单片机分时思想

先用一个小例子引出今天的主题，想象一下，一个基本的家电控制板，肯定或多或少的会包含 ： LED 或者 数码管显示， 按键， 继电器或者可控硅的输出 这3部分。数码管需要 10ms到20ms的动态扫描，按键也需要 20ms左右的延时消抖，有没有意识到，其实这些时间是同时在进行的。回想一下咱们的教科书怎么教 按键 的延时消抖的？没错，死循环，绝对是原地踏步死循环，用指令来计时。这样很自然的引发一个问题，单片机在原地踏步死循环的话，那么其它的工作怎么办？如数码管的动态扫描怎么办？唯有等按键扫描之后再进行了，这样出来的效果，数码管肯定会闪烁的，扫描时间过长了，缩短按键消抖时间也不是解决办法，想象如果咱们还有其它很多工作也是同时做的呢？解决办法之一，就是今天的主题，分时扫描的思想。当然不会是唯一的办法，只不过俺一直在用，觉得这个是非常不错的思想，可以解决很多实际问题。大胆妄言一下，分时扫描的思想也是单片机编程最核心的思想了，信不信就由你自己判断了。

程序的执行环境

用的是纯汇编，因为用习惯的汇编，以致于整个脑袋都是汇编的思想，某种程度上说，C的废码确实是多了一点，对于实际工业用的单片机ROM和RAM都不是很充足的情况下，代码还是要求尽量精简的。所以俺一直都在汇编的苦海中沉浮着……说明一点，俺用的是EMC的单片机（Elan公司的），传闻中最烂的单片机，所以代码不值的去学，也正是这个原因，但愿我想表达的思想能表达清楚， 阿门！

核心思想的实现

其实是几个步骤，

第一，   用TCC中断来计时，TCC的中断时间断一点，我习惯是 125us ，为了解红外遥控的码，这个时间是需要的。TCC计时是相当准的，尽量利用。

第二，   在TCC的中断服务程序里面放3个（数量自定）记时器（说白了就是计数器），我的习惯是 2ms 5ms 500ms 这3个是作为基准时间，提供给整个系统来调用的，所以必须准确一点，实际用示波器调一下就OK了，不难。

第三，   在主程序的循环里面放一个专门处理时间的子程序。（注：单片机是不会停的，永远在不断循环的跑，这个跟学校学的貌似有点不同，俺面试的时候被问过这个问题 ….）  将所有的时间处理都放在时间处理子程序里面做，这样是非常方便的，一个单片机系统最起码需要处理 10～20个不同的时间，也需要10～20个计时器了，而且相当多要求同时不同步工作的，如果每个都单独的话是相当的麻烦。

第四，   “程序是跑着来等，而不是站着来等”，这话看来有点玄，一个跟俺一起进去公司的工程师讨论的时候提到的这个问题，俺觉得这个也是分时系统的一个比较重要的思想，所以也这样叫，下面有细说。

第五，   下面用程序来说话，注释尽量详细，可以不用看代码，直接看注释就可以了。

（一）先中断服务程序部分：

每 125us 中断一次

;-------------------产生几个基准时间---------------------------

int_2ms:

               djz             ref_2ms             （1）

               jmp             int_5ms

               mov             a,@16             ; 恢复原始数据                                    

               mov             ref_2ms,a

               bs              flag_time,flag_2ms       （2）

int_5ms:

               djz             ref_5ms                      

               jmp             ref_time_end

               mov             a,@40                 125us×40＝5ms                      

               mov             ref_5ms,a

               bs              flag_time,flag_5ms          

int_500ms:              

               djz             ref_500ms

               jmp             ref_time_end

               mov             a,@100                                            

               mov             ref_500ms,a

               bs              flag_time,flag_500ms              

ref_time_end:

               nop                           

（1） ef_2ms寄存器不断的减1，每次中断减1，一共减 16次，所以这里经过的时间是 125us × 16 ＝ 2ms，这个就是所谓的计时/计数器 了。这样就可以靠一个系统的TCC中断，来实现我们需要的很多个定时时间。

（2）置 2ms 计时结束标志，这个是提供给时间处理程序用的，这是一个计时器的框架，下面的5ms计时完全相同。

这里解释一下：bs     flag_time,flag_2ms，其中bs是将某一位置1的指令，该指令的意思是，将 flag_timg寄存器里面第flag_2ms位置1，设立一个溢出标志，后面的程序可以通过读这个标志，就知道 2ms 是否已经计时到了

这程序还用了一个块的框架，比较方便的，不过跟今天的主题无关，以后郁闷的时候再上来写写这个。上面的程序就是中断服务程序里面的计时器，分别定时 2ms 5ms 500ms，计时完毕溢出是flag_time 标志来记录的，程序通过读这个标志就可以知道定时的时间是否已经到了。

（二）下面看那个统一的时间服务子程序

;-------------------时间处理子程序-----------------------------

time_proc:                                                        

               jbs             flag_time,flag_5ms        判断5ms是否到

               jmp             time_500ms_proc         没有的话判断500ms

time_5ms_proc:

               bc              flag_time,flag_5ms        5ms已经到了，进入服务程序，先清掉那个标志，这样下次再过5ms才允许进来这里。

;------------------ 按键延时部分---------------------          ；这里用这个做例子

key_delay_proc:                                   

               jbs             flag_delay,key_start     ; 按键延时开始标志，这个用来控制是否进入计时，允许计时标志

               jmp             key_delay_end

               djz             reg_key               ; 预先设置的延时时间，每5秒减一次，这里预设的值是4，也就是说 5ms * 4 = 20ms

               jmp             key_delay_end          有减到0的话直接跳出

               bs              flag_delay,key_flow     时间到，置需要用的标志

               mov             a,@4                ; 重新置数据下次用。

               mov             reg_key,a

key_delay_end:

               nop             

;---------------------500ms处理部分------------------------

time_500ms_proc:

               jbs             flag_time,flag_500ms

               ret     

               bc              flag_time,flag_500ms

 这里放需要的计时器

Ret

上面用了按键20ms消抖的计时器作为例子，如果理解之后就可以发现，我们可以完全模仿那个计时器而在下面放很多很多的计时器，则每5ms 进来一下，每个计时器都同时在计数了，谁先计算完毕就先关掉自己，置相应的标志给其它程序调用，而对其它计时器完全没有影响！这样，我们可以在这里放很多个计时器了，一般来说，十来二十个是没有问题的，完全满足一个单片机系统对多个时间的需求了。

单个计时器的结构很简单，先判断允许计时标志是否进入计时，然后一个专用的寄存器在加1或者减1，加/减购相应的数值之后也就是相应的时间到了，关掉计时器，置相应需要用到的标志。

到这里差不多了，俺们需要的时间都可以出来了，这样做是不是非常方便？咱们再来看看在这段时间里面单片机在做了什么东西？只有中断计时够 5ms 或者 500ms ，那个溢出标志才有效，才能进入上面的计时程序，其它时间都是在做其它事情。而且进入上面的计时器的时候，可以看出，并不是在那里死循环，只是单纯的加减一下寄存器就退出了，整个过程耗时极其短，看代码不同吧，5us到 20us左右吧，对主程序的执行没有什么影响。

（三）下面看看具体怎么调用

最开始谈过的按键的消抖时间处理问题，现在就用上面介绍的办法来看具体怎么解决问题。按键的处理也是重要的基础学问，不过不在本次的讨论范围，所以只是单单的讨论怎么解决时间问题，而对于按键的一些问题，下次有机会继续讨论吧，hoho～～～

scan_key:                        

jbc             flag_key,first_on       ; 用来控制跳转的

               jmp             have_key

jbs              port6,1             假设P61高电平是有键

jmp             key_end                                          

              ;-------------------------------------

               bs              flag_key,first_on        第一次按键的标志

               bs              flag_delay,key_start     启动计时器开始定时20ms消抖

have_key:       

               jbs             flag_delay,key_flow       等待定时结束溢出

               jmp             key_end       

大概是这样的：判断时候有健，没有的话跳出，有的话开始延时消抖的计时，第二次进来的时候直接由标志位控制过去判断时间时候够。

同样是等待，这里就是最后一点所说的，咱这是跑着来等，不是站着来等。跟死循环定时比较，在没有定时到20ms 的这段时间里面单片机在做什么？ 死循环的话，肯定就是在原地等，什么都不做，而看看上面的程序，他只是判断是否定时够，具体的定时在统一的时间子程序里面做，判断没有到时间的话就跳出了，继续跑其它的程序，直到当时间到了，单片机判断出flag_delay,key_flow 符合条件，开始进入按键处理程序了，在这个期间，单片机都在做其它事情，只是一个主循环跑回来判断一次，所以单片机完全有空跑其它的程序，而没有将时间都耗在消抖上面。

（四）看看我的主程序循环体

start:

               call            clear_all_ram   清空RAM

               call            initialize       初始化

loop:

               eni                           开中断

               wdtc                         清看门狗

               call            scan_proc      调用扫描LED和按键程序

               call            ir_data_proc     调用红外处理程序

               call            time_proc       调用时间统一处理程序

               call            output_proc     调用输出处理程序

               jmp             loop  

这个就是我用的循环体了，所有功能都做成子程序形式了，需要就挂上去就可以了，比较方便，这样一个总的循环体，单片机就是在不断的执行这个循环体，如果整个程序都采用上面说的分时扫的思想的话，一周循环回来的时间是相当短的，其实是不是跟电脑的思想有点像呢？电脑再快也并不是同时处理多个任务，而且每次处理一个，然后非常快的速度来循环处理，让我们感觉上他是在同时处理多个程序那样，我想，我最终想表达的思想也就是这个而已。

啰啰唆唆的说了一堆，也不知道是否能看懂，或者是否去看。不知道我对分时扫描这个概念是否理解错了呢？在我看来，有这个思想支撑下，单片机的程序变得比较容易上手了，剩下的只是集中精力去用程序来实现我们的思想而已，当然，这里只是说一种可行的办法而已，不是说只有这种办法，如果大家有好的思想也分享一下哦，编写程序是一门艺术，写出来很容易，但是写得好，写得精巧，那就很难了。