大致應用程序的架構有三種:
1. 簡單的前後臺順序執行程序,這類寫法是大多數人使用的方法,不需用思考程序的具體架構,直接通過執行順序編寫應用程序即可。
2. 時間片輪詢法,此方法是介於順序執行與操作系統之間的一種方法。
3. 操作系統,此法應該是應用程序編寫的最高境界。
1 順序執行法
這種方法,這應用程序比較簡單,實時性,並行性要求不太高的情況下是不錯的方法,程序設計簡單,思路比較清晰。但是當應用程序比較複雜的時候,如果沒有一個完整的流程圖,恐怕別人很難看懂程序的運行狀態,而且隨着程序功能的增加,編寫應用程序的工程師的大腦也開始混亂。即不利於升級維護,也不利於代碼優化。
如果編寫比較複雜的應用程序,一定要先理清頭腦,設計好完整的流程圖再編寫程序,否則後果很嚴重。當然,當程序本身很簡單,此法還是一個非常合適的選擇。
/**************************************************************************************
* FunctionName : main()
* Description : 主函數
* 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;
}
}
}
2 時間片輪詢
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操作系統一起出現,也就是說很多時候是操作系統中使用了這一方法。不過我們這裏要說的這個時間片輪詢法並不是掛在操作系統下,而是在前後臺程序中使用此法。也是本貼要詳細說明和介紹的方法。
使用1個定時器,可以是任意的定時器,這裏不做特殊說明,下面假設有3個任務,那麼我們應該做如下工作:
初始化寄存器
這裏假設定時器的定時中斷爲1ms(當然你可以改成10ms,這個和操作系統一樣,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) // 這裏定義的任務數爲3,表示有三個任務會使用此定時器定時。
uint16 TaskCount[TASK_NUM] ; // 這裏爲三個任務定義三個變量來存放定時值。
uint8 TaskMark[TASK_NUM]; // 同樣對應三個標誌位,爲0表示時間沒到,爲1表示定時時間到。
添加中斷服務
在定時器中斷服務函數中添加:
/**************************************************************************************
* FunctionName : TimerInterrupt()
* Description : 定時中斷服務函數
* 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;
}
}
}
}
代碼解釋:定時中斷服務函數,在中斷中逐個判斷,如果定時值爲0了,表示沒有使用此定時器或此定時器已經完成定時,不着處理。否則定時器減一,直到爲零時,相應標誌位值1,表示此任務的定時值到了。
添加切換代碼
在我們的應用程序中,在需要的應用定時的地方添加如下代碼,下面就以任務1爲例:
TaskCount[0] = 20; // 延時20ms
TaskMark[0] = 0x00; // 啓動此任務的定時器
到此我們只需要在任務中判斷TaskMark[0] 是否爲0x01即可。其他任務添加相同,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循環判斷標誌位,同時也可以去執行其他函數。
時間片輪詢法架構
設計結構體
// 任務結構
typedef struct _TASK_COMPONENTS
{
uint8 Run; // 程序運行標記:0-不運行,1運行
uint8 Timer; // 計時器
uint8 ItvTime; // 任務運行間隔時間
void (*TaskHook)(void); // 要運行的任務函數
} TASK_COMPONENTS; // 任務定義
這個結構體的設計非常重要,一個用4個參數,註釋說的非常詳細,這裏不在描述。
添加中斷服務
/**************************************************************************************
* 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) // 時間不爲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; // 任務可以運行
}
}
}
}
修改任務處理函數
/**************************************************************************************
* 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) // 時間不爲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; // 任務可以運行
}
}
}
}
應用
假設我們有三個任務: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
// 這裏添加你的任務。。。。
};
在定義變量時,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級等都有關係,這個需要自己掌握。
① 大概意思是,我們有三個任務,每1s執行以下時鐘顯示,因爲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參數抖動,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數中一般是延伸20ms,而這裏我們每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。
③ 爲了能夠顯示按鍵後的其他提示和工作界面,我們這裏設計每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數名,你必須在應用程序中編寫這函數名稱和這三個一樣的任務。
創建任務列表
// 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
// 這裏添加其他任務。。。。
TASKS_MAX // 總的可供分配的定時任務數目
} TASK_LIST;
我們這裏定義這個任務清單的目的其實就是參數TASKS_MAX的值,其他值是沒有具體的意義的,只是爲了清晰的表面任務的關係而已。
編寫任務函數
/**************************************************************************************
* 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)
{
}
// 這裏添加其他任務。。。。。。。。。
修改主函數
/**************************************************************************************
* FunctionName : main()
* Description : 主函數
* EntryParameter : None
* ReturnValue : None
**************************************************************************************/
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序的架構就完成了,只需要在我們提示的地方添加你自己的任務函數就可以了。
關鍵點要注意: TaskComps[i].TaskHook(); 如果執行時間較長,就會影響輪詢調度的週期,導致計時週期出問題。一定要確保函數的執行時間,小於運行任務時間間隔。