任何对时间要求苛刻的需求都是我们的敌人,在必要的时候我们只有增加硬件成本来消灭它;比如你要8个数码管来显示,我们在没有相关的硬件支持的时候必须用MCU以动态扫描的方式来使其工作良好;而动态扫描将或多或少的阻止了MCU处理其他的事情。在MCU负担很重的场合,我会选择选用一个类似max8279外围ic来解决这个困扰。
然而庆幸的是,有着许多不是对时间要求苛刻的事情:
例如键盘的扫描,人们敲击键盘的速率是有限的,我们无需实时扫描着键盘,甚至可以每隔几十ms才去扫描一下;然而这个几十ms的间隔,我们的MCU还可以完成许多的事情;
单片机虽然是裸机奔跑,但是往往现实的需要决定了我们必须跑出操作系统的姿态——多任务程序,
比如一个常用的情况有4个任务:
1 键盘扫描;
2 led数码管显示;
3 串口数据需要接受和处理;
4 串口需要发送数据;
如何来构架这个单片机的程序将是我们的重点;
读书时代的我会把键盘扫描用查询的方式放在主循环中,而串口接收数据用中断,在中断服务函数中组成相应的帧格式后置位相应的标志位,在主函数的循环中进行数据的处理,串口发送数据以及led的显示也放在主循环中,
这样整个程序就以标志变量的通信方式,相互配合的在主循环和后台中断中执行。
然而必须指出其不妥之处:
每个任务的时间片可能过长,这将导致程序的实时性能差。如果以这样的方式在多加几个任务,使得一个循环的时间过长,可能键盘扫描将很不灵敏。所以若要建立一个良好的通用编程模型,我们必须想办法,消去每个任务中费时间的部分以及把每个任务再次分解。下面来细谈每个任务的具体措施:
1 键盘扫描
键盘扫描是单片机的常用函数,以下指出常用的键盘扫描程序中,严重阻碍系统实时性能的地方;
众所周知,一个键按下之后的波形是这样的(假定低有效):
在有键按下后,数据线上的信号出现一段时间的抖动,然后为低,然后当按键释放时,信号抖动一段时间后变高。当然,在数据线为低或者为高的过程中,都有可能出现一些很窄的干扰信号。
2 数码管的显示
一般情况下我们用的八位一体的数码管,采用动态扫描的方法来完成显示;非常庆幸人眼在高于50hz以上的闪烁时发现不了的。所以我们在动态扫描数码管的间隔时间是充裕的。这里我们定其时限为4ms(250HZ) ,用定时器定时为2ms,在定时中断程序中进行扫描的显示,每次只显示其中的一位;当然时限也可以弄长一些,更推荐的方法是把显示函数放入主循环中,而定时中断中置位相应的标志位即可;
3 串口接收数据帧
串口接收时用中断方式的,这无可厚非。但如果你试图在中断服务程序中完成一帧数据的接收就麻烦大了。永远记住,中断服务函数越短越好,否则影响这个程序的实时性能。一个数据帧一般包括若干个字节,我们需要判断一帧是否完成,校验是否正确。在这个过程中我们不能用软件延时,更不能用死循环等待等方式;
所以我们在串口接收中断函数中,只是把数据放置于一个缓冲队列中。
至于组成帧,以及检查帧的工作我们在主循环中解决,并且每次循环中我们只处理一个数据,每个字节数据的处理间隔的弹性比较大,因为我们已经缓存在了队列里面。
整体看来我们的系统就成了将近一个万能的模版了,根据自己所选的cpu,选个定时器,在添加自己的事件函数即可,非常灵活方便实用,一般的单片机能胜任的场合,该模版都能搞定。
整个系统以全局标志作为主线,形散神不散;系统耗费比较小,只是牺牲了一个Timer而已,在资源缺乏的单片机中,非常适;曾经看过一个网友的模版“单片机实用系统”,其以51为例子写的,整体思路和这个差不多,不过他写得更为规范紧凑,非常欣赏;但个人觉得代码开销量要大些,用惯了都一样哦。但是由于本系统以全局标志为驱动事件,所以比较感觉比较凌乱,全局最好都做好注释,而其要注意一些隐形的函数递归情况,千万不要递归的太深哦。
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