MCU應用程式架構整理(轉)
阿新 • • 發佈：2018-12-18
應用程式架構
- 簡單的前後臺順序執行程式：多數人的使用方法，無需考慮程式的具體架構，直接通過順序編寫應用程式即可；
- 時間片輪詢法： 介於順序執行與作業系統之間的一種方法；
- 作業系統：應用程式編寫的最優辦法，對mcu ram 有一定的要求。
詳細介紹
順序執行法
- 這種方式較為簡單，實時性，並行性要求不高的情況下是一種不錯的選擇，程式設計簡單，思路較為清晰，但是當應用程式較為複雜的情況下，如果沒有一個完整的流程圖，恐怕很難讀懂程式的執行狀態；
- 隨著程式功能的增加，不利於維護，也不利於程式碼優化；
- 順序執行法的應用程式流程框架：
/************************************************************************************** * FunctionName : main() * Description : 主函式 * EntryParameter : None * ReturnValue : None **************************************************************************************/ int main(void) { uint8 keyValue; InitSys(); // 初始化 while (1) { TaskDisplayClock(); keyValue = TaskKeySan(); switch (keyValue) { case x: TaskDispStatus(); break; ... default: break; } } }
時間片輪詢法
- 時間片輪詢法在很多書籍中有提到過，很多時候與作業系統一起出現，這裡所描述的時間片輪詢法，是在前後臺程式中使用此法；
- 使用一個定時器(任意均可)，我們需要作如下的工作：
初始化暫存器
- 假設定時器的定時中斷為1ms(可以根據需求改為任意值)，與作業系統一致，中斷過於頻繁效率就低，中斷太長，實時性差；
定義相關數值
#define TASK_NUM (3) // 這裡定義的任務數為3，表示有三個任務會使用此定時器定時。 uint16 TaskCount[TASK_NUM] ; // 這裡為三個任務定義三個變數來存放定時值。 uint8 TaskMark[TASK_NUM]; // 同樣對應三個標誌位，為0表示時間沒到，為1表示定時時間到。新增中斷服務
- 定時中斷服務函式，在中斷中逐個判斷，如果定時值為0，表示沒有使用此定時器或此定時器已經完成定時，不著處理。否則定時器減一，直到為零時，相應標誌位值1，表示此任務的定時值到了。
/************************************************************************************** * FunctionName : TimerInterrupt() * Description : 定時中斷服務函式 * EntryParameter : None * ReturnValue : None **************************************************************************************/ void TimerInterrupt(void) { uint8 i; for (i=0; i<TASKS_NUM; i++) { if (TaskCount[i]) { TaskCount[i]--; if (TaskCount[i] == 0) { TaskMark[i] = 0x01; } } } }新增切換程式碼
- 在我們的應用程式中，在需要的應用定時的地方新增如下程式碼，以任務1為例：
TaskCount[0] = 20; // 延時20ms TaskMark[0] = 0x00; // 啟動此任務的定時器 - 到此我們只需要在任務中判斷TaskMark0是否為0x01即可，其他任務新增相同，至此一個定時器的複用問題就實現了。通過上面對1個定時器的複用我們可以看出，在等待一個定時的到來的同時我們可以迴圈判斷標誌位，同時也可以去執行其他函式。
時間片輪詢法架構
設計結構體
// 任務結構
typedef struct _TASK_COMPONENTS
{
uint8 Run; // 程式執行標記：0-不執行，1執行
uint8 Timer; // 計時器
uint8 ItvTime; // 任務執行間隔時間
void (*TaskHook)(void); // 要執行的任務函式
} TASK_COMPONENTS; // 任務定義
新增服務函式
/**************************************************************************************
* FunctionName : TaskRemarks()
* Description : 任務標誌處理
* EntryParameter : None
* ReturnValue : None
**************************************************************************************/
void TaskRemarks(void)
{
uint8 i;
for (i=0; i<TASKS_MAX; i++) // 逐個任務時間處理
{
if (TaskComps[i].Timer) // 時間不為0
{
TaskComps[i].Timer--; // 減去一個節拍
if (TaskComps[i].Timer == 0) // 時間減完了
{
TaskComps[i].Timer = TaskComps[i].ItvTime; // 恢復計時器值，從新下一次
TaskComps[i].Run = 1; // 任務可以執行
}
}
}
}
修改任務處理函式
/**************************************************************************************
* FunctionName : TaskRemarks()
* Description : 任務標誌處理
* EntryParameter : None
* ReturnValue : None
**************************************************************************************/
void TaskRemarks(void)
{
uint8 i;
for (i=0; i<TASKS_MAX; i++) // 逐個任務時間處理
{
if (TaskComps[i].Timer) // 時間不為0
{
TaskComps[i].Timer--; // 減去一個節拍
if (TaskComps[i].Timer == 0) // 時間減完了
{
TaskComps[i].Timer = TaskComps[i].ItvTime; // 恢復計時器值，從新下一次
TaskComps[i].Run = 1; // 任務可以執行
}
}
}
}
應用
- 假設我們目前有三個任務：時鐘顯示，按鍵掃描和工作狀態顯示。
定義結構體
/************************************************************************************** * Variable definition **************************************************************************************/ static TASK_COMPONENTS TaskComps[] = { {0, 60, 60, TaskDisplayClock}, // 顯示時鐘 {0, 20, 20, TaskKeySan}, // 按鍵掃描 {0, 30, 30, TaskDispStatus}, // 顯示工作狀態 // 這裡新增你的任務。。。。 }; - 在定義變數時，我們已經初始化了值，這些值的初始化，非常重要，跟具體的執行時間優先順序等有關係，這個需要自己掌握。
- 上述的定義顯示：我們有三個任務，每1秒執行以下時鐘顯示，因為我們的時鐘最小單位是1s,所以在秒變化才顯示一次足夠了；
- 由於按鍵在按下時會引數抖動，而我們知道一般按鍵的抖動大概是20ms，那麼我們在順序執行的函式中一般是延伸20ms，而這裡我們每20ms掃描一次，是非常不錯的處理，既達到了消抖的目的，也不會漏掉按鍵輸入；
- 為了能夠顯示按鍵後的其他提示和工作介面，我們這裡設計每30ms顯示一次，如果覺得反應慢了，可以讓這些值小一點。後面的名稱是對應的函式名，你必須在應用程式中編寫這函式名稱和這三個一樣的任務。
建立任務列表
- 這裡定義的任務清單的目的其實就是引數TASK_MAX的值，其他值是沒有具體的意義的，只是為了清晰的表面任務的關係而已。
// 任務清單 typedef enum _TASK_LIST { TAST_DISP_CLOCK, // 顯示時鐘 TAST_KEY_SAN, // 按鍵掃描 TASK_DISP_WS, // 工作狀態顯示 // 這裡新增其他任務。。。。 TASKS_MAX // 總的可供分配的定時任務數目 } TASK_LIST編寫任務函式
/************************************************************************************** * FunctionName : TaskDisplayClock() * Description : 顯示任務 * EntryParameter : None * ReturnValue : None **************************************************************************************/ void TaskDisplayClock(void) { } /************************************************************************************** * FunctionName : TaskKeySan() * Description : 掃描任務 * EntryParameter : None * ReturnValue : None **************************************************************************************/ void TaskKeySan(void) { } /************************************************************************************** * FunctionName : TaskDispStatus() * Description : 工作狀態顯示 * EntryParameter : None * ReturnValue : None **************************************************************************************/ void TaskDispStatus(void) { } // 這裡新增其他任務。。。。。。。。。修改主函式
- 關鍵注意點：TaskCompsi.TaskHook(); 如果執行時間較長，就會影響輪詢排程的週期，導致計時週期出問題。一定要確保函式的執行時間，小於執行任務時間間隔。
/************************************************************************************** * FunctionName : main() * Description : 主函式 * EntryParameter : None * ReturnValue : None **************************************************************************************/ int main(void) { InitSys(); // 初始化 while (1) { TaskProcess(); // 任務處理 } }