單片機(jī)常用程序框架之分時(shí)輪詢(詳注代碼)

1、程序框架簡介

根據(jù)多年的編程經(jīng)驗(yàn)來看，單片機(jī)的程序框架大體分為三種分別是順序執(zhí)行架構(gòu)、分時(shí)輪詢架構(gòu)和RTOS。
順序執(zhí)行架構(gòu):該框架或許是我們大部分初學(xué)者最常用的一種代碼編寫格式了，比如說首先執(zhí)行我們的按鍵檢測，然后執(zhí)行顯示數(shù)碼管，然后去做其他事情！這樣一個(gè)任務(wù)一個(gè)任務(wù)執(zhí)行，任務(wù)較少時(shí)該架構(gòu)比較簡單穩(wěn)定，當(dāng)任務(wù)比較復(fù)雜，邏輯分析就相對(duì)比較麻煩，而且程序之間耦合也比較大！需要開發(fā)者對(duì)程序足夠的熟悉，且不便于擴(kuò)展！
分時(shí)輪詢架構(gòu):這可能是大部分有一定編程基礎(chǔ)的程序員或者對(duì)小資源單片機(jī)進(jìn)行開發(fā)所選用的一種程序架構(gòu)，今天這也是我們介紹的主題，后面會(huì)進(jìn)行詳細(xì)介紹。
RTOS:這可能是大部分單片機(jī)編程老鳥所選用的一種架構(gòu)了，RTOS對(duì)任務(wù)的管理非常豐富，能夠讓CPU獲得一個(gè)更大的利用率！那么我們常用的有FreeRTOS,uCos,等等，一般會(huì)獲得商業(yè)使用權(quán)等等，也有免費(fèi)的！
上述的程序框架，各有優(yōu)劣，需要我們根據(jù)具體的情況來選用對(duì)應(yīng)的框架！

2、分時(shí)輪詢框架詳解

從名字上看該框架是通過時(shí)間事件發(fā)出消息，主任務(wù)通過輪流查詢對(duì)應(yīng)的時(shí)間事件進(jìn)行運(yùn)行，因?yàn)槲覀兇蟛糠值臓顟B(tài)程序都是以時(shí)間為節(jié)點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)移和控制的，那么該框架就能夠使用，并且我們的中斷僅僅是外部給予的一種信號(hào)，我們對(duì)應(yīng)的中斷服務(wù)函數(shù)里面進(jìn)行處理便好，比如：我們的串口接受，當(dāng)相應(yīng)接受中斷，我們便可以接受到緩存，然后置位相應(yīng)的標(biāo)志位，時(shí)間任務(wù)便會(huì)查詢、處理。
缺點(diǎn)：該框架的缺點(diǎn)也是很明顯的，就是對(duì)任務(wù)中特殊事件的處理不夠及時(shí)，不過對(duì)于大部分我們大部分項(xiàng)目都還是可以接受的，并不需要實(shí)時(shí)的處理！
好了，廢話不多說，上代碼！
//TaskManage.h

#ifndef __TASKMANAGE__
#define __TASKMANAGE__

/************************************************************
* Fuction :數(shù)據(jù)類型定義區(qū)
* Author  :(公眾號(hào):最后一個(gè)bug)
***********************************************************/
#define TRUE (1)
#define FALSE (0)

#ifndef NULL
#define NULL ((void*)(0))
#endif

typedef unsigned int u32;
typedef unsigned short u16;
typedef unsigned char u8;
typedef signed long s32;
typedef signed short s16;
typedef signed char s8;

typedef volatile unsigned int vu32;
typedef volatile unsigned short vu16;
typedef volatile unsigned char vu8;

typedef volatile unsigned int const vuc32; /* Read Only */
typedef volatile unsigned short const vuc16; /* Read Only */
typedef volatile unsigned char const vuc8; /* Read Only */


/************************************************************
* Fuction :任務(wù)類型定義區(qū)
* Author  :(公眾號(hào):最后一個(gè)bug)
***********************************************************/
#define TASK_NUM_MAX 20

//運(yùn)行模式
#define TASK_STOP (0)
#define TASK_RUN  (1)

/************************************************************
* Fuction :類型定義區(qū)
* Author  :(公眾號(hào):最后一個(gè)bug)
***********************************************************/
#pragma pack(1)
typedef struct _tag_taskdata
{
u8  statue; //運(yùn)行狀態(tài)
u32 time; //運(yùn)行周期
u32 count_time; //運(yùn)行計(jì)數(shù)變量
void (*fuc)(void); //運(yùn)行函數(shù)指針
} stTaskData;

typedef struct _tag_taskmanage
{
stTaskData task[TASK_NUM_MAX]; //最大任務(wù)數(shù)管理
u8 registerTaskNum; //已經(jīng)注冊(cè)的任務(wù)
}stTaskManage;
#pragma pack()


/************************************************************
* Fuction :功能接口區(qū)域
* Author  :(公眾號(hào):最后一個(gè)bug)
***********************************************************/
extern void InitialTaskManager(void);
extern u8  RegisterTask(u32 time, void * taskFuc);
extern void Task_Process(void);
extern void Task_RunCheck(void);

#endif

//TaskManage.c

#include "TaskManage.h"

/************************************************************
* descri  : 變量定義區(qū)
* Author  :(公眾號(hào):最后一個(gè)bug)
***********************************************************/
stTaskManage sTaskManage;

/************************************************************
* Fuction : InitialTaskManager
* descri  : 初始化任務(wù)管理
* Author  :(公眾號(hào):最后一個(gè)bug)
***********************************************************/
void InitialTaskManager(void)
{
u8 i = 0;
for(i = 0;i< TASK_NUM_MAX;i )
{
sTaskManage.task[i].statue     = TASK_STOP; //運(yùn)行標(biāo)識(shí)
sTaskManage.task[i].time       = 0; //運(yùn)行周期
sTaskManage.task[i].count_time = 0; //運(yùn)行計(jì)數(shù)變量
sTaskManage.task[i].fuc        = NULL; //運(yùn)行函數(shù)指針
}

sTaskManage.registerTaskNum = 0; //已經(jīng)注冊(cè)的任務(wù)計(jì)數(shù)清零
}

/************************************************************
* Fuction : RegisterTask
* descri  : 注冊(cè)任務(wù)
* Author  :(公眾號(hào):最后一個(gè)bug)
***********************************************************/
u8  RegisterTask(u32 time, void * taskFuc)
{
if(sTaskManage.registerTaskNum >= TASK_NUM_MAX)return FALSE;
if(taskFuc == NULL)return FALSE;

if(sTaskManage.task[sTaskManage.registerTaskNum].fuc == NULL) //找到?jīng)]有使用的任務(wù)數(shù)據(jù)
{
sTaskManage.task[sTaskManage.registerTaskNum].statue     = TASK_STOP; //運(yùn)行狀態(tài)
sTaskManage.task[sTaskManage.registerTaskNum].time       = time; //運(yùn)行周期
sTaskManage.task[sTaskManage.registerTaskNum].count_time = 0; //運(yùn)行計(jì)數(shù)變量
sTaskManage.task[sTaskManage.registerTaskNum].fuc        = taskFuc; //運(yùn)行函數(shù)指針

sTaskManage.registerTaskNum ;//已經(jīng)注冊(cè)的任務(wù)計(jì)數(shù)
return TRUE;//注冊(cè)成功
}

return FALSE; //全部注冊(cè)完畢

}

/************************************************************
* Fuction : Task_Process
* descri  : 任務(wù)處理過程
* Author  :(公眾號(hào):最后一個(gè)bug)
***********************************************************/
void Task_Process(void)
{
u8 taskcount= 0;
//遍歷已經(jīng)注冊(cè)的任務(wù)
for(taskcount = 0; taskcount < sTaskManage.registerTaskNum;taskcount )
{
if(sTaskManage.task[taskcount].statue == TASK_RUN)//任務(wù)可以運(yùn)行
{

(*sTaskManage.task[taskcount].fuc)();
sTaskManage.task[taskcount].statue = TASK_STOP;
}

}

}

/************************************************************
* Fuction : Task_RunCheck
* descri  : 任務(wù)運(yùn)行條件核對(duì)
* Author  :(公眾號(hào):最后一個(gè)bug)
***********************************************************/
void Task_RunCheck(void)
{
u8 taskcount= 0;
//遍歷已經(jīng)注冊(cè)的任務(wù)
for(taskcount = 0; taskcount < sTaskManage.registerTaskNum;taskcount )
{
if(( sTaskManage.task[taskcount].count_time) >= sTaskManage.task[taskcount].time) //任務(wù)時(shí)間到來
{
sTaskManage.task[taskcount].count_time = 0;
sTaskManage.task[taskcount].statue     = TASK_RUN;

}

}

}

//使用例程

#include
#include "TaskManage.h"

/************************************************************
* Fuction : Task1
* descri  : 任務(wù)1
* Author  :(公眾號(hào):最后一個(gè)bug)
***********************************************************/
void Task1(void)
{
printf("Run Task_1\n");
}
/************************************************************
* Fuction : Task2
* descri  : 任務(wù)2
* Author  :(公眾號(hào):最后一個(gè)bug)
***********************************************************/
void Task2(void)
{
printf("Run Task_2\n");
}
/************************************************************
* Fuction : Task3
* descri  : 任務(wù)3
* Author  :(公眾號(hào):最后一個(gè)bug)
***********************************************************/
void Task3(void)
{
printf("Run Task_3\n");
}



int main(int argc, char *argv[])
{
u16 SimuTime = 0;

InitialTaskManager();
RegisterTask(10,Task1);
RegisterTask(20,Task2);
RegisterTask(50,Task3);

while(1)
{
Task_Process();

//模擬定時(shí)器中斷中調(diào)用該函數(shù)
if(( SimuTime) <= 100)
{
Task_RunCheck();

}
else
{
break;
}

}

printf("最后一個(gè)bug");
return 0;

}
好了，我們的代碼和測試文件代碼都已經(jīng)粘貼上去了，感興趣的小伙伴可以進(jìn)行移植、測試和擴(kuò)展，這里我也附上我的運(yùn)行現(xiàn)象大家嘗個(gè)鮮！如下圖所示：

該測試程序是100個(gè)時(shí)間基數(shù)任務(wù)執(zhí)行情況，任務(wù)1和任務(wù)2的時(shí)間比例是1:2，任務(wù)1與任務(wù)3的時(shí)間比例也是1:5,剛好與我們注冊(cè)時(shí)候的時(shí)間是一致的！