒng)MS3

1、實(shí)用單片機(jī)系統(tǒng)MS3程序分析作者：閆瑤目錄：1.MS3簡(jiǎn)介 2.MS3程序架構(gòu)分析3.思想總結(jié)MS3簡(jiǎn)介 1.平臺(tái)化 MS3是一個(gè)注重于基礎(chǔ)與實(shí)用，為使用者提供必要和通用的各種函數(shù)，軟件架構(gòu)清晰，完全開(kāi)源的軟件平臺(tái)。 這個(gè)平臺(tái)讓開(kāi)發(fā)者基于一定的基礎(chǔ)上進(jìn)行開(kāi)發(fā)，便于使用者快速且高效的完成各種不同的項(xiàng)目。 2.資源概況 MS3致力于簡(jiǎn)潔、實(shí)用的軟件架構(gòu)。 數(shù)據(jù)封裝格式上普遍采用枚舉與結(jié)構(gòu)體，清晰明了，便于閱讀；采用動(dòng)態(tài)靈活的指針結(jié)構(gòu)，節(jié)省系統(tǒng)空間，簡(jiǎn)化程序；采用16進(jìn)制的消息處理機(jī)制；獨(dú)特的軟件定時(shí)器設(shè)計(jì)；具有統(tǒng)一和標(biāo)準(zhǔn)化的按鍵處理機(jī)制。 3.進(jìn)版說(shuō)明 相比前兩個(gè)版本，MS3在消息機(jī)制上有改進(jìn)，采

2、用16位結(jié)構(gòu)；軟件定時(shí)器上有了比較大的改進(jìn)，采用回調(diào)函數(shù)形式，并且支持中斷內(nèi)回調(diào)和中斷外回調(diào) ;去掉了很多具體的應(yīng)用，留下一個(gè)內(nèi)核可以適用于一個(gè)最小系統(tǒng)。MS3程序架構(gòu)分析 MS3這個(gè)平臺(tái)的核心在于“消息機(jī)制”。 從主程序Main()的結(jié)構(gòu)可以看出，初始化init_process()之后程序即進(jìn)入大循環(huán)，在這個(gè)循環(huán)體中進(jìn)行的是兩種操作：取消息和根據(jù)消息類(lèi)型選擇待執(zhí)行的程序分支。 MS3平臺(tái)架構(gòu)的核心內(nèi)容是其“消息機(jī)制”的處理，但其特色不僅僅于此。介紹完消息機(jī)制后，我們會(huì)介紹“軟件虛擬定時(shí)器”的原理及使用 。 主程序main( )結(jié)構(gòu)：目前程序中通過(guò)枚舉方式定義了如下消息類(lèi)型： MSG_NULL

3、 - /*have no message*/ MSG_KEY - /*key message*/ MSG_UART - /*uart message*/ MSG_RTC - /*real time counter message*/ MSG_MSTIMER - /*timer message*/ MSG_TEST - /*special for test message*/程序進(jìn)入循環(huán)體后，首先通過(guò)MSG_GET_MSG(&Msg) 讀取消息，然后根據(jù)消息類(lèi)型選擇程序分支?？梢钥闯鯩S3消息機(jī)制的結(jié)構(gòu)很清晰，程序的執(zhí)行即通過(guò)該消息機(jī)制。 MS3中定義隊(duì)列 u16MsgArrayMSG_

4、ARRAY_SIZE 來(lái)存放消息，消息被定義為U16數(shù)據(jù)類(lèi)型， 高8位存放消息類(lèi)型，低8位存放消息值。 入消息和取消息 從主程序段中看出，針對(duì)消息隊(duì)列的操作主要是取消息動(dòng)作，那下面看一下MS3中對(duì)入消息和取消息分別是怎么操作的。 整體來(lái)說(shuō)，入消息時(shí)將消息類(lèi)型及消息值分別入隊(duì)列；取消息則取出數(shù)據(jù)類(lèi)型為16位的消息。 入消息： 首先判斷消息隊(duì)列是否已滿。若滿則返回；未滿則保存當(dāng)前中斷使能狀態(tài)，同時(shí)關(guān)中斷。 將消息類(lèi)型（MsgType）、消息值（Val）分別入隊(duì)列。 開(kāi)中斷。 取消息 #define MSG_GET_MSG(pU16) msg_get_out(pU16) 從宏定義可以看出，主程序中取

5、消息動(dòng)作即是通過(guò)左邊的函數(shù)執(zhí)行的。 取消息時(shí)首先判斷隊(duì)列是否為空。為空則返回0 x0000；不為空則保存中斷使能狀態(tài)，并且關(guān)中斷。取出數(shù)據(jù)類(lèi)型為pU16的消息?；謴?fù)中斷使能狀態(tài)，返回。 消息機(jī)制的執(zhí)行 結(jié)合入消息和取消息，我們可以這樣理解Main()內(nèi)循環(huán)體的執(zhí)行狀況。 首先，向u16MsgArray內(nèi)取消息，分支選擇語(yǔ)句switch(MSG_TYPE(Msg)則提取出消息的消息類(lèi)型，根據(jù)不同類(lèi)型執(zhí)行相應(yīng)程序分支，其中也包括隊(duì)列中無(wú)消息時(shí)對(duì)應(yīng)的消息類(lèi)型MSG_NULL。因?yàn)楫?dāng)隊(duì)列中消息時(shí)的返回值為0 x0000,故執(zhí)行MSG_NULL分支。 時(shí)鐘節(jié)拍的引入 以上了解到消息機(jī)制的執(zhí)行狀況，但在程

6、序初始化之后，消息隊(duì)列是默認(rèn)為空的。這樣，雖然循環(huán)體內(nèi)一直會(huì)取消息并判斷消息類(lèi)型，但將始終執(zhí)行MSG_NULL程序段。 那么MS3是如何執(zhí)行我們需要執(zhí)行的任務(wù)的呢？那就是前面提到的入消息?，F(xiàn)在我們來(lái)看看哪些地方，我們進(jìn)行入消息的操作了。 在這之前我們要介紹一下MS3的系統(tǒng)時(shí)鐘節(jié)拍。 時(shí)鐘節(jié)拍 MS3以T2為硬件定時(shí)器，具有較高的優(yōu)先級(jí)，整個(gè)系統(tǒng)必須依賴它來(lái)運(yùn)行。按鍵檢測(cè)，軟件虛擬定時(shí)器，例行任務(wù)程序都要靠它來(lái)實(shí)現(xiàn)。T2作為系統(tǒng)時(shí)鐘，20ms進(jìn)入一次中斷，中斷內(nèi)調(diào)用timer2_process()，因此系統(tǒng)時(shí)鐘節(jié)拍為20ms。這樣每次系統(tǒng)時(shí)鐘節(jié)拍到了之后，程序進(jìn)入timer2_process()

7、。此進(jìn)程中，首先檢測(cè)是否有軟件虛擬定時(shí)器（后續(xù)將詳細(xì)介紹）在工作，若有則進(jìn)入軟件定時(shí)器服務(wù)程序；若無(wú)則運(yùn)行例行任務(wù)程序。 例行任務(wù)程序 例行任務(wù)程序中包括：key_check()鍵盤(pán)例行程序和rtc_soft_routine()實(shí)時(shí)時(shí)鐘例行程序。 在這兩個(gè)例行程序中均有：MSG_SEND_MSG()這個(gè)函數(shù)，這就是前面提到的入消息操作。 既然有入消息操作了，那么主程序循環(huán)體中的取消息操作就將取到當(dāng)前消息隊(duì)列中的消息。并按需求執(zhí)行相對(duì)應(yīng)的程序段。 消息機(jī)制小結(jié) 前面針對(duì)消息機(jī)制，分析了程序的執(zhí)行過(guò)程。在這里將前面提到的內(nèi)容做個(gè)歸納。 程序開(kāi)始運(yùn)行后，首先執(zhí)行初始化操作，包括：端口初始化、中斷初始

8、化、FLASH初始化、實(shí)時(shí)時(shí)鐘初始化等等，其中包括最重要的系統(tǒng)時(shí)鐘初始化timer0_init()。 初始化完畢后，MS3進(jìn)入消息機(jī)制管理階段，此階段程序循環(huán)向u16MsgArray 內(nèi)取消息，將取出的消息通過(guò)MSG_TYPE( )得到消息類(lèi)型，在分支選擇語(yǔ)句中根據(jù)消息類(lèi)型執(zhí)行相應(yīng)程序段。以上消息機(jī)制一直循環(huán)貫穿于整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行中。 除了不斷循環(huán)的消息機(jī)制管理外，那就是例行任務(wù)程序以系統(tǒng)節(jié)拍為周期，根據(jù)需要向消息隊(duì)列中送人待執(zhí)行的消息。 這樣，MS3在程序前后臺(tái)兩方面的配合下，通過(guò)消息機(jī)制正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 軟件虛擬定時(shí)器 本文檔開(kāi)始的時(shí)候，我們提到過(guò)“軟件虛擬定時(shí)器”這個(gè)名詞，那么它有什么作用，并且

9、如何使用呢？下面這部分就將詳細(xì)介紹 -軟件虛擬定時(shí)器。 *在初讀MS3，還沒(méi)有完全理解軟件虛擬定時(shí)器作用的時(shí)候，感覺(jué)它沒(méi)什么特別的地方，但一旦后來(lái)理解其含義時(shí)，才感覺(jué)它是很有意思的一個(gè)東西。 軟件虛擬定時(shí)器的引入 現(xiàn)在理解“軟件虛擬定時(shí)器”之后，感覺(jué)作者在MS2程序分析中舉的“鬧鐘”的例子是很恰當(dāng)?shù)?，并且利于初學(xué)者對(duì)其概念進(jìn)行理解。 首先我想說(shuō)說(shuō)平時(shí)我們使用鬧鐘的目的。假設(shè)一個(gè)電子表有鬧鐘的功能，我們使用鬧鐘就是想在我們定的一段時(shí)間之后得到提醒，在定好時(shí)間之后，我們就不愿意時(shí)時(shí)刻刻的去查看定時(shí)的時(shí)間是否要到了，希望電子表能自動(dòng)提醒我們。同時(shí)在這段時(shí)間之內(nèi)我們還想讓電子表正常提供顯示時(shí)間的功用。

10、 在MS3中使用軟件虛擬定時(shí)器也是一樣的目的，我們想要一個(gè)任務(wù)在一定時(shí)間之后被執(zhí)行，在我們定好時(shí)間之后我們又不愿去管理它，那么虛擬時(shí)鐘管理程序就會(huì)在定時(shí)時(shí)間到了的時(shí)候，自動(dòng)將待執(zhí)行的程序加入的MS3的消息機(jī)制執(zhí)行。這就是MS3的另一特色。 以上是從思想和概念上向大家介紹“軟件虛擬定時(shí)器”，接下來(lái)我們看看MS3中軟件虛擬定時(shí)器是如何具體操作的。 軟件虛擬定時(shí)器的建立現(xiàn)在分析一下 U8 MSTimerStart( ) 這個(gè)函數(shù)。 一旦有類(lèi)似于前文提到的”鬧鐘”程序要執(zhí)行，則要通過(guò)該函數(shù)建立一個(gè)軟件虛擬定時(shí)器。程序開(kāi)始首先要檢查MSTimerID這個(gè)參數(shù)，以便確認(rèn)當(dāng)前有幾個(gè)虛擬定時(shí)器正在被使用。一旦

11、查找到尚空閑的虛擬定時(shí)器，則在對(duì)應(yīng)位置上向MSTimerArrayi.delay和MSTimerArrayi.pCallBack中存入所需延時(shí)的時(shí)間和待執(zhí)行函數(shù)的函數(shù)指針。找到這個(gè)空閑的位置，并且存入相應(yīng)參數(shù)后，通過(guò)SETBIT(MSTimerID, i)將當(dāng)前空閑位置1，表明此處已使用虛擬定時(shí)器，并通過(guò)return(i)返回。 *MS3中允許用戶最多建立八個(gè)軟件虛擬定時(shí)器。 軟件虛擬定時(shí)器服務(wù)程序 一旦建立軟件虛擬定時(shí)器后，參數(shù)MSTimerID將為非零，表明當(dāng)前有虛擬定時(shí)器工作。那么如下timer2_process( )中 if 語(yǔ)句將滿足“MSTimerID0”的條件，這樣MSTimer

12、Service( )將會(huì)被調(diào)用。 當(dāng)有軟件虛擬定時(shí)器工作時(shí)，一旦系統(tǒng)時(shí)鐘節(jié)拍到時(shí)，則調(diào)用MSTimerService( )服務(wù)程序。程序中對(duì)定時(shí)器參數(shù)MSTimerID從低位開(kāi)始檢測(cè)，若判定當(dāng)前位有虛擬定時(shí)器工作，并且定時(shí)時(shí)間未到，則將定時(shí)時(shí)間減1，然后循環(huán)檢測(cè)下一位，直到當(dāng)前位無(wú)虛擬定時(shí)工作為止。 在檢測(cè)過(guò)程中，當(dāng)某個(gè)虛擬定時(shí)器定時(shí)時(shí)間到了之后，則根據(jù)該虛擬定時(shí)器被建立時(shí)MSTimerMode的設(shè)定值，為1則將消息類(lèi)型MSG_MSTIMER及待執(zhí)行函數(shù)的函數(shù)地址均入消息隊(duì)列；為0則在中斷中執(zhí)行對(duì)應(yīng)的函數(shù)。然后清除該虛擬定時(shí)器對(duì)應(yīng)的參數(shù)MSTimerID 。 以上為一個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘節(jié)拍所執(zhí)行的操作

13、。達(dá)到的效果是每個(gè)虛擬定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間都減1。在若干個(gè)時(shí)鐘節(jié)拍之后，若無(wú)新的虛擬定時(shí)器被建立，則所有虛擬定時(shí)都將執(zhí)行完畢。 通過(guò)以上介紹，應(yīng)該可以知道虛擬定時(shí)器服務(wù)程序的目的。 它是將建立的需要延時(shí)一定時(shí)間之后再執(zhí)行的程序，在定時(shí)時(shí)間到達(dá)后將其加入到消息隊(duì)列中。由主程序的消息機(jī)制來(lái)管理，以達(dá)到執(zhí)行相應(yīng)程序的目的。 這就是MS3中消息機(jī)制和軟件虛擬定時(shí)器的關(guān)系。 另外，軟件虛擬定時(shí)器可以實(shí)現(xiàn)嵌套，即軟件定時(shí)器里可以嵌套新的軟件定時(shí)器。 按鍵處理機(jī)制 MS3中包含統(tǒng)一和標(biāo)準(zhǔn)化的按鍵處理機(jī)制。 按鍵處理程序包含在例行任務(wù)中，每個(gè)系統(tǒng)節(jié)拍 到時(shí)都會(huì)進(jìn)行按鍵檢查。由于以20ms的系統(tǒng)時(shí)鐘為執(zhí) 行周期，故

14、我們常遇到的“20ms按鍵去抖”處理可以在 MS3中有較好的處理。 MS3有兩種按鍵處理風(fēng)格，一種針對(duì)PC機(jī)制，另一種針對(duì)MCU機(jī)制，在預(yù)處理階段用戶可對(duì)這兩種風(fēng)格進(jìn)行選擇。下面以PC風(fēng)格的具體例程看一下MS3的按鍵處理機(jī)制。 每個(gè)MS3系統(tǒng)時(shí)鐘節(jié)拍內(nèi)都會(huì)執(zhí)行key_check()。 首先，檢查按鍵使能是否打開(kāi)，未開(kāi)則返回；然后，讀取按鍵返回信息，若無(wú)按鍵操作，則返回，故不會(huì)浪費(fèi)系統(tǒng)資源；若有按鍵，則按鍵計(jì)數(shù)器keycounter+，當(dāng)滿足短按鍵操作條件，且非誤操作，則將按鍵消息入消息隊(duì)列；當(dāng)滿足長(zhǎng)按鍵操作條件，同樣將按鍵消息入消息。 按鍵處理中加入“用于連續(xù)兩個(gè)按鍵速度過(guò)快導(dǎo)致按鍵混亂”的處理機(jī)制，保證按鍵處理可靠。 到此，MS3的程序架構(gòu)可以說(shuō)簡(jiǎn)單的分析完畢了。 我是一名單片機(jī)程序的初學(xué)者，初次接觸MS3時(shí)感覺(jué)很有壓力，這么“復(fù)雜”的程序不知什么時(shí)候才能夠搞明白。因?yàn)槌醮谓佑|，一開(kāi)始讀的時(shí)候有些吃力，邊學(xué)邊讀，時(shí)間不是很長(zhǎng)，花了半天時(shí)間就讀完了，雖然沒(méi)有理解其真正的思想，但畢竟有了一個(gè)初步的了解。 在這個(gè)過(guò)程中，將自己理解的東西都記錄下來(lái)了。因?yàn)椴皇呛苊靼祝?/p>