MCU应用程序架构整理(转)

应用程序架构

1. 简单的前后台顺序执行程序：多数人的使用方法，无需考虑程序的具体架构，直接通过顺序编写应用程序即可；
2. 时间片轮询法： 介于顺序执行与操作系统之间的一种方法；
3. 操作系统：应用程序编写的最优办法，对mcu ram 有一定的要求。

详细介绍

顺序执行法

• 这种方式较为简单，实时性，并行性要求不高的情况下是一种不错的选择，程序设计简单，思路较为清晰，但是当应用程序较为复杂的情况下，如果没有一个完整的流程图，恐怕很难读懂程序的运行状态；
• 随着程序功能的增加，不利于维护，也不利于代码优化；
• 顺序执行法的应用程序流程框架：

  /**************************************************************************************
  * FunctionName   : main()
  * Description    : 主函数
  * 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;
          }
      }
  }
  

时间片轮询法

• 时间片轮询法在很多书籍中有提到过，很多时候与操作系统一起出现，这里所描述的时间片轮询法，是在前后台程序中使用此法；
• 使用一个定时器(任意均可)，我们需要作如下的工作：

  初始化寄存器

• 假设定时器的定时中断为1ms(可以根据需求改为任意值)，与操作系统一致，中断过于频繁效率就低，中断太长，实时性差；

  定义相关数值

  #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。
  

  添加中断服务

• 定时中断服务函数，在中断中逐个判断，如果定时值为0，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，直到为零时，相应标志位值1，表示此任务的定时值到了。

  /**************************************************************************************
  * FunctionName : TimerInterrupt()
  * Description : 定时中断服务函数
  * EntryParameter : None
  * ReturnValue : None
  **************************************************************************************/
  void TimerInterrupt(void)
  {
      uint8 i;
      for (i=0; i

  添加切换代码

• 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，以任务1为例：

  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TaskMark0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。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。

时间片轮询法架构

设计结构体

// 任务结构
typedef struct _TASK_COMPONENTS
{
    uint8 Run;                  // 程序运行标记：0-不运行，1运行
    uint8 Timer;                // 计时器
    uint8 ItvTime;              // 任务运行间隔时间
    void (*TaskHook)(void);     // 要运行的任务函数
} TASK_COMPONENTS;              // 任务定义

添加服务函数

/**************************************************************************************
* FunctionName   : TaskRemarks()
* Description    : 任务标志处理
* EntryParameter : None
* ReturnValue    : None
**************************************************************************************/
void TaskRemarks(void)
{
    uint8 i;
    for (i=0; i

修改任务处理函数

/**************************************************************************************
* FunctionName   : TaskRemarks()
* Description    : 任务标志处理
* EntryParameter : None
* ReturnValue    : None
**************************************************************************************/
void TaskRemarks(void)
{
    uint8 i;
    for (i=0; i

应用

• 假设我们目前有三个任务：时钟显示，按键扫描和工作状态显示。

  定义结构体

  /**************************************************************************************
  * Variable definition                           
  **************************************************************************************/
  static TASK_COMPONENTS TaskComps[] =
  {
      {0, 60, 60, TaskDisplayClock},            // 显示时钟
      {0, 20, 20, TaskKeySan},               // 按键扫描
      {0, 30, 30, TaskDispStatus},            // 显示工作状态
       // 这里添加你的任务。。。。
  };
  

• 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有关系，这个需要自己掌握。
  1. 上述的定义显示：我们有三个任务，每1秒执行以下时钟显示，因为我们的时钟最小单位是1s,所以在秒变化才显示一次足够了；
  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，是非常不错的处理，既达到了消抖的目的，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，如果觉得反应慢了，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。

     创建任务列表

• 这里定义的任务清单的目的其实就是参数TASK_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。

  // 任务清单
  typedef enum _TASK_LIST
  {
      TAST_DISP_CLOCK,          // 显示时钟
      TAST_KEY_SAN,             // 按键扫描
      TASK_DISP_WS,             // 工作状态显示
       // 这里添加其他任务。。。。
       TASKS_MAX                // 总的可供分配的定时任务数目
  } TASK_LIST
  

  编写任务函数

  /**************************************************************************************
  * FunctionName   : TaskDisplayClock()
  * Description    : 显示任务
  * EntryParameter : None
  * ReturnValue    : None
  **************************************************************************************/
  void TaskDisplayClock(void)
  {
  }
  /**************************************************************************************
  * FunctionName   : TaskKeySan()
  * Description    : 扫描任务
  * EntryParameter : None
  * ReturnValue    : None
  **************************************************************************************/
  void TaskKeySan(void)
  {
  }
  /**************************************************************************************
  * FunctionName   : TaskDispStatus()
  * Description    : 工作状态显示
  * EntryParameter : None
  * ReturnValue    : None
  **************************************************************************************/
  void TaskDispStatus(void)
  {
  }
  // 这里添加其他任务。。。。。。。。。
  

  修改主函数

• 关键注意点：TaskCompsi.TaskHook(); 如果执行时间较长，就会影响轮询调度的周期，导致计时周期出问题。一定要确保函数的执行时间，小于运行任务时间间隔。

  /**************************************************************************************
  * FunctionName   : main()
  * Description    : 主函数
  * EntryParameter : None
  * ReturnValue    : None
  **************************************************************************************/
  int main(void)
  { 
      InitSys();                  // 初始化
      while (1)
      {
          TaskProcess();             // 任务处理
      }
  }