//2015.09.06  于廈門軟二. 程序思想轉(zhuǎn)變
    單片機(jī)已經(jīng)學(xué)了4、5年頭了，一直用慣了delay()函數(shù)，意識(shí)到電子工程師們的硬件編程思想與PC機(jī)底層編程思想上的很多不同，引發(fā)了一些思考。

學(xué)單片機(jī)時(shí)，老師都教我們用Delay（）函數(shù)。

絕大多數(shù)8位的單片機(jī)程序，它們的單片機(jī)99.9%的工作時(shí)間都在打空轉(zhuǎn)，（是否嚇了一跳，竟然讓單片機(jī)空轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)和外界同步，這怎么可能？試想，如果PC機(jī)CPU空轉(zhuǎn)一秒，那么音樂會(huì)斷一秒、畫面會(huì)停頓一秒、下載文件會(huì)斷一秒，這怎么可行？）這是一種教條的思想，把書讀死了。

99.9%大家可能感到有些危言聳聽，那就讓我們算一算：

已內(nèi)部8M頻的AVR單片機(jī)來說，單指令周期僅為1/8 = 0.125us，那一毫秒可以執(zhí)行多少個(gè)單周期指令？ 1%0.125*1000 = 8000個(gè)而我看到論壇里下到的絕大多數(shù)程序，兩個(gè)延時(shí)函數(shù)之間代碼的執(zhí)行時(shí)間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于8000個(gè)指令周期。

說實(shí)話，很多16K以上的程序，把所有延時(shí)函數(shù)去掉，總體能執(zhí)行幾毫秒就不錯(cuò)了。換句話說，我說單片機(jī)的利用率小于0.01%還是口下留情了。

要說怎么解決問題，就要先找到問題，我問問大家，程序中，我們?yōu)槭裁囱訒r(shí)？原因很多，可能是外設(shè)速度太慢，也可能是為了躲過人眼視覺停留時(shí)間，等等。總之就是與外界不同步，而我們想要同步。

所以說這些延時(shí)應(yīng)該是很有道理的，我不否定這一點(diǎn)，但問題的關(guān)鍵這些延時(shí)空轉(zhuǎn)，我們?yōu)槭裁床荒馨堰@些時(shí)間回收起來做一些別的事呢？

試想，如果把這99.9%的時(shí)間回收，那可以一筆相當(dāng)巨大的資源。

有很多人有些特殊方法回收過這些空轉(zhuǎn)時(shí)間，比如說在延時(shí)函數(shù)中做點(diǎn)事。

但這些往往都不通用，下面我說一些我的兩種方法：

 1.從點(diǎn)亮LED(發(fā)光二極管)開始

在市面上眾多的單片機(jī)學(xué)習(xí)資料中，最基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)無疑于點(diǎn)亮LED了，即控制單片機(jī)的I/O的電平的變化。

如同如下實(shí)例代碼一般

void main(void)

{

    LedInit() ;

    While(1) 

    { 

        LED = ON ;

        DelayMs(500) ;

        LED = OFF ;

        DelayMs(500) ;

        }

}

程序很簡單，從它的結(jié)構(gòu)可以看出，LED先點(diǎn)亮500MS，然后熄滅500MS，如此循環(huán)下去，形成的效果就是LED以1HZ的頻率進(jìn)行閃爍。下面讓我們分析上面的程序有沒有什么問題。

看來看出，好像很正常的啊，能有什么問題呢？這個(gè)時(shí)候我們應(yīng)該換一個(gè)思路去想了。試想，整個(gè)程序除了控制LED = ON ； LED = OFF； 這兩條語句外，其余的時(shí)間，全消耗在了DelayMs(500)這兩個(gè)函數(shù)上。而在實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中是沒有哪個(gè)系統(tǒng)只閃爍一只LED就其它什么事情都不做了的。因此，在這里我們要想辦法，把CPU解放出來，讓它不要白白浪費(fèi)500MS的延時(shí)等待時(shí)間。寧可讓它一遍又一遍的掃描看有哪些任務(wù)需要執(zhí)行，也不要讓它停留在某個(gè)地方空轉(zhuǎn)消耗CPU時(shí)間。

從上面我們可以總結(jié)出

(1)    無論什么時(shí)候我們都要以實(shí)際應(yīng)用的角度去考慮程序的編寫。

(2)    無論什么時(shí)候都不要讓CPU白白浪費(fèi)等待，尤其是延時(shí)(超過1MS)這樣的地方。

下面讓我們從另外一個(gè)角度來考慮如何點(diǎn)亮一顆LED。 先看看我們的硬件結(jié)構(gòu)是什么樣子的。

一般的LED的正常發(fā)光電流為10~20MA而低電流LED的工作電流在2mA以下（亮度與普通發(fā)光管相同）。在上圖中我們可知，當(dāng)Q1~Q8引腳上面的電平為低電平時(shí)，LED發(fā)光。通過LED的電流約為（VCC - Vd）/ RA2 。其中Vd為LED導(dǎo)通后的壓降，約為1.7V左右。這個(gè)導(dǎo)通壓降根據(jù)LED顏色的不同，以及工作電流的大小的不同，會(huì)有一定的差別。下面一些參數(shù)是網(wǎng)上有人測出來的，供大家參考。

需要注意的是，通過74HC573的最大電流是有限制的，否則可能會(huì)燒壞74HC573這個(gè)芯片。 上面這個(gè)圖是從74HC573的DATASHEET中截取出來的，從上可以看出，每個(gè)引腳允許通過的最大電流為35mA 整個(gè)芯片允許通過的最大電流為75mA。在我們?cè)O(shè)計(jì)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路時(shí)候，這些參數(shù)是相當(dāng)重要的，而且是最容易被初學(xué)者所忽略的地方。同時(shí)在設(shè)計(jì)的時(shí)候，要留出一定量的余量出來，不能說單個(gè)引腳允許通過的電流為35mA，你就設(shè)計(jì)為35mA，這個(gè)時(shí)候你應(yīng)該把設(shè)計(jì)的上限值定在20mA左右才能保證能夠穩(wěn)定的工作。

（設(shè)計(jì)相應(yīng)驅(qū)動(dòng)電路時(shí)候，應(yīng)該仔細(xì)閱讀芯片的數(shù)據(jù)手冊(cè)，了解每個(gè)引腳的驅(qū)動(dòng)能力，以及整個(gè)芯片的驅(qū)動(dòng)能力）

了解了相應(yīng)的硬件后，我們?cè)賮砭帉戲?qū)動(dòng)程序。

因?yàn)長ED的亮或者滅依賴于LED狀態(tài)變量(g_u8LedState)的改變，而狀態(tài)變量的改變，又依賴于LED計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值(g_u16LedTimeCount ，只有計(jì)數(shù)值達(dá)到一定后，狀態(tài)變量才改變)所以，兩個(gè)函數(shù)都沒有堵塞CPU的地方。讓我們來從頭到尾分析一遍整個(gè)程序的流程。

程序首先執(zhí)行LedProcess() ;函數(shù)因?yàn)間_u8LedState 的初始值為0 (見定義，對(duì)于全局變量，在定義的時(shí)候最好給其一個(gè)確定的值)所以LED被點(diǎn)亮，然后退出LedStateChange()函數(shù)，執(zhí)行下一個(gè)函數(shù)LedStateChange()

在函數(shù)LedStateChange()內(nèi)部首先判斷1MS的系統(tǒng)時(shí)標(biāo)是否到了，如果沒有到就直接退出函數(shù)，如果到了，就把時(shí)標(biāo)清0以便下一個(gè)時(shí)標(biāo)消息的到來，同時(shí)對(duì)LED計(jì)數(shù)器加一，然后再判斷LED計(jì)數(shù)器是否到達(dá)我們預(yù)先想要的值500，如果沒有，則退出函數(shù)，如果有，對(duì)計(jì)數(shù)器清0，以便下次重新計(jì)數(shù)，同時(shí)把LED狀態(tài)變量取反，然后退出函數(shù)。

由上面整個(gè)流程可以知道，CPU所做的事情，就是對(duì)一些計(jì)數(shù)器加一，然后根據(jù)條件改變狀態(tài)，再根據(jù)這個(gè)狀態(tài)來決定是否點(diǎn)亮LED。這些函數(shù)執(zhí)行所花的時(shí)間都是相當(dāng)短的，如果主程序中還有其它函數(shù)，則CPU會(huì)順次往下執(zhí)行下去。對(duì)于其它的函數(shù)(如果有的話)也要采取同樣的措施，保證其不堵塞CPU，如果全部基于這種方法設(shè)計(jì)，那么對(duì)于不是非常龐大的系統(tǒng)，我們的系統(tǒng)依舊可以保證多個(gè)任務(wù)(多個(gè)函數(shù))同時(shí)執(zhí)行。系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性得到了一定的保證，從宏觀上看來，就是多個(gè)任務(wù)并發(fā)執(zhí)行。

好了，這一章就到此為止，讓我們總結(jié)一下，究竟有哪些需要注意的吧。

(1)    無論什么時(shí)候我們都要以實(shí)際應(yīng)用的角度去考慮程序的編寫。

(2)    無論什么時(shí)候都不要讓CPU白白浪費(fèi)等待，尤其是延時(shí)(超過1MS)這樣的地方。

(3)    設(shè)計(jì)相應(yīng)驅(qū)動(dòng)電路時(shí)候，應(yīng)該仔細(xì)閱讀芯片的數(shù)據(jù)手冊(cè)，了解每個(gè)引腳的驅(qū)動(dòng)能力，以及整個(gè)芯片的驅(qū)動(dòng)能力

(4)    最重要的是，如何去釋放CPU(參考本章的例子)，這是寫出合格程序的基礎(chǔ)。