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在大家初學(xué)編程的時(shí)候，總會(huì )讀一些程序，可是讀完程序之后，只能看明白一小部分的程序。有時(shí)候會(huì )摸不著(zhù)頭腦。下面我就給大家說(shuō)說(shuō)編程的架構。了解了程序的架構，在讀起來(lái)程序就輕松多了。其實(shí)架構就是程序的編程思路。 工作中經(jīng)過(guò)摸索實(shí)驗，總結出單片機大致應用程序的架構有三種： 1. 簡(jiǎn)單的前后臺順序執行程序，這類(lèi)寫(xiě)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(guò)執行順序編寫(xiě)應用程序即可。 2. 時(shí)間片輪詢(xún)法，此方法是介于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(xiě)的最高境界。 下面就分別談?wù)勥@三種方法的利弊和適應范圍等。 一、順序執行法 這種方法，這應用程序比較簡(jiǎn)單，實(shí)時(shí)性，并行性要求不太高的情況下是不錯的方法，程序設計簡(jiǎn)單，思路比較清晰。但是當應用程序比較復雜的時(shí)候，如果沒(méi)有一個(gè)完整的流程圖，恐怕別人很難看懂程序的運行狀態(tài)，而且隨著(zhù)程序功能的增加，編寫(xiě)應用程序的工程師的大腦也開(kāi)始混亂。即不利于升級維護，也不利于代碼優(yōu)化。本人寫(xiě)個(gè)幾個(gè)比較復雜一點(diǎn)的應用程序，剛開(kāi)始就是使用此法，最終雖然能夠實(shí)現功能，但是自己的思維一直處于混亂狀態(tài)。導致程序一直不能讓自己滿(mǎn)意。這種方法大多數人都會(huì )采用，而且我們接受的教育也基本都是使用此法。對于我們這些基本沒(méi)有學(xué)習過(guò)數據結構，程序架構的單片機工程師來(lái)說(shuō)，無(wú)疑很難在應用程序的設計上有一個(gè)很大的提高，也導致了不同工程師編寫(xiě)的應用程序很難相互利于和學(xué)習。 本人建議，如果喜歡使用此法的網(wǎng)友，如果編寫(xiě)比較復雜的應用程序，一定要先理清頭腦，設計好完整的流程圖再編寫(xiě)程序，否則后果很?chē)乐�。當然應該程序本身很�?jiǎn)單，此法還是一個(gè)非常必須的選擇。 下面就寫(xiě)一個(gè)順序執行的程序模型，方便和下面兩種方法對比： int main(void) { uint8 keyValue; TaskDisplayClock(); TaskKeySan(); while (1) { TaskDisplayClock(); keyValue = TaskKeySan(); switch (keyValue) { case x: TaskDispStatus(); break； ...... default: break; } } 二、時(shí)間輪詢(xún)法 時(shí)間輪詢(xún)法，在很多書(shū)籍中有提到，而且有很多時(shí)候都是與操作系統一起出現，也就是說(shuō)很多時(shí)候是操作系統中使用了這一方法。不過(guò)我們這里要說(shuō)的這個(gè)時(shí)間輪詢(xún)法并不是掛在操作系統下，而是在前后臺程序中使用此法。也是本貼要詳細說(shuō)明和介紹的方法。 對于時(shí)間輪詢(xún)法，雖然有不少書(shū)籍都有介紹，但大多說(shuō)得并不系統，只是提提概念而已。下面本人將詳細介紹這種模式，并參考別人的代碼建立的一個(gè)時(shí)間輪詢(xún)架構程序的方法，我想將給初學(xué)者有一定的借鑒性。 在這里我們先介紹一下定時(shí)器的復用功能。 使用1個(gè)定時(shí)器，可以是任意的定時(shí)器，這里不做特殊說(shuō)明，下面假設有3個(gè)任務(wù)，那么我們應該做如下工作： 1. 初始化定時(shí)器，這里假設定時(shí)器的定時(shí)中斷為1ms(當然你可以改成10ms，這個(gè)和操作系統一樣，中斷過(guò)于頻繁效率就低，中斷太長(cháng)，實(shí)時(shí)性差)。 2. 定義一個(gè)數值代 碼： #define TASK_NUM (3) // 這里定義的任務(wù)數為3，表示有三個(gè)任務(wù)會(huì )使用此定時(shí)器定時(shí)。 uint16 TaskCount[TASK_NUM] ; // 這里為三個(gè)任務(wù)定義三個(gè)變量來(lái)存放定時(shí)值 uint8 TaskMark[TASK_NUM]; // 同樣對應三個(gè)標志位，為0表示時(shí)間沒(méi)到，為1表示定時(shí)時(shí)間到。 3. 在定時(shí)器中斷服務(wù)函數中添加代 碼： void TimerInterrupt(void) { uint8 i; for (i=0; i if (TaskCount) { TaskCount--; if (TaskCount == 0) { TaskMark = 0x01; } } } } 代碼解釋?zhuān)憾〞r(shí)中斷服務(wù)函數，在中斷中逐個(gè)判斷，如果定時(shí)值為0了，表示沒(méi)有使用此定時(shí)器或此定時(shí)器已經(jīng)完成定時(shí)，不著(zhù)處理。否則定時(shí)器減一，知道為零時(shí)，相應標志位值1，表示此任務(wù)的定時(shí)值到了。 4. 在我們的應用程序中，在需要的應用定時(shí)的地方添加如下代碼，下面就以任務(wù)1為例代碼： TaskCount[0] = 20; // 延時(shí)20ms TaskMark[0] = 0x00; // 啟動(dòng)此任務(wù)的定時(shí)器 到此我們只需要在任務(wù)中判斷TaskMark[0] 是否為0x01即可。其他任務(wù)添加相同，至此一個(gè)定時(shí)器的復用問(wèn)題就實(shí)現了。用需要的朋友可以試試，效果不錯哦。通過(guò)上面對1個(gè)定時(shí)器的復用我們可以看出，在等待一個(gè)定時(shí)的到來(lái)的同時(shí)我們可以循環(huán)判斷標志位，同時(shí)也可以去執行其他函數。 循環(huán)判斷標志位：那么我們可以想想，如果循環(huán)判斷標志位，是不是就和上面介紹的順序執行程序是一樣的呢？一個(gè)大循環(huán)，只是這個(gè)延時(shí)比普通的for循環(huán)精確一些，可以實(shí)現精確延時(shí)。 執行其他函數：那么如果我們在一個(gè)函數延時(shí)的時(shí)候去執行其他函數，充分利用CPU時(shí)間，是不是和操作系統有些類(lèi)似了呢？但是操作系統的任務(wù)管理和切換是非常復雜的。下面我們就將利用此方法架構一直新的應用程序。 時(shí)間輪詢(xún)法的架構： 設計一個(gè)結構體代 碼： // 任務(wù)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(shí)器 uint8 ItvTime; // 任務(wù)運行間隔時(shí)間 void (*TaskHook)(void); // 要運行的任務(wù)函數 } TASK_COMPONENTS; // 任務(wù)定義 這個(gè)結構體的設計非常重要，一個(gè)用4個(gè)參數，注釋說(shuō)的非常詳細，這里不在描述。 2. 任務(wù)運行標志出來(lái)，此函數就相當于中斷服務(wù)函數，需要在定時(shí)器的中斷服務(wù)函數中調用此函數，這里獨立出來(lái)，并于移植和理解。 void TaskRemarks(void) { uint8 i; for (i=0; i if (TaskComps.Timer) // 時(shí)間不為0 { TaskComps.Timer--; // 減去一個(gè)節拍 if (TaskComps.Timer == 0) // 時(shí)間減完了 { TaskComps.Timer = TaskComps.ItvTime; // 恢復計時(shí)器值，從新下一次 TaskComps.Run = 1; // 任務(wù)可以運行 } } } } 大家認真對比一下次函數，和上面定時(shí)復用的函數是不是一樣的呢？ 3. 任務(wù)處理代碼： void TaskProcess(void) { uint8 i; for (i=0; i if (TaskComps.Run) // 時(shí)間不為0 { TaskComps.TaskHook(); // 運行任務(wù) TaskComps.Run = 0; // 標志清0 } } } 此函數就是判斷什么時(shí)候該執行那一個(gè)任務(wù)了，實(shí)現任務(wù)的管理操作，應用者只需要在main()函數中調用此函數就可以了，并不需要去分別調用和處理任務(wù)函數。到此，一個(gè)時(shí)間輪詢(xún)應用程序的架構就建好了，大家看看是不是非常簡(jiǎn)單呢？此架構只需要兩個(gè)函數，一個(gè)結構體，為了應用方面下面將再建立一個(gè)枚舉型變量。 下面就說(shuō)說(shuō)怎樣應用吧，假設我們有三個(gè)任務(wù)：時(shí)鐘顯示，按鍵掃描，和工作狀態(tài)顯示。 1. 定義一個(gè)上面定義的那種結構體變量代碼： static TASK_COMPONENTS TaskComps[] = { {0, 60, 60, TaskDisplayClock}, // 顯示時(shí)鐘 {0, 20, 20, TaskKeySan}, // 按鍵掃描 {0, 30, 30, TaskDispStatus}, // 顯示工作狀態(tài) // 這里添加你的任務(wù)。。。。 }; 在定義變量時(shí)，我們已經(jīng)初始化了值，這些值的初始化，非常重要，跟具體的執行時(shí)間優(yōu)先級等都有關(guān)系，這個(gè)需要自己掌握。 ①大概意思是，我們有三個(gè)任務(wù)，沒(méi)1s執行以下時(shí)鐘顯示，因為我們的時(shí)鐘最小單位是1s，所以在秒變化后才顯示一次就夠了。 ②由于按鍵在按下時(shí)會(huì )參數抖動(dòng)，而我們知道一般按鍵的抖動(dòng)大概是20ms，那么我們在順序執行的函數中一般是延伸20ms，而這里我們每20ms掃描一次，是非常不錯的出來(lái)，即達到了消抖的目的，也不會(huì )漏掉按鍵輸入。 ③為了能夠顯示按鍵后的其他提示和工作界面，我們這里設計每30ms顯示一次，如果你覺(jué)得反應慢了，你可以讓這些值小一點(diǎn)。后面的名稱(chēng)是對應的函數名，你必須在應用程序中編寫(xiě)這函數名稱(chēng)和這三個(gè)一樣的任務(wù)。 2.任務(wù)列表代碼： // 任務(wù)清單 typedef enum _TASK_LIST { TAST_DISP_CLOCK, // 顯示時(shí)鐘 TAST_KEY_SAN, // 按鍵掃描 TASK_DISP_WS, // 工作狀態(tài)顯示 // 這里添加你的任務(wù)。。。。 TASKS_MAX // 總的可供分配的定時(shí)任務(wù)數目 } TASK_LIST; 好好看看，我們這里定義這個(gè)任務(wù)清單的目的其實(shí)就是參數TASKS_MAX的值，其他值是沒(méi)有具體的意義的，只是為了清晰的表面任務(wù)的關(guān)系而已。 編寫(xiě)任務(wù)函數代碼： void TaskDisplayClock(void) { } void TaskKeySan(void) { } void TaskDispStatus(void) { } // 這里添加其他任務(wù)。。。。。。。。。 現在你就可以根據自己的需要編寫(xiě)任務(wù)了。 4. 主函數代碼： int main(void) { InitSys(); // 初始化 while (1) { TaskProcess(); // 任務(wù)處理 } } 到此我們的時(shí)間輪詢(xún)這個(gè)應用程序的架構就完成了，你只需要在我們提示的地方添加你自己的任務(wù)函數就可以了。是不是很簡(jiǎn)單啊，有沒(méi)有點(diǎn)操作系統的感覺(jué)在里面？ 不防試試把，看看任務(wù)之間是不是相互并不干擾？并行運行呢？當然重要的是，還需要，注意任務(wù)之間進(jìn)行數據傳遞時(shí)，需要采用全局變量，除此之外還需要注意劃分任務(wù)以及任務(wù)的執行時(shí)間，在編寫(xiě)任務(wù)時(shí)，盡量讓任務(wù)盡快執行完成。 三、操作系統 操作系統的本身是一個(gè)比較復雜的東西，任務(wù)的管理，執行本事并不需要我們去了解。但是光是移植都是一件非常困難的是，雖然有人說(shuō)過(guò)“你如果使用過(guò)系統，將不會(huì )在去使用前后臺程序”。但是真正能使用操作系統的人并不多，不僅是因為系統的使用本身很復雜，而且還需要購買(mǎi)許可證（ucos也不例外，如果商用的話(huà)）。這里本人并不想過(guò)多的介紹操作系統本身，因為不是一兩句話(huà)能過(guò)說(shuō)明白的，下面列出UCOS下編寫(xiě)應該程序的模型。大家可以對比一下，這三種方式下的各自的優(yōu)缺點(diǎn)。 int main(void) { OSInit(); // 初始化uCOS-II OSTaskCreate((void (*) (void *)) TaskStart, // 任務(wù)指針 (void *) 0, // 參數 (OS_STK *) &TaskStartStk[TASK_START_STK_SIZE - 1], // 堆棧指針 (INT8U ) TASK_START_PRIO); // 任務(wù)優(yōu)先級 OSStart(); // 啟動(dòng)多任務(wù)環(huán)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(wù)1 (void *) 0, // 不帶參數 (OS_STK *) &TaskLedStk[TASK_LED_STK_SIZE - 1], // 堆棧指針 (INT8U ) TASK_LED_PRIO); // Here thetaskofcreatingyour while (1) { OSTimeDlyHMSM(0, 0, 0, 100); } } 不難看出，時(shí)間輪詢(xún)法優(yōu)勢還是比較大的，即由順序執行法的優(yōu)點(diǎn)，也有操作系統的優(yōu)點(diǎn)。結構清晰，簡(jiǎn)單，非常容易理解。 以上就是把編程的架構和大家說(shuō)明了。 想要了解更多嵌入式、物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)知識請加宋工企鵝號三五二四六五九零88 
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