AVR單片機(jī)程序設(shè)計(jì)架構(gòu)
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昨天在回家的火車上,帶了一本《匠人手記》,看了幾篇,受益匪淺。其中一篇講到編程思路,也就是如何入手構(gòu)建一個(gè)程序。我用C語(yǔ)言在原文的基礎(chǔ)上稍微展開(kāi)一下,以備日后查看。
簡(jiǎn)單的程序只要用簡(jiǎn)單的方式就可以了,我在此之前也只會(huì)這一種方式。也就是:
void main()
{
init();//初始化
while (1)
{
module01();//模塊1,或若干語(yǔ)句
}
}
匠人在書(shū)中講到事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制,例如:
void main()
{
init();
while (1)
{
if (事件1條件)
shijian1();//執(zhí)行事件1
if (事件2條件)
shijian2();//執(zhí)行事件2
if (事件3條件)
shijian1();//執(zhí)行事件3
......
}
}
以前編的一些多事件程序中,我也用過(guò)類似的思想,但是用了很多條件的嵌套,編出的程序遠(yuǎn)沒(méi)有這種清晰。
上面的方式也叫順序調(diào)度機(jī)制,在每次循環(huán)中每個(gè)事件都可能被執(zhí)行到,另有一種優(yōu)先調(diào)度機(jī)制:
void main()
{
init();
while (1)
{
if (事件1條件)
{
shijian1();//執(zhí)行事件1
continue;
}
if (事件2條件)
{
shijian2();//執(zhí)行事件2
continue;
}
if (事件3條件)
{
shijian3();//執(zhí)行事件3
continue;
}
......
}
}
將優(yōu)先級(jí)最高的事件放在前面,被執(zhí)行到的概率最大。但是假如前面的事件頻率太高,后面的就有可能執(zhí)行不到了。
最精彩的部分要數(shù)多任務(wù)并行運(yùn)行。簡(jiǎn)單的多進(jìn)程程序還是很容易的,比方同時(shí)控制流水燈和數(shù)碼管(動(dòng)態(tài)),單獨(dú)的流水燈是賦值后延時(shí),再賦值,再延時(shí)。如果要同時(shí)控制數(shù)碼管,只要把之前用作延時(shí)的那段時(shí)間用來(lái)掃描數(shù)碼管就行了。簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái),就是把以前浪費(fèi)掉的時(shí)間充分利用起來(lái)。
稍微復(fù)雜一點(diǎn)的多任務(wù)運(yùn)行就要稍微動(dòng)些腦筋了,可以把每個(gè)任務(wù)看做一個(gè)進(jìn)程,每個(gè)進(jìn)程可以被分為多個(gè)階段,每個(gè)階段執(zhí)行時(shí)間較短。多個(gè)進(jìn)程的每個(gè)階段交替進(jìn)行:進(jìn)程1階段1,進(jìn)程2階段1,進(jìn)程1階段2,進(jìn)程2階段2,……
我想到兩種方式實(shí)現(xiàn)各階段的分配,第一種是人為設(shè)定好每個(gè)階段結(jié)束的條件,等待著某個(gè)階段“主動(dòng)”結(jié)束然后進(jìn)入另一個(gè)進(jìn)程的某個(gè)階段。這種方式每個(gè)階段所用的時(shí)間是不確定的,但是每個(gè)階段所做的事情是確定的。第二種方式是每進(jìn)入一個(gè)階段,就開(kāi)啟一個(gè)定時(shí)器,等到定時(shí)器計(jì)到設(shè)定的時(shí)間就強(qiáng)制結(jié)束這個(gè)階段,開(kāi)始另一個(gè)進(jìn)程的某個(gè)階段。這樣每個(gè)階段運(yùn)行的時(shí)間都是固定的,但是一般不能明確地知道在這個(gè)階段將任務(wù)執(zhí)行到哪里(有點(diǎn)像量子力學(xué)的測(cè)不準(zhǔn)原理了)。
用定時(shí)器實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的分配:
#include
#include
unsigned char fond = 0;
#pragma interrupt_handler tc0:10
void tc0()//定時(shí)器0溢出中斷,假設(shè)共有3個(gè)進(jìn)程
{
fond++;
if(fond == 3) fond = 0;
}
void shijian1()
{
char a1;
.....//讀取上次數(shù)據(jù)
a1 = fond;
while (fond == a1)
{
....//繼續(xù)運(yùn)行
}
.....//保存本次數(shù)據(jù)
}
void shijian2()
{......}
void shijian3()
{......}
void main()
{
TCCR0 = 0x05;//設(shè)8M晶振,1024分頻,每秒平均產(chǎn)生30.5次中斷,應(yīng)用中可視情況而定
TIMSK |= BIT(0);
SREG |= BIT(7);
while (1)
{
switch (fond)
{
case 0:
if (事件1條件)
shijian1();
else
fond++;//假如此事件發(fā)生的條件不滿足,就讓fond加1以便執(zhí)行下一個(gè)事件
break;
case 1:
if (事件2條件)
shijian2();
else
fond++;
break;
case 2:
if (事件3條件)
shijian3();
else
fond=0;
break;
}
}
}
除此之外,還可以設(shè)計(jì)一段專門(mén)用于分配CPU時(shí)間的程序,可以更系統(tǒng)地處理多進(jìn)程的問(wèn)題,這就很有些操作系統(tǒng)的感覺(jué)了。
在應(yīng)用中不限于這幾種方法,根據(jù)實(shí)際情況的復(fù)雜程度能靈活使用各種方法編出最合適的程序才是最重要的。另外,匠人同志還說(shuō)過(guò)這么句話:簡(jiǎn)單的,才是最有效的。