干货 | 资深工程师谈单片机应用程序架构

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对于单片机程序来说，大家都不陌生，但是真正使用架构，考虑架构的恐怕并不多，随着程序开发的不断增多，本人觉得架构是非常必要的。前不就发帖与大家一起讨论了一下怎样架构你的单片机程序，发现真正使用架构的并不都，而且这类书籍基本没有。


本人经过摸索实验并总结，大致应用程序的架构有三种：


1. 简单的前后台顺序执行程序，这类写法是大多数人使用的方法，不需用思考程序的具体架构，直接通过执行顺序编写应用程序即可。


2. 时间片轮询法，此方法是介于顺序执行与操作系统之间的一种方法。


3. 操作系统，此法应该是应用程序编写的最高境界。


下面就分别谈谈这三种方法的利弊和适应范围等。


1顺序执行法：



这种方法，这应用程序比较简单，实时性，并行性要求不太高的情况下是不错的方法，程序设计简单，思路比较清晰。但是当应用程序比较复杂的时候，如果没有一个完整的流程图，恐怕别人很难看懂程序的运行状态，而且随着程序功能的增加，编写应用程序的工程师的大脑也开始混乱。即不利于升级维护，也不利于代码优化。本人写个几个比较复杂一点的应用程序，刚开始就是使用此法，最终虽然能够实现功能，但是自己的思维一直处于混乱状态。导致程序一直不能让自己满意。



这种方法大多数人都会采用，而且我们接受的教育也基本都是使用此法。对于我们这些基本没有学习过数据结构，程序架构的单片机工程师来说，无疑很难在应用程序的设计上有一个很大的提高，也导致了不同工程师编写的应用程序很难相互利于和学习。


本人建议，如果喜欢使用此法的网友，如果编写比较复杂的应用程序，一定要先理清头脑，设计好完整的流程图再编写程序，否则后果很严重。当然应该程序本身很简单，此法还是一个非常必须的选择。


下面就写一个顺序执行的程序模型，方面和下面两种方法对比：

• /**************************************************************************************
  * 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;
  }
  }
  }
  

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2时间片轮询法



时间片轮询法，在很多书籍中有提到，而且有很多时候都是与操作系统一起出现，也就是说很多时候是操作系统中使用了这一方法。不过我们这里要说的这个时间片轮询法并不是挂在操作系统下，而是在前后台程序中使用此法。也是本贴要详细说明和介绍的方法。



对于时间片轮询法，虽然有不少书籍都有介绍，但大多说得并不系统，只是提提概念而已。下面本人将详细介绍本人模式，并参考别人的代码建立的一个时间片轮询架构程序的方法，我想将给初学者有一定的借鉴性。


记得在前不久本人发帖《1个定时器多处复用的问题》，由于时间的问题，并没有详细说明怎样实现1个定时器多处复用。在这里我们先介绍一下定时器的复用功能。


使用1个定时器，可以是任意的定时器，这里不做特殊说明，下面假设有3个任务，那么我们应该做如下工作：


1. 初始化定时器，这里假设定时器的定时中断为1ms(当然你可以改成10ms，这个和操作系统一样，中断过于频繁效率就低，中断太长，实时性差)。


2. 定义一个数值：

• #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。
  

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3. 在定时器中断服务函数中添加：


<ol class=" list-paddingleft-2" style="">
<span style="font-size: 14px;color: rgb(61, 167, 66);">/**************************************************************************************
* FunctionName : TimerInterrupt()
* Description : 定时中断服务函数
* EntryParameter : None
* ReturnValue : None
**************************************************************************************/
void TimerInterrupt(void)
{
uint8 i;

for (i=0; i