嵌入式单片机程序架构之顺序结构

时间片轮询法，在很多书籍中有提到，而且有很多时候都是与操作系统一起出现，也就是说很多时候是操作系统中使用了这一方法。不过我们这里要说的这个时间片轮询法并不是挂在操作系统下，而是在前后台程序中使用此法。也是本贴要详细说明和介绍的方法。

对于时间片轮询法，虽然有不少书籍都有介绍，但大多说得并不系统，只是提提概念而已。下面本人将详细介绍本人模式，并参考别人的代码建立的一个时间片轮询架构程序的方法，我想将给初学者有一定的借鉴性。

记得在前不久本人发帖《1个定时器多处复用的问题》，由于时间的问题，并没有详细说明怎样实现1个定时器多处复用。在这里我们先介绍一下定时器的复用功能。。。

使用1个定时器，可以是任意的定时器，这里不做特殊说明，下面假设有3个任务，那么我们应该做如下工作：

1. 初始化定时器，这里假设定时器的定时中断为1ms(当然你可以改成10ms，这个和操作系统一样，中断过于频繁效率就低，中断太长，实时性差)。

2. 定义一个数值：

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代码:

#define TASK_NUM   (3)                  //  这里定义的任务数为3，表示有三个任务会使用此定时器定时。

uint16 TaskCount[TASK_NUM] ;           //  这里为三个任务定义三个变量来存放定时值

uint8  TaskMark[TASK_NUM];             //  同样对应三个标志位，为0表示时间没到，为1表示定时时间到。

3. 在定时器中断服务函数中添加：

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代码:

void TimerInterrupt(void)
{
    uint8 i;

    for (i=0; i
    {
        if (TaskCount[i]) 
        {
              TaskCount[i]--; 
              if (TaskCount[i] == 0) 
              {
                    TaskMark[i] = 0x01; 
              }
        }
   }
}

代码解释：定时中断服务函数，在中断中逐个判断，如果定时值为0了，表示没有使用此定时器或此定时器已经完成定时，不着处理。否则定时器减一，知道为零时，相应标志位值1，表示此任务的定时值到了。

4. 在我们的应用程序中，在需要的应用定时的地方添加如下代码，下面就以任务1为例：

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代码:

TaskCount[0] = 20;       // 延时20ms

TaskMark[0]  = 0x00;     // 启动此任务的定时器

到此我们只需要在任务中判断TaskMark[0] 是否为0x01即可。其他任务添加相同，至此一个定时器的复用问题就实现了。用需要的朋友可以试试，效果不错哦。。。。。。。。。。。

通过上面对1个定时器的复用我们可以看出，在等待一个定时的到来的同时我们可以循环判断标志位，同时也可以去执行其他函数。

循环判断标志位：

那么我们可以想想，如果循环判断标志位，是不是就和上面介绍的顺序执行程序是一样的呢？一个大循环，只是这个延时比普通的for循环精确一些，可以实现精确延时。

执行其他函数：

那么如果我们在一个函数延时的时候去执行其他函数，充分利用CPU时间，是不是和操作系统有些类似了呢？但是操作系统的任务管理和切换是非常复杂的。下面我们就将利用此方法架构一直新的应用程序。

时间片轮询法的架构：

1.设计一个结构体：

代码:

1. // 任务结构  

2. typedef struct _TASK_COMPONENTS  

3. {  

4.     uint8 Run;                 // 程序运行标记：0-不运行，1运行  

5.     uint8 Timer;              // 计时器  

6.     uint8 ItvTime;              // 任务运行间隔时间  

7.     void (*TaskHook)(void);    // 要运行的任务函数  

8. } TASK_COMPONENTS;       // 任务定义  

这个结构体的设计非常重要，一个用4个参数，注释说的非常详细，这里不在描述。

2. 任务运行标志出来，此函数就相当于中断服务函数，需要在定时器的中断服务函数中调用此函数，这里独立出来，并于移植和理解。

代码:

1.   

2. void TaskRemarks(void)  

3. {  

4.     uint8 i;  

5.   

6.     for (i=0; i// 逐个任务时间处理  

7.     {  

8.          if (TaskComps[i].Timer)          // 时间不为0  

9.         {  

10.             TaskComps[i].Timer--;         // 减去一个节拍  

11.             if (TaskComps[i].Timer == 0)       // 时间减完了  

12.             {  

13.                  TaskComps[i].Timer = TaskComps[i].ItvTime;       // 恢复计时器值，从新下一次  

14.                  TaskComps[i].Run = 1;           // 任务可以运行  

15.             }  

16.         }  

17.    }  

18. }  

大家认真对比一下次函数，和上面定时复用的函数是不是一样的呢？

3. 任务处理

代码:

1.   

2. void TaskProcess(void)  

3. {  

4.     uint8 i;  

5.   

6.     for (i=0; i// 逐个任务时间处理  

7.     {  

8.          if (TaskComps[i].Run)           // 时间不为0  

9.         {  

10.              TaskComps[i].TaskHook();         // 运行任务  

11.              TaskComps[i].Run = 0;          // 标志清0  

12.         }  

13.     }     

14. }  

此函数就是判断什么时候该执行那一个任务了，实现任务的管理操作，应用者只需要在main()函数中调用此函数就可以了，并不需要去分别调用和处理任务函数。

到此，一个时间片轮询应用程序的架构就建好了，大家看看是不是非常简单呢？此架构只需要两个函数，一个结构体，为了应用方面下面将再建立一个枚举型变量。

下面我就就说说怎样应用吧，假设我们有三个任务：时钟显示，按键扫描，和工作状态显示。

1. 定义一个上面定义的那种结构体变量

代码:

1.   

2. static TASK_COMPONENTS TaskComps[] =   

3. {  

4.     {0, 60, 60, TaskDisplayClock},            // 显示时钟  

5.     {0, 20, 20, TaskKeySan},               // 按键扫描  

6.     {0, 30, 30, TaskDispStatus},            // 显示工作状态  

7.   

8.      // 这里添加你的任务。。。。  

9.   

10. };  

在定义变量时，我们已经初始化了值，这些值的初始化，非常重要，跟具体的执行时间优先级等都有关系，这个需要自己掌握。

①大概意思是，我们有三个任务，没1s执行以下时钟显示，因为我们的时钟最小单位是1s，所以在秒变化后才显示一次就够了。

②由于按键在按下时会参数抖动，而我们知道一般按键的抖动大概是20ms，那么我们在顺序执行的函数中一般是延伸20ms，而这里我们每20ms扫描一次，是非常不错的出来，即达到了消抖的目的，也不会漏掉按键输入。

③为了能够显示按键后的其他提示和工作界面，我们这里设计每30ms显示一次，如果你觉得反应慢了，你可以让这些值小一点。后面的名称是对应的函数名，你必须在应用程序中编写这函数名称和这三个一样的任务。

2. 任务列表

代码:

1. // 任务清单  

2. typedef enum _TASK_LIST  

3. {  

4.     TAST_DISP_CLOCK,            // 显示时钟  

5.     TAST_KEY_SAN,             // 按键扫描  

6.     TASK_DISP_WS,             // 工作状态显示  

7.      // 这里添加你的任务。。。。  

8.      TASKS_MAX                                           // 总的可供分配的定时任务数目  

9. } TASK_LIST;  

好好看看，我们这里定义这个任务清单的目的其实就是参数TASKS_MAX的值，其他值是没有具体的意义的，只是为了清晰的表面任务的关系而已。

3. 编写任务函数

1. // 任务清单  

2. typedef enum _TASK_LIST  

3. {  

4.     TAST_DISP_CLOCK,            // 显示时钟  

5.     TAST_KEY_SAN,             // 按键扫描  

6.     TASK_DISP_WS,             // 工作状态显示  

7.      // 这里添加你的任务。。。。  

8.      TASKS_MAX                                           // 总的可供分配的定时任务数目  

9. } TASK_LIST;  

代码:

1. void TaskDisplayClock(void)  

2. {  

3.   

4.    

5.   

6. }  

7.   

8.   

9. void TaskKeySan(void)  

10. {  

11.   

12.   

13. }  

14.   

15.   

16. void TaskDispStatus(void)  

17. {  

18.   

19.   

20. }  

21.   

22.    

23.   

24. // 这里添加其他任务。。。。。。。。。  

现在你就可以根据自己的需要编写任务了。

4. 主函数

代码:

1.   

2. int main(void)   

3. {   

4.     InitSys();                  // 初始化  

5.   

6.     while (1)  

7.     {  

8.         TaskProcess();             // 任务处理  

9.     }  

10. }  

到此我们的时间片轮询这个应用程序的架构就完成了，你只需要在我们提示的地方添加你自己的任务函数就可以了。是不是很简单啊，有没有点操作系统的感觉在里面？