任何對時間要求苛刻的需求都是我們的敵人,在必要的時候我們只有增加硬件成本來消滅它;比如你要8個數碼管來顯示,我們在沒有相關的硬件支持的時候必須用MCU以動態掃描的方式來使其工作良好;而動態掃描將或多或少的阻止了MCU處理其他的事情。在MCU負擔很重的場合,我會選擇選用一個類似max8279外圍ic來解決這個困擾。
然而慶幸的是,有著許多不是對時間要求苛刻的事情:
例如鍵盤的掃描,人們敲擊鍵盤的速率是有限的,我們無需實時掃描著鍵盤,甚至可以每隔幾十ms才去掃描一下;然而這個幾十ms的間隔,我們的MCU還可以完成許多的事情;
單片機雖然是裸機奔跑,但是往往現實的需要決定了我們必須跑出操作系統的姿態——多任務程序,
比如一個常用的情況有4個任務:
1 鍵盤掃描;
2 led數碼管顯示;
3 串口數據需要接受和處理;
4 串口需要發送數據;
如何來構架這個單片機的程序將是我們的重點;
讀書時代的我會把鍵盤掃描用查詢的方式放在主循環中,而串口接收數據用中斷,在中斷服務函數中組成相應的幀格式后置位相應的標志位,在主函數的循環中進行數據的處理,串口發送數據以及led的顯示也放在主循環中,
這樣整個程序就以標志變量的通信方式,相互配合的在主循環和后臺中斷中執行。
然而必須指出其不妥之處:
每個任務的時間片可能過長,這將導致程序的實時性能差。如果以這樣的方式在多加幾個任務,使得一個循環的時間過長,可能鍵盤掃描將很不靈敏。所以若要建立一個良好的通用編程模型,我們必須想辦法,消去每個任務中費時間的部分以及把每個任務再次分解。下面來細談每個任務的具體措施:
1 鍵盤掃描
鍵盤掃描是單片機的常用函數,以下指出常用的鍵盤掃描程序中,嚴重阻礙系統實時性能的地方;
眾所周知,一個鍵按下之后的波形是這樣的(假定低有效):
在有鍵按下后,數據線上的信號出現一段時間的抖動,然后為低,然后當按鍵釋放時,信號抖動一段時間后變高。當然,在數據線為低或者為高的過程中,都有可能出現一些很窄的干擾信號。
2 數碼管的顯示
一般情況下我們用的八位一體的數碼管,采用動態掃描的方法來完成顯示;非常慶幸人眼在高于50hz以上的閃爍時發現不了的。所以我們在動態掃描數碼管的間隔時間是充裕的。這里我們定其時限為4ms(250HZ) ,用定時器定時為2ms,在定時中斷程序中進行掃描的顯示,每次只顯示其中的一位;當然時限也可以弄長一些,更推薦的方法是把顯示函數放入主循環中,而定時中斷中置位相應的標志位即可;
3 串口接收數據幀
串口接收時用中斷方式的,這無可厚非。但如果你試圖在中斷服務程序中完成一幀數據的接收就麻煩大了。永遠記住,中斷服務函數越短越好,否則影響這個程序的實時性能。一個數據幀一般包括若干個字節,我們需要判斷一幀是否完成,校驗是否正確。在這個過程中我們不能用軟件延時,更不能用死循環等待等方式;
所以我們在串口接收中斷函數中,只是把數據放置于一個緩沖隊列中。
至于組成幀,以及檢查幀的工作我們在主循環中解決,并且每次循環中我們只處理一個數據,每個字節數據的處理間隔的彈性比較大,因為我們已經緩存在了隊列里面。
整體看來我們的系統就成了將近一個萬能的模版了,根據自己所選的cpu,選個定時器,在添加自己的事件函數即可,非常靈活方便實用,一般的單片機能勝任的場合,該模版都能搞定。
整個系統以全局標志作為主線,形散神不散;系統耗費比較小,只是犧牲了一個Timer而已,在資源缺乏的單片機中,非常適;曾經看過一個網友的模版“單片機實用系統”,其以51為例子寫的,整體思路和這個差不多,不過他寫得更為規范緊湊,非常欣賞;但個人覺得代碼開銷量要大些,用慣了都一樣哦。但是由于本系統以全局標志為驅動事件,所以比較感覺比較凌亂,全局最好都做好注釋,而其要注意一些隱形的函數遞歸情況,千萬不要遞歸的太深哦。
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