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- 前言 -
⼤家，好久不⻅。
此⽂旨在于对2019年我发表在51黑论坛的贴⼦《请⼯程化,定制化你的单⽚机代码》http://www.51hei.com/bbs/dpj-162218-1.html 进⾏更新，升级和完善。
虽说现在回头⼀看，那篇贴⼦在⼀些细节确实有⼀些问题，不过最⼤的问题是——它不是⼀个完整的⽂章，我匆忙的把⼀些编程要点塞进了帖⼦⾥，然后就⼀直没有更新了。
如今⼀晃就是6年，机缘巧合下，我突然⼜找到了那篇贴⼦。在不知不觉之间，帖⼦已经被置顶，有了这么多的评论和阅读量，这令我甚是惭愧。
感谢⼤家的⽀持。
我近期刚好有时间，那就把帖⼦重写⼀下，并更完⽂章吧。
- 第⼀章：设计⼀个时钟基线 -
在⼀些初级MCU编程⼊⻔书中，经常能够⻅到类似
或者
- while(K1 == 0); //等待⽤户释放键盘上的K1按键
“已知⼩明同学从教室跑去⼩卖部买糖再回来，⼤概需要1分钟，所以，当我们需要计时12⼩时的时候，让⼩明同学这样来回往返个720次，应该就差不多了。”
“你戳⼩明⼀下，他就会叫⼀声但是如果你⼀直戳着不松开，他就会由于脑⼦不够⽤，不但叫不出来，就算你跟他说话他也没法听进去。”
2
在这样的代码中，MCU的PC指针（这东⻄代表着程序当前在哪个代码⾥运⾏）就如同悲催的⼩明同学，被困在那两⾏代码中。也许是巨⼤的资源浪费，也许是⽆法对外部的信息变化做出反应，都是很糟糕的事情。
那么，要怎么样来编写单⽚机程序，才可以⼜实现这些逻辑功能，⼜释放PC指针呢这就是我们接下来要讨论的内容。
1.1 带有时基的主程序架构
正如“ 每个不得不跑去⼩卖部的⼩明，其实他去年买了个表，根本不⽤跑 ”的道理（）。
即使是普通的51单⽚机，他也是有定时器的。
我们需要设置⼀个定时器，让定时器会告诉单⽚机：“好的，现在已经过了1ms了（或者10ms这都没关系）”单⽚机⼀拍脑袋：“啊，已经到了1ms了么，那我就把⼀些事情做⼀下吧”。就像下面这样子：
3
在这个框架下，我们的代码看起来会像下⾯这个样⼦：
- unsigned char flag1ms; //全局变量
-
- void main()
- {
- flag1ms = 0;
- mcuConfig(); //MCU的⼀些其他初始化,此处略过
- timer0Init(); //定时器0初始化,略过,需设置1ms定时周期
-
- while(1)
- {
- if(flag1ms)
- {
- flag1ms = 0;
- doAnything(); //单片机可以做任意事情
- }
- }
- }
-
- void timer0XINT() interrupt 1 //定时器T0中断
- {
- flag1ms = 1;
- }
在本程序中，单⽚机每隔1ms会将⼀系列⼯作执⾏⼀遍。从现在开始，你的⼦程序必须要摒弃那些“傻等⾏为”，重新设计你的程序逻辑。
1.2 ⼀个按键程序的例⼦
我们先拿⼀个⾮常恶⼼的按键函数来开⼑，如果没有时基，我们可能会写出这样的⼀个按键程序：
- /* 在没有时基的时候，代码是这样写的 */
- #define K1_PRESSING() ((P1&0x01)==0) //按键位于P1^0引脚
- void keyPress（）
- {
- unsigned int key_press_time = 0;
- while(K1_PRESSING()) //等待松开
- {
- ++key_press_time;
- if(key_press_time==300) //300*10ms = 3s
- {
- //⻓按3s时要做的事情
- }
- delay10ms(); //delay计时
- }
- if((key_press_time < 300) && (key_press_time >= 2))
- {
- //短按的处理
- }
- }
如果是在新的代码架构中，它可以修改成这样的形式
- /* 本程序将在每个1ms时基中被调⽤ */
- #define JUST_INC(x) if(++x<=0) --x //x在不能溢出的前提下++
- #define K1_PRESSING() ((P1&0x01)==0) //按键位于P1^0引脚
- void keyPress（）
- {
- static unsigned int key_press_time = 0; // ……请标为静态变量
- if(K1_PRESSING())
- {
- JUST_INC(key_press_time);//计量按键时间，并避免数据溢出
- if(key_press_time==3000)
- {
- //在此写下按键⻓按3s时要做的事情
- }
- }
- else
- {
- if((20<=key_press_time) && (key_press_time < 3000))
- {
- //20ms ~ 3s之间，视为短按，在此写下写短按的处理代码
- }
- key_press_time=0；
- }
- }
新的程序有些细节，可以展开说⼀说：
①key_press_time现在是⼀个静态变量，static关键字可以让该变量在每次重新进⼊函数的时候不会重新赋值为0，⽽是保留上次退出函数时的值。
②“JUST_INC(key_press_time)”这⼀句，看起来⽤“++key_press_time”就能搞定，但是，谁也不能保证⽤户真的不会按按键超过65秒的啊万⼀他真的按了65576ms单⽚机还就真的以为⽤户“短按”了⼀次呢（65576-65536=40ms，属于短按范畴），下⾯那个短按程序段也会被执⾏现在这样写，哪怕你按100年也没关系了，反正单⽚机就每隔1ms进来看⼀次，K1这个按钮你想按多久就按多久，掉在范围内就处理，超出范围就⽆视。
③“if(key_press_time==3000)”这⾥的3000只是随便设置的⼀个3秒⻓按时间，如果需要做按键⻓短按功能，这⾥就是⻓按程序所放的位置也可以不⽤3000，⽤2000、50000都没事，别超过65534就⾏。
④“if((20<=key_press_time) && (key_press_time < 3000))”这⾥，前⾯的>=20是短按的消抖设计——再强的⼈类也不可能1秒按⼀个按键超过20次，也就是不可能⼩于50ms的时间——这⾥⽤了20ms相当于兼容“超级快男”来按按键了。后⾯<3000是不能和⻓按的时间冲突，因为3s我们已经⼈为的设置成⻓按时间节点了。
⑤这⾥的参数遵循乘法原则。举个例⼦，如果时基是10ms，那么这⾥的if(key_press_time==3000)就会代表30秒，如果想设置⻓按3秒的话，得把3000改成300。
1.3 关于时基的进阶设置
回到刚刚讨论的时钟基线处，这⾥有⼏个⼩问题。
（1）假如，1ms的周期不够把事情做完怎么办
——那就把时基设置⼤⼀些，⽐如5ms，10ms，20ms，还不够就该换芯⽚了，要不就是代码还有很⼤的其他问题，需要好好排查。
（2）我该怎么⼤致估算代码跑完“⼀系列⼯作”需要的时间，好让我设置更合适的时基
——好问题这⾥有⼀个简单且准确的⽅案任意找个闲置端⼝，⽐如P0^0，在⼲活之前先把这个端⼝拉⾼，⼲完活之后⻢上把它拉低，通过外接⽰波器或者逻辑分析仪，就能直观的测量出耗时了。
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（3）只有1个时基不⽅便，我的按键只需要10ms采集1次，但是LCD显⽰我需要100ms才刷新⼀次。
——时基是可以扩展的！在1个时基的基础上，只要你有需要，完全可以扩展出N多个时基匹配你的N个⼦程序。
⽐如下⾯的代码，就在1ms的时基上分别扩展出了10ms和100ms的时基：
（4）我的各个函数应该放在哪个时基⾥⾯呢
——这要求我们要对⾃⼰的程序要有清楚的把握，以及⼀定的产品思维，以下是⼀⼰之⻅。
①⾸先，所有的函数都要写得简洁⼲净，不要有任何模块的delay（）加起来超过0.2ms，⼦程序⾥⾯放⼏个nop倒是⽆伤⼤雅。
②按键，检测，通信这类的⼦程序放到10ms时基⾥。输出，显⽰这类的放100ms时基就OK了。
③1ms时基⾥⾯应该放什么呢可以什么也别放，空着就好。或者把主程序的基础时基换成10ms也可以，其实很少有东⻄需要刷新得这么快的。如果基础时基打算⽤10ms的话，可以将定时器的中断设置为每10ms触发（这样可以删掉flag1ms变量，此处不展开）也可以偷个懒，原本的程序框架改成这样即可
④如果有特别需要关照的部分，⽐如说步进电机的驱动啥的，请放到另⼀个定时器中断⾥（单⽚机基本都⾄少有俩定时器的，不⽤⽩不⽤），按你需要的来设置。
⑤定时器的中断触发时间建议不要少于0.5ms，不然进中断就太频繁了。
现在，我们的代码已经初具雏形，⼤家可以⾃⼰搭⼀下这个框架来体验⼀下。
（当当当，现在是中场休息时间，喝杯⽔吧）
5
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