對於 微控制器程式來說，大家都不陌生，但是真正使用 架構，考慮架構的恐怕並不多，隨著程式開發的不斷增多，本人覺得架構是非常必要的。前不就發帖與大家一起討論了一下《 談談怎樣架構你的微控制器程式》，發現真正使用架構的並不都，而且這類書籍基本沒有。

本人經過摸索實驗，並總結，大致應用程式的架構有三種：

1、 簡單的前後臺順序執行程式，這類寫法是大多數人使用的方法，不需用思考程式的具體架構，直接通過執行順序編寫應用程式即可。
2、時間片輪詢法，此方法是介於順序執行與作業系統之間的一種方法。
3、 作業系統，此法應該是應用程式編寫的最高境界。

下面就分別談談這三種方法的利弊和適應範圍等。。。。。。。。。。。。。

一、順序執行法：

這種方法，這應用程式比較簡單，實時性，並行性要求不太高的情況下是不錯的方法，程式設計簡單，思路比較清晰。但是當應用程式比較複雜的時候，如果沒有一個完整的流程圖，恐怕別人很難看懂程式的執行狀態，而且隨著程式功能的增加，編寫應用程式的工程師的大腦也開始混亂。即不利於升級維護，也不利於程式碼優化。本人寫個幾個比較複雜一點的應用程式，剛開始就是使用此法，最終雖然能夠實現功能，但是自己的思維一直處於混亂狀態。導致程式一直不能讓自己滿意。

這種方法大多數人都會採用，而且我們接受的教育也基本都是使用此法。對於我們這些基本沒有學習過資料結構，程式架構的微控制器工程師來說，無疑很難在應用程式的設計上有一個很大的提高，也導致了不同工程師編寫的應用程式很難相互利於和學習。

本人建議，如果喜歡使用此法的網友，如果編寫比較複雜的應用程式，一定要先理清頭腦，設計好完整的流程圖再編寫程式，否則後果很嚴重。當然應該程式本身很簡單，此法還是一個非常必須的選擇。　

下面就寫一個順序執行的程式模型，方面和下面兩種方法對比：

int main(void)
{
　　uint8 keyValue;
　　InitSys(); // 初始化
　　while (1)
　　{
　　  TaskDisplayClock();
　　  keyValue = TaskKeySan();
　　  switch (keyValue)
　　  {
　　    case x: TaskDispStatus(); break
 
;
　　    ...
　　    default: break;
　　  }
　　}
}

二、時間片輪詢法

時間片輪詢法，在很多書籍中有提到，而且有很多時候都是與作業系統一起出現，也就是說很多時候是作業系統中使用了這一方法。不過我們這裡要說的這個時間片輪詢法並不是掛在作業系統下，而是在前後臺程式中使用此法。也是本貼要詳細說明和介紹的方法。

對於時間片輪詢法，雖然有不少書籍都有介紹，但大多說得並不系統，只是提提概念而已。下面本人將詳細介紹本人模式，並參考別人的程式碼建立的一個時間片輪詢架構程式的方法，我想將給初學者有一定的借鑑性。

記得在前不久本人發帖《1個定時器多處複用的問題》，由於時間的問題，並沒有詳細說明怎樣實現1個定時器多處複用。在這裡我們先介紹一下定時器的複用功能。。。

使用1個定時器，可以是任意的定時器，這裡不做特殊說明，下面假設有3個任務，那麼我們應該做如下工作：
(1) 初始化定時器，這裡假設定時器的定時中斷為1ms(當然你可以改成10ms，這個和作業系統一樣，中斷過於頻繁效率就低，中斷太長，實時性差)。
(2) 定義一個數值：
程式碼:

   #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。

(3) 在定時器中斷服務函式中新增：
程式碼:

    void TimerInterrupt(void)
　　{
　　  uint8 i;
　　  for (i=0; i<TASKS_NUM; i++)
　　  {
　　    if (TaskCount[i])
　　    {
　      　TaskCount[i]--;
　　      if (TaskCount[i] == 0)
　　      {
　　        TaskMark[i] = 0x01;
　　      }
　　    }
　　  }
　　}

程式碼解釋：定時中斷服務函式，在中斷中逐個判斷，如果定時值為0了，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，知道為零時，相應標誌位值1，表示此任務的定時值到了。

(4) 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，下面就以任務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TaskMark[0] 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。用需要的朋友可以試試，效果不錯哦。。。。。。。。。。。

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。

迴圈判斷標誌位：
那麼我們可以想想，如果迴圈判斷標誌位，是不是就和上面介紹的順序執行程式是一樣的呢？一個大迴圈，只是這個延時比普通的for迴圈精確一些，可以實現精確延時。

執行其他函式：
那麼如果我們在一個函式延時的時候去執行其他函式，充分利用CPU時間，是不是和作業系統有些類似了呢？但是作業系統的任務管理和切換是非常複雜的。下面我們就將利用此方法架構一直新的應用程式。

時間片輪詢法的架構：

1.設計一個結構體：
程式碼:

// 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

這個結構體的設計非常重要，一個用4個引數，註釋說的非常詳細，這裡不在描述。

2.任務執行標誌出來，此函式就相當於中斷服務函式，需要在定時器的中斷服務函式中呼叫此函式，這裡獨立出來，並於移植和理解。
程式碼:

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
　　  }
　　}
　}
}

3.任務處理
程式碼:

void TaskProcess(void)
{
　　uint8 i;
　　for (i=0; i<TASKS_MAX; i++) // 逐個任務時間處理
　　{
　　  if (TaskComps[i].Run) // 時間不為0
　　  {
　　    TaskComps[i].TaskHook(); // 執行任務
　　    TaskComps[i].Run = 0; // 標誌清0
　　  }
　　}
}

此函式就是判斷什麼時候該執行那一個任務了，實現任務的管理操作，應用者只需要在main()函式中呼叫此函式就可以了，並不需要去分別呼叫和處理任務函式。

下面我就就說說怎樣應用吧，假設我們有三個任務：時鐘顯示，按鍵掃描，和工作狀態顯示。
1.定義一個上面定義的那種結構體變數

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都有關係，這個需要自己掌握。
①大概意思是，我們有三個任務，沒1s執行以下時鐘顯示，因為我們的時鐘最小單位是1s，所以在秒變化後才顯示一次就夠了。
②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，是非常不錯的出來，即達到了消抖的目的，也不會漏掉按鍵輸入。
③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，如果你覺得反應慢了，你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。

2.任務列表
程式碼:

// 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
　　  // 這裡新增你的任務。。。。
　　  TASKS_MAX // 總的可供分配的定時任務數目
　　} TASK_LIST;

3.編寫任務函式

void TaskDisplayClock(void)
{
}

void TaskKeySan(void)
{
}

void TaskDispStatus(void)
{
}

// 這裡新增其他任務。。。。。。。。。

現在你就可以根據自己的需要編寫任務了。

4.主函式
程式碼:

　int main(void)
　{
　　 InitSys(); // 初始化
　　 while (1)
　　 {
　　   TaskProcess(); // 任務處理
　　 }
　}

到此我們的時間片輪詢這個應用程式的架構就完成了，你只需要在我們提示的地方新增你自己的任務函式就可以了。是不是很簡單啊，有沒有點作業系統的感覺在裡面？

不防試試把，看看任務之間是不是相互並不干擾？並行執行呢？當然重要的是，還需要，注意任務之間進行資料傳遞時，需要採用全域性變數，除此之外還需要注意劃分任務以及任務的執行時間，在編寫任務時，儘量讓任務儘快執行完成。。。。。。。。。

三、作業系統

作業系統的本身是一個比較複雜的東西，任務的管理，執行本事並不需要我們去了解。但是光是移植都是一件非常困難的是，雖然有人說過“你如果使用過系統，將不會在去使用前後臺程式”。但是真正能使用作業系統的人並不多，不僅是因為系統的使用本身很複雜，而且還需要購買許可證（ucos也不例外，如果商用的話）。

這裡本人並不想過多的介紹作業系統本身，因為不是一兩句話能過說明白的，下面列出UCOS下編寫應該程式的模型。大家可以對比一下，這三種方式下的各自的優缺點。
程式碼:

int main(void)
{
　　OSInit(); // 初始化uCOS-II
　　OSTaskCreate((void (*) (void *)) TaskStart, // 任務指標
　　(void *) 0, // 引數
　　(OS_STK *) &TaskStartStk[TASK_START_STK_SIZE - 1], // 堆疊指標
　　(INT8U ) TASK_START_PRIO); // 任務優先順序
　　OSStart(); // 啟動多工環境
　　return (0);
}

void TaskStart(void* p_arg)
{
　　OS_CPU_SysTickInit(); // Initialize the SysTick.
　　#if (OS_TASK_STAT_EN > 0)
　　OSStatInit(); // 這東西可以測量CPU使用量
　　#endif
　　OSTaskCreate((void (*) (void *)) TaskLed, // 任務1
　　(void *) 0, // 不帶引數
　　(OS_STK *) &TaskLedStk[TASK_LED_STK_SIZE - 1], // 堆疊指標
　　(INT8U ) TASK_LED_PRIO); // 優先順序
　　// Here the task of creating your
　　while (1)
　　{
　　  OSTimeDlyHMSM(0, 0, 0, 100);
　　}
}

不難看出，時間片輪詢法優勢還是比較大的，即由順序執行法的優點，也有作業系統的優點。結構清晰，簡單，非常容易理解。。。。。。。。。