精妙的單片機(jī)非阻塞延時程序設(shè)計
對于每個單片機(jī)愛好者及工程開發(fā)設(shè)計人員,在剛接觸單片機(jī)的那最初的青蔥歲月里,都有過點亮跑馬燈的經(jīng)歷。從看到那一排排小燈按著我們的想法在跳動時激動心情。到隨著經(jīng)驗越多,越來又會感覺到這個小燈是個好東西,尤其是在調(diào)試資源有限的環(huán)境中,有時會幫上大忙。
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/201704/358357.htm但對于絕大多數(shù)人,我們在最最初讓燈閃爍起來時大約都會用到阻塞延時實現(xiàn),會像如下代碼的樣子:
然后,在我們接觸到定時器,我們會發(fā)現(xiàn),原來用定時中斷來處理會更好。比如我們可以500ms中斷一次,讓燈亮或滅,其余的時間系統(tǒng)還可以做非常之多的事情,效率一下提升了很多。
這時我們就會慢慢意識到,第一種(阻塞延時)方法效率很低,讓芯片在那兒空運行幾百毫米,什么也不做,真是莫大的浪費,尤其在芯片頻率較高,任務(wù)又很多時,這樣做就像在平坦寬闊的高速公路上挖了一大坑,出現(xiàn)事故可想而知。
但一個單片機(jī)中的定時器畢竟有限,如果我需要幾十個或者更多不同時間的定時中斷,每一個時間到都完成不同的處理動作,如何去做呢。一般我們會想到在一個定時中斷函數(shù)中再定義static 變量繼續(xù)定時,到了所需時間,做不同的動作。而這樣又會導(dǎo)致在一個中斷里做了很多不同的事情,會搶占主輪詢更多時間,有時甚至喧賓奪主,并也不是很如的思維邏輯。
那么有沒有更好的方法來實現(xiàn)呢,答案是肯定的。下面介紹我在一個項目中偶遇,一個精妙設(shè)計的非阻塞定時延時軟件的設(shè)計(此設(shè)計主要針對于無操作系統(tǒng)的裸機(jī)程序)。
在上篇文章中有對systick的介紹,比如我要設(shè)置其10ms中斷一次,如何實現(xiàn)呢?
也很簡單,只需調(diào)用core_cm3.h文件中 SysTick_Config函數(shù) ,當(dāng)系統(tǒng)時鐘為72MHZ,則設(shè)置成如下即可SysTick_Config(720000); (遞減計數(shù)720000次后中斷一次) 。此時SysTick_Handler中斷函數(shù)就會10ms進(jìn)入一次;
任務(wù)定時用軟件是如何設(shè)計的呢 ?
且先看其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),這也是精妙所在之處,在此作自頂向下的介紹:
其定義結(jié)構(gòu)體類型如:
其中Char_Field 為一聯(lián)合體,設(shè)計如下:
而它內(nèi)部的Timer_Bit是一個可按位訪問的結(jié)構(gòu)體:
此聯(lián)合體的這樣設(shè)計的目的將在后面的代碼中體現(xiàn)出來。
如此結(jié)構(gòu)體的設(shè)計就完成了。
然后我們定義的一全局變量,Timer_Struct gTimer;
并在頭文件中宏定義如下:
另外為了后面程序清晰,再定義一狀態(tài)指示:
至此,準(zhǔn)備工作就完成了。下面我們就開始大顯神通了!
首先,10ms定時中斷處理函數(shù)如,可以看出,每到達(dá)10ms 將把bTemp10Msec置1,每50ms 將把bTemp50Msec置1,每100ms 將把bTemp100Msec置1,每1s 將把bTemp1Sec置1,
而這又有什么用呢 ?
這時,我們需在主輪詢while(1)內(nèi)最開始調(diào)用一個定時處理函數(shù)如下:
此函數(shù)開頭與結(jié)尾兩句:
就分別巧妙的實現(xiàn)了bSystemXXX (低4位) 和 bTempXXX(高4位)的清零工作,不用再等定時到達(dá)后還需手動把計數(shù)值清零。此處清零工作用到了聯(lián)合體中的變量共用一個起始存儲空間的特性。
但要保證while(1)輪詢時間要遠(yuǎn)小于10ms,否則將導(dǎo)致定時延時不準(zhǔn)確。這樣,在每輪詢一次,就先把bSystemXXX ,再根據(jù)bTempXXX判斷是否時間到達(dá),并把對應(yīng)的bSystemXXX 置1,而后面所有的任務(wù)就都可以通過bSystemXXX來進(jìn)行定時延時,在最后函數(shù)退出時,又會把bTempXXX清零,為下一次時間到達(dá)后查詢判斷作好了準(zhǔn)備。
說了這么多,舉例說明一下如何應(yīng)用:
以上示例四個任務(wù)進(jìn)程,
在主輪詢里可進(jìn)行如下處理:
這樣,就可以輕松且清晰實現(xiàn)了多個任務(wù),不同時間內(nèi)處理不同事件。(但注意,每個任務(wù)處理中不要有阻塞延時,也不要處理過多的事情,以致處理時間較長??稍O(shè)計成狀態(tài)機(jī)來處理不同任務(wù)。)
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