單片機的時間片輪詢結構


     此文章摘錄自: http://blog.163.com/zhaojun_xf/blog/static/300505802011102233952153/ 

  多謝原作者。

時間片輪詢思路介紹:

時間片輪詢法,在很多書籍中有提到,而且有很多時候都是與操作系統一起出現,也就是說很多時候是操作系統中使用了這一方法。不過我們這里要說的這個時間片輪詢法並不是掛在操作系統下,而是在前后台程序中使用此法。也是本貼要詳細說明和介紹的方法。

      對於時間片輪詢法,雖然有不少書籍都有介紹,但大多說得並不系統,只是提提概念而已。下面本人將詳細介紹本人模式,並參考別人的代碼建立的一個時間片輪詢架構程序的方法,我想將給初學者有一定的借鑒性。

    使用1個定時器,可以是任意的定時器,這里不做特殊說明,下面假設有3個任務,那么我們應該做如下工作:

 1. 初始化定時器,這里假設定時器的定時中斷為1ms(當然你可以改成10ms,這個和操作系統一樣,中斷過於頻繁效率就低,中斷太長,實時性差)。

 2. 定義一個數值:

 #define TASK_NUM   (3)                  //  這里定義的任務數為3,表示有三個任務會使用此定時器定時。

 uint16 TaskCount[TASK_NUM] ;           //  這里為三個任務定義三個變量來存放定時值

uint8  TaskMark[TASK_NUM];             //  同樣對應三個標志位,為0表示時間沒到,為1表示定時時間到。

 3. 在定時器中斷服務函數中添加:

 /**************************************************************************************

* FunctionName : TimerInterrupt()
* Description : 定時中斷服務函數
* EntryParameter : None
* ReturnValue : None
**************************************************************************************/
void TimerInterrupt(void)
{
    uint8 i;

    for (i=0; i<TASKS_NUM; i++) 
    {
        if (TaskCount[i]) 
        {
              TaskCount[i]--; 
              if (TaskCount[i] == 0) 
              {
                    TaskMark[i] = 0x01; 
              }
        }
   }
}

 代碼解釋:定時中斷服務函數,在中斷中逐個判斷,如果定時值為0了,表示沒有使用此定時器或此定時器已經完成定時,不着處理。否則定時器減一,知道為零時,相應標志位值1,表示此任務的定時值到了。

 

4. 在我們的應用程序中,在需要的應用定時的地方添加如下代碼,下面就以任務1為例:

 TaskCount[0] = 20;       // 延時20ms

TaskMark[0]  = 0x00;     // 啟動此任務的定時器

 到此我們只需要在任務中判斷TaskMark[0] 是否為0x01即可。其他任務添加相同,至此一個定時器的復用問題就實現了。用需要的朋友可以試試,效果不錯哦。。。。。。。。。。。

 

通過上面對1個定時器的復用我們可以看出,在等待一個定時的到來的同時我們可以循環判斷標志位,同時也可以去執行其他函數。

 

循環判斷標志位:

那么我們可以想想,如果循環判斷標志位,是不是就和上面介紹的順序執行程序是一樣的呢?一個大循環,只是這個延時比普通的for循環精確一些,可以實現精確延時。

 

執行其他函數:

那么如果我們在一個函數延時的時候去執行其他函數,充分利用CPU時間,是不是和操作系統有些類似了呢?但是操作系統的任務管理和切換是非常復雜的。下面我們就將利用此方法架構一直新的應用程序。

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以上是時間片輪詢法的思路介紹,下面具體介紹其架構和關鍵的函數:

時間片輪詢法的架構:

 1.設計一個結構體:

// 任務結構

typedef struct _TASK_COMPONENTS
{
    uint8 Run;                 // 程序運行標記:0-不運行,1運行
    uint8 Timer;              // 計時器
    uint8 ItvTime;              // 任務運行間隔時間
    void (*TaskHook)(void);    // 要運行的任務函數
} TASK_COMPONENTS;       // 任務定義

 

這個結構體的設計非常重要,一個用4個參數,注釋說的非常詳細,這里不在描述。

 

 2. 任務運行標志出來,此函數就相當於中斷服務函數,需要在定時器的中斷服務函數中調用此函數,這里獨立出來,並於移植和理解。

 

/**************************************************************************************
* FunctionName   : TaskRemarks()
* Description    : 任務標志處理
* EntryParameter : None
* ReturnValue    : None
**************************************************************************************/
void TaskRemarks(void)
{
    uint8 i;

    for (i=0; i<TASKS_MAX; i++)          // 逐個任務時間處理
    {
         if (TaskComps[i].Timer)          // 時間不為0
        {
            TaskComps[i].Timer--;         // 減去一個節拍
            if (TaskComps[i].Timer == 0)       // 時間減完了
            {
                 TaskComps[i].Timer = TaskComps[i].ItvTime;       // 恢復計時器值,從新下一次
                 TaskComps[i].Run = 1;           // 任務可以運行
            }
        }
   }
}

 

大家認真對比一下次函數,和上面定時復用的函數是不是一樣的呢?

 

3. 任務處理

 

/**************************************************************************************
* FunctionName   : TaskProcess()
* Description    : 任務處理
* EntryParameter : None
* ReturnValue    : None
**************************************************************************************/
void TaskProcess(void)
{
    uint8 i;

    for (i=0; i<TASKS_MAX; i++)           // 逐個任務時間處理
    {
         if (TaskComps[i].Run)           // 時間不為0
        {
             TaskComps[i].TaskHook();         // 運行任務
             TaskComps[i].Run = 0;          // 標志清0
        }
    }   
}

  

此函數就是判斷什么時候該執行那一個任務了,實現任務的管理操作,應用者只需要在main()函數中調用此函數就可以了,並不需要去分別調用和處理任務函數。

 

到此,一個時間片輪詢應用程序的架構就建好了,大家看看是不是非常簡單呢?此架構只需要兩個函數,一個結構體,為了應用方面下面將再建立一個枚舉型變量。

 

下面我就就說說怎樣應用吧,假設我們有三個任務:時鍾顯示,按鍵掃描,和工作狀態顯示。

 

1. 定義一個上面定義的那種結構體變量

 

/**************************************************************************************
* Variable definition                            
**************************************************************************************/
static TASK_COMPONENTS TaskComps[] = 
{
    {0, 60, 60, TaskDisplayClock},            // 顯示時鍾
    {0, 20, 20, TaskKeySan},               // 按鍵掃描
    {0, 30, 30, TaskDispStatus},            // 顯示工作狀態

     // 這里添加你的任務。。。。

};

  

在定義變量時,我們已經初始化了值,這些值的初始化,非常重要,跟具體的執行時間優先級等都有關系,這個需要自己掌握。

 

①大概意思是,我們有三個任務,沒1s執行以下時鍾顯示,因為我們的時鍾最小單位是1s,所以在秒變化后才顯示一次就夠了。

②由於按鍵在按下時會參數抖動,而我們知道一般按鍵的抖動大概是20ms,那么我們在順序執行的函數中一般是延伸20ms,而這里我們每20ms掃描一次,是非常不錯的出來,即達到了消抖的目的,也不會漏掉按鍵輸入。

③為了能夠顯示按鍵后的其他提示和工作界面,我們這里設計每30ms顯示一次,如果你覺得反應慢了,你可以讓這些值小一點。后面的名稱是對應的函數名,你必須在應用程序中編寫這函數名稱和這三個一樣的任務。

 

2. 任務列表

// 任務清單

typedef enum _TASK_LIST
{
    TAST_DISP_CLOCK,            // 顯示時鍾
    TAST_KEY_SAN,             // 按鍵掃描
    TASK_DISP_WS,             // 工作狀態顯示
     // 這里添加你的任務。。。。
     TASKS_MAX                                           // 總的可供分配的定時任務數目
} TASK_LIST;

 

 

好好看看,我們這里定義這個任務清單的目的其實就是參數TASKS_MAX的值,其他值是沒有具體的意義的,只是為了清晰的表面任務的關系而已。

 

3. 編寫任務函數

 

/**************************************************************************************
* FunctionName   : TaskDisplayClock()
* Description    : 顯示任務

* EntryParameter : None
* ReturnValue    : None
**************************************************************************************/
void TaskDisplayClock(void)
{

 

}

/**************************************************************************************
* FunctionName   : TaskKeySan()
* Description    : 掃描任務
* EntryParameter : None
* ReturnValue    : None
**************************************************************************************/
void TaskKeySan(void)
{


}

/**************************************************************************************
* FunctionName   : TaskDispStatus()
* Description    : 工作狀態顯示
* EntryParameter : None
* ReturnValue    : None
**************************************************************************************/
void TaskDispStatus(void)
{


}

 

// 這里添加其他任務。。。。。。。。。

  

現在你就可以根據自己的需要編寫任務了。

 

4. 主函數

 

/**************************************************************************************
* FunctionName   : main()
* Description    : 主函數
* EntryParameter : None
* ReturnValue    : None
**************************************************************************************/
int main(void) 

    InitSys();                  // 初始化

    while (1)
    {
        TaskProcess();             // 任務處理
    }
}

 

 

到此我們的時間片輪詢這個應用程序的架構就完成了,你只需要在我們提示的地方添加你自己的任務函數就可以了。是不是很簡單啊,有沒有點操作系統的感覺在里面?

 

       不防試試把,看看任務之間是不是相互並不干擾?並行運行呢?當然重要的是,還需要,注意任務之間進行數據傳遞時,需要采用全局變量,除此之外還需要注意划分任務以及任務的執行時間,在編寫任務時,盡量讓任務盡快執行完成。。。。。。。。。

 


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