最近剛把 DYS388 項目了結，期間寫了不少程序，寫著寫著想到了一下東西，于是總結了一下。
一、什么是占用式程序
一個進程在一個時刻只能處理一個任務。
每個任務是為了完成一個功能，如果這個功能的實現(xiàn)過程是一直占用進程處理資源的話，就稱這個任務函數是占用式程序結構。
最常見的占用式程序結構就是延時函數了，比如我最常用的5ms延時函數
void delay5(unsigned char n)
{
unsigned int i;
for(;n>0;n--)
for(i=4700;i>0;i--); //12MHz，1T
}
在完成5ms功能過程中是一直占用調用它的進程處理資源的，在此期間不能進行其它任務。
還有一個很常見的占用式程序——數碼管掃描，不過在這里我不舉數碼管掃描的例子，而舉這次在DYS388中使用的8*8彩色點陣屏的掃描程序：
void refresh7()
{
unsigned char r;
for(r=0;r<8;r++)< p="">
{
//掃描紅色
DPw = ~(0x01<
DPr = ~vm7r[r];//送入R燈IO接口顯示
DELAY7 (light7);//顯示時間長度
DPw=0xff;
DPr=0xff;
DPg=0xff;
DPb=0xff;
DELAY7 (32-light7);//滅燈時間長度
//為了簡潔，這里把綠色和藍色的掃描程序省略，它們的結構和紅色掃描是一樣的
}
}
這個函數是7色模式下的屏幕掃描程序，調用一次此函數會把整個屏幕掃描一遍。
r代表行數，r循環(huán)8次代表屏幕的8個行;在每次循環(huán)里，先導通對應的行和需點亮的燈，然后延時light7個單位，再關閉所有顯示，再延時32-light7個單位。
二、占用式程序的缺點
占用式程序最大的缺點就是執(zhí)行時間太長，耽誤對其它任務的響應。另外就是資源浪費，很多時間浪費在執(zhí)行中的延時上。
當然，可以在這些占用式程序中嵌入其它代碼以及時處理其它任務，但是這樣會造成程序結構混亂，嵌入的其它代碼還會影響本程序的執(zhí)行。如果嵌入的代碼功能簡單還好，如果功能復雜，尤其是當嵌入的代碼也是占用式的，就會嚴重影響程序執(zhí)行速度。
三、對占用式程序的改造
在此以DYS388的掃描程序為例，對其進行改造。
首先，每次調用就掃描8行，耗時太長，現(xiàn)將其改成每次掃描一行：
void refresh7()
{
static unsigned char r=0;
//掃描紅色
DPw = ~(0x01<
DPr = ~vm7r[r];//送入R燈IO接口顯示
DELAY7 (light7);//顯示時間長度
DPw=0xff;
DPr=0xff;
DPg=0xff;
DPb=0xff;
DELAY7 (32-light7);//滅燈時間長度
//為了簡潔，這里把綠色和藍色的掃描程序省略，它們的結構和紅色掃描是一樣的
r++;
if(r==8)
r=0;
}
用一個靜態(tài)變量r來記憶行數，這樣每次調用此函數只需掃描一行，執(zhí)行速度是原來的8倍，可以比較快地響應其它任務了。
但是這樣還不夠，每次掃描都會掃描三種顏色，時間還是有點長，下面再次改造，改為每次只掃描一種顏色：
void refresh7()
{
static unsigned char r=0;
static unsigned char flagrgb=0; //當前需要點亮的顏色，0-R,1-G,2-B
flagrgb++;
if(flagrgb==3) //說明三種顏色都掃描完了
{
flagrgb=0; //從紅色開始掃描
r++; //開始掃描下一行
if(r==8) //如果發(fā)現(xiàn)行都掃描結束則從第行開始掃描
r=0;
}
switch(flagrgb)
{
case 0: //掃描紅色
DPw = ~(0x01<
DPr = ~vm7r[r];//送入R燈IO接口顯示
DELAY7 (light7);//顯示時間長度
DPw=0xff;
DPr=0xff;
DPg=0xff;
DPb=0xff;
DELAY7 (32-light7);//滅燈時間長度
break;
case 1: //掃描綠色
//省略代碼
break;
case 2: //掃描藍色
//省略代碼
break;
}
}
改造完成之后，執(zhí)行時間再次縮短，變成了剛才的1/3。
這下還沒完，我們發(fā)現(xiàn)每次掃描中都有延時，延時過程中什么也不做，這是極大的浪費，我們需要再此改造，把延時去掉：[!--empirenews.page--]
void refresh7()
{
static unsigned char r=0;
static unsigned char flagrgb=0; //當前需要點亮的顏色，0-R,1-G,2-B
static unsigned char num=0;
num++;
if(num==32)
{
num=0;
flagrgb++;
if(flagrgb==3) //說明三種顏色都掃描完了
{
flagrgb=0; //從紅色開始掃描
r++; //開始掃描下一行
if(r==8) //如果發(fā)現(xiàn)行都掃描結束則從第行開始掃描
r=0;
}
}
if(num
{
switch(flagrgb)
{
case 0: //掃描紅色
DPw = ~(0x01<
DPr = ~vm7r[r];//送入R燈IO接口顯示
break;
case 1: //掃描綠色
DPw = ~(0x01<
DPg = ~vm7g[r];
break;
case 2: //掃描藍色
DPw = ~(0x01<
DPb = ~vm7b[r];
break;
}
}
else //說明不需要點亮
{
DPw=0xff;
DPr=0xff;
DPg=0xff;
DPb=0xff;
}
}
現(xiàn)在，這個函數中沒有任何延時和循環(huán)，執(zhí)行所消耗的時間是非常少的，可以很快地響應響應其它任務。
四、改造的本質
上面我們對DYS388的掃描程序進行了“三大改造”，分別是：1、各個行掃描的分離;2、各個顏色掃描的分離;3、延時函數的消除。
這些改造的本質都是對原程序的分割，把一大坨程序分成多個步驟分別執(zhí)行，以減小耗時，提高對外部的響應速度。
但就整個進程的執(zhí)行來看，有效代碼的比例是降低的，包括上面“三大改造”的第三點 延時函數的消除，看上去是消除了延時函數，提高了執(zhí)行效率，但從“掃描一次整屏”這個任務來看，其執(zhí)行的代碼量反而是增加的。(但并不是所有的改造都一定會使效率降低，有些改造確實可以達到“消除延時函數”的目的)
那為什么還要對其進行改造呢，見下節(jié)分析。
五、非占用式程序結構的優(yōu)勢
1、非占用式程序相比于占用式程序，增加了一定的代碼，雖然會使整體效率降低，但是提高了各個任務之間的切換速度，可以對各個任務都能很快地響應。這點類似于操作系統(tǒng)，雖然降低了效率，但是各個任務間的快速切換可以達到各個任務“并行處理”的效果，光是這點的好處就已經很大了。
2、非占用式程序結構可以放進定時器
之前寫過一片《單片機用定時器分配任務程序結構總結》已經發(fā)現(xiàn)用定時器分配任務的好處，有些簡短的代碼可以直接放進定時器里。
在改造之前的掃描程序是不適合放在定時器中斷處理程序里執(zhí)行的，因為太長，可能還沒執(zhí)行完就來了下一個中斷。就算勉強執(zhí)行完了，留給主進程處理其它事情的時間也不多了。
而改為非占用式之后，可以在中斷處理程序里直接調用掃描程序，它會很快地執(zhí)行完，然后有充足的時間留給其他任務。
3、非占用式程序并不是一定會降低效率。
先拿“三大改造”的第三點說明，它雖然形式上消除了延時函數，但是每次調用此函數時對num變量的處理，以及有其產生的相關判斷語句，總的代碼量比原來的要多。
但是，這真的就僅僅是這樣了嗎?改造之前的函數，執(zhí)行玩退出之后所有的led全是熄滅的，只有在此函數執(zhí)行過程中(延時階段)才會點亮(傳統(tǒng)數碼管掃描亦是如此)。
而改造之后的函數，它的功能就是指定一下每個燈的亮滅，然后立馬退出，在執(zhí)行其它任務的過程中該點亮的燈是在點亮的狀態(tài)。這樣就提高了整體的亮度，在執(zhí)行其他任務的過程中，從某種意義上說也是在執(zhí)行當前任務。
這可能還不能太清楚地說明問題，下面我要再舉一例，傳統(tǒng)的按鍵掃描一般是這樣：
if(key==0) //key是某個引腳
{
delay5(1);
if(key==0) //確認按鍵已按下
{
//do something
}
}
這段代碼也是很浪費時間的，中間有個5ms延時拜拜浪費。
通過對它改造之后，結合定時器，可以幾乎完全地把這5ms時間省出來：
static unsigned char keylast; //保存上次的按鍵值
if(key==0 && keylast==1) //檢測到一個下降沿
{
//do something
}
keylast=key;
結合定時器進行改造，是真的可以把占用式函數的延時時間節(jié)省出來的。
六、非占用式程序的一般結構
非占用式程序將占用式程序分割執(zhí)行，需要用到靜態(tài)變量對當前步驟進行記憶，其一般結構如下：
邏輯變量計算就是根據任務功能構建出一個合理的邏輯結構。
對邏輯變量的響應就是對構建好的邏輯結構的結果的響應和執(zhí)行。
七、結論
最近開發(fā) DYS388 寫了不少程序，以前在寫程序的過程中就隱約發(fā)現(xiàn)了所謂占用式和非占用式程序結構的區(qū)別，程序寫多了肯定能發(fā)現(xiàn)問題，但是如果不停下來總結，而是一味的開發(fā)，那是不會有進步的。
組織龐大的程序需要正確的理論指導，學習很多的知識也需要進行總結。知識點太多不可能學完，只有將他們提升到理論層次，將這種思維方式刻在腦子里才能靈活地運用，并從容地接受新的知識。
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