實用單片機系統(tǒng)MS3

1、實用單片機系統(tǒng)MS3程序分析作者：閆瑤目錄：1.MS3簡介 2.MS3程序架構分析3.思想總結MS3簡介 1.平臺化 MS3是一個注重于基礎與實用，為使用者提供必要和通用的各種函數(shù)，軟件架構清晰，完全開源的軟件平臺。 這個平臺讓開發(fā)者基于一定的基礎上進行開發(fā)，便于使用者快速且高效的完成各種不同的項目。 2.資源概況 MS3致力于簡潔、實用的軟件架構。 數(shù)據(jù)封裝格式上普遍采用枚舉與結構體，清晰明了，便于閱讀；采用動態(tài)靈活的指針結構，節(jié)省系統(tǒng)空間，簡化程序；采用16進制的消息處理機制；獨特的軟件定時器設計；具有統(tǒng)一和標準化的按鍵處理機制。 3.進版說明 相比前兩個版本，MS3在消息機制上有改進，采

2、用16位結構；軟件定時器上有了比較大的改進，采用回調函數(shù)形式，并且支持中斷內回調和中斷外回調 ;去掉了很多具體的應用，留下一個內核可以適用于一個最小系統(tǒng)。MS3程序架構分析 MS3這個平臺的核心在于“消息機制”。 從主程序Main()的結構可以看出，初始化init_process()之后程序即進入大循環(huán)，在這個循環(huán)體中進行的是兩種操作：取消息和根據(jù)消息類型選擇待執(zhí)行的程序分支。 MS3平臺架構的核心內容是其“消息機制”的處理，但其特色不僅僅于此。介紹完消息機制后，我們會介紹“軟件虛擬定時器”的原理及使用 。 主程序main( )結構：目前程序中通過枚舉方式定義了如下消息類型： 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*/程序進入循環(huán)體后，首先通過MSG_GET_MSG(&Msg) 讀取消息，然后根據(jù)消息類型選擇程序分支。可以看出MS3消息機制的結構很清晰，程序的執(zhí)行即通過該消息機制。 MS3中定義隊列 u16MsgArrayMSG_

4、ARRAY_SIZE 來存放消息，消息被定義為U16數(shù)據(jù)類型， 高8位存放消息類型，低8位存放消息值。 入消息和取消息 從主程序段中看出，針對消息隊列的操作主要是取消息動作，那下面看一下MS3中對入消息和取消息分別是怎么操作的。 整體來說，入消息時將消息類型及消息值分別入隊列；取消息則取出數(shù)據(jù)類型為16位的消息。 入消息： 首先判斷消息隊列是否已滿。若滿則返回；未滿則保存當前中斷使能狀態(tài)，同時關中斷。 將消息類型（MsgType）、消息值（Val）分別入隊列。 開中斷。 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、消息動作即是通過左邊的函數(shù)執(zhí)行的。 取消息時首先判斷隊列是否為空。為空則返回0 x0000；不為空則保存中斷使能狀態(tài)，并且關中斷。取出數(shù)據(jù)類型為pU16的消息?；謴椭袛嗍鼓軤顟B(tài)，返回。 消息機制的執(zhí)行 結合入消息和取消息，我們可以這樣理解Main()內循環(huán)體的執(zhí)行狀況。 首先，向u16MsgArray內取消息，分支選擇語句switch(MSG_TYPE(Msg)則提取出消息的消息類型，根據(jù)不同類型執(zhí)行相應程序分支，其中也包括隊列中無消息時對應的消息類型MSG_NULL。因為當隊列中消息時的返回值為0 x0000,故執(zhí)行MSG_NULL分支。 時鐘節(jié)拍的引入 以上了解到消息機制的執(zhí)行狀況，但在程

6、序初始化之后，消息隊列是默認為空的。這樣，雖然循環(huán)體內一直會取消息并判斷消息類型，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)行的任務的呢？那就是前面提到的入消息?，F(xiàn)在我們來看看哪些地方，我們進行入消息的操作了。 在這之前我們要介紹一下MS3的系統(tǒng)時鐘節(jié)拍。 時鐘節(jié)拍 MS3以T2為硬件定時器，具有較高的優(yōu)先級，整個系統(tǒng)必須依賴它來運行。按鍵檢測，軟件虛擬定時器，例行任務程序都要靠它來實現(xiàn)。T2作為系統(tǒng)時鐘，20ms進入一次中斷，中斷內調用timer2_process()，因此系統(tǒng)時鐘節(jié)拍為20ms。這樣每次系統(tǒng)時鐘節(jié)拍到了之后，程序進入timer2_process()

7、。此進程中，首先檢測是否有軟件虛擬定時器（后續(xù)將詳細介紹）在工作，若有則進入軟件定時器服務程序；若無則運行例行任務程序。 例行任務程序 例行任務程序中包括：key_check()鍵盤例行程序和rtc_soft_routine()實時時鐘例行程序。 在這兩個例行程序中均有：MSG_SEND_MSG()這個函數(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前消息隊列中的消息。并按需求執(zhí)行相對應的程序段。 消息機制小結 前面針對消息機制，分析了程序的執(zhí)行過程。在這里將前面提到的內容做個歸納。 程序開始運行后，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、實時時鐘初始化等等，其中包括最重要的系統(tǒng)時鐘初始化timer0_init()。 初始化完畢后，MS3進入消息機制管理階段，此階段程序循環(huán)向u16MsgArray 內取消息，將取出的消息通過MSG_TYPE( )得到消息類型，在分支選擇語句中根據(jù)消息類型執(zhí)行相應程序段。以上消息機制一直循環(huán)貫穿于整個系統(tǒng)的運行中。 除了不斷循環(huán)的消息機制管理外，那就是例行任務程序以系統(tǒng)節(jié)拍為周期，根據(jù)需要向消息隊列中送人待執(zhí)行的消息。 這樣，MS3在程序前后臺兩方面的配合下，通過消息機制正常運轉。 軟件虛擬定時器 本文檔開始的時候，我們提到過“軟件虛擬定時器”這個名詞，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介紹 -軟件虛擬定時器。 *在初讀MS3，還沒有完全理解軟件虛擬定時器作用的時候，感覺它沒什么特別的地方，但一旦后來理解其含義時，才感覺它是很有意思的一個東西。 軟件虛擬定時器的引入 現(xiàn)在理解“軟件虛擬定時器”之后，感覺作者在MS2程序分析中舉的“鬧鐘”的例子是很恰當?shù)?，并且利于初學者對其概念進行理解。 首先我想說說平時我們使用鬧鐘的目的。假設一個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間之后得到提醒，在定好時間之后，我們就不愿意時時刻刻的去查看定時的時間是否要到了，希望電子表能自動提醒我們。同時在這段時間之內我們還想讓電子表正常提供顯示時間的功用。

10、 在MS3中使用軟件虛擬定時器也是一樣的目的，我們想要一個任務在一定時間之后被執(zhí)行，在我們定好時間之后我們又不愿去管理它，那么虛擬時鐘管理程序就會在定時時間到了的時候，自動將待執(zhí)行的程序加入的MS3的消息機制執(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“軟件虛擬定時器”，接下來我們看看MS3中軟件虛擬定時器是如何具體操作的。 軟件虛擬定時器的建立現(xiàn)在分析一下 U8 MSTimerStart( ) 這個函數(shù)。 一旦有類似于前文提到的”鬧鐘”程序要執(zhí)行，則要通過該函數(shù)建立一個軟件虛擬定時器。程序開始首先要檢查MSTimerID這個參數(shù)，以便確認當前有幾個虛擬定時器正在被使用。一旦

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

12、Service( )將會被調用。 當有軟件虛擬定時器工作時，一旦系統(tǒng)時鐘節(jié)拍到時，則調用MSTimerService( )服務程序。程序中對定時器參數(shù)MSTimerID從低位開始檢測，若判定當前位有虛擬定時器工作，并且定時時間未到，則將定時時間減1，然后循環(huán)檢測下一位，直到當前位無虛擬定時工作為止。 在檢測過程中，當某個虛擬定時器定時時間到了之后，則根據(jù)該虛擬定時器被建立時MSTimerMode的設定值，為1則將消息類型MSG_MSTIMER及待執(zhí)行函數(shù)的函數(shù)地址均入消息隊列；為0則在中斷中執(zhí)行對應的函數(shù)。然后清除該虛擬定時器對應的參數(shù)MSTimerID 。 以上為一個系統(tǒng)時鐘節(jié)拍所執(zhí)行的操作

13、。達到的效果是每個虛擬定時器的定時時間都減1。在若干個時鐘節(jié)拍之后，若無新的虛擬定時器被建立，則所有虛擬定時都將執(zhí)行完畢。 通過以上介紹，應該可以知道虛擬定時器服務程序的目的。 它是將建立的需要延時一定時間之后再執(zhí)行的程序，在定時時間到達后將其加入到消息隊列中。由主程序的消息機制來管理，以達到執(zhí)行相應程序的目的。 這就是MS3中消息機制和軟件虛擬定時器的關系。 另外，軟件虛擬定時器可以實現(xiàn)嵌套，即軟件定時器里可以嵌套新的軟件定時器。 按鍵處理機制 MS3中包含統(tǒng)一和標準化的按鍵處理機制。 按鍵處理程序包含在例行任務中，每個系統(tǒng)節(jié)拍 到時都會進行按鍵檢查。由于以20ms的系統(tǒng)時鐘為執(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有兩種按鍵處理風格，一種針對PC機制，另一種針對MCU機制，在預處理階段用戶可對這兩種風格進行選擇。下面以PC風格的具體例程看一下MS3的按鍵處理機制。 每個MS3系統(tǒng)時鐘節(jié)拍內都會執(zhí)行key_check()。 首先，檢查按鍵使能是否打開，未開則返回；然后，讀取按鍵返回信息，若無按鍵操作，則返回，故不會浪費系統(tǒng)資源；若有按鍵，則按鍵計數(shù)器keycounter+，當滿足短按鍵操作條件，且非誤操作，則將按鍵消息入消息隊列；當滿足長按鍵操作條件，同樣將按鍵消息入消息。 按鍵處理中加入“用于連續(xù)兩個按鍵速度過快導致按鍵混亂”的處理機制，保證按鍵處理可靠。 到此，MS3的程序架構可以說簡單的分析完畢了。 我是一名單片機程序的初學者，初次接觸MS3時感覺很有壓力，這么“復雜”的程序不知什么時候才能夠搞明白。因為初次接觸，一開始讀的時候有些吃力，邊學邊讀，時間不是很長，花了半天時間就讀完了，雖然沒有理解其真正的思想，但畢竟有了一個初步的了解。 在這個過程中，將自己理解的東西都記錄下來了。因為不是很明白，