最近剛把 DYS388 項目了結(jié)，期間寫了不少程序，寫著寫著想到了一下東西，于是總結(jié)了一下。

一、什么是占用式程序

一個進(jìn)程在一個時刻只能處理一個任務(wù)。

每個任務(wù)是為了完成一個功能，如果這個功能的實現(xiàn)過程是一直占用進(jìn)程處理資源的話，就稱這個任務(wù)函數(shù)是占用式程序結(jié)構(gòu)。

最常見的占用式程序結(jié)構(gòu)就是延時函數(shù)了，比如我最常用的5ms延時函數(shù)

void delay5(unsigned char n)

{

unsigned int i;

for(;n>0;n--)

for(i=4700;i>0;i--); //12MHz，1T

}

在完成5ms功能過程中是一直占用調(diào)用它的進(jìn)程處理資源的，在此期間不能進(jìn)行其它任務(wù)。

還有一個很常見的占用式程序——數(shù)碼管掃描，不過在這里我不舉數(shù)碼管掃描的例子，而舉這次在DYS388中使用的8*8彩色點(diǎn)陣屏的掃描程序：

void refresh7()

{

unsigned char r;

for(r=0;r<8;r++)< p="">

{

//掃描紅色

DPw = ~(0x01<<r); //修改完了再導(dǎo)通指定行

DPr = ~vm7r[r];//送入R燈IO接口顯示

DELAY7 (light7);//顯示時間長度

DPw=0xff;

DPr=0xff;

DPg=0xff;

DPb=0xff;

DELAY7 (32-light7);//滅燈時間長度

//為了簡潔，這里把綠色和藍(lán)色的掃描程序省略，它們的結(jié)構(gòu)和紅色掃描是一樣的

}

}

這個函數(shù)是7色模式下的屏幕掃描程序，調(diào)用一次此函數(shù)會把整個屏幕掃描一遍。

r代表行數(shù)，r循環(huán)8次代表屏幕的8個行；在每次循環(huán)里，先導(dǎo)通對應(yīng)的行和需點(diǎn)亮的燈，然后延時light7個單位，再關(guān)閉所有顯示，再延時32-light7個單位。

二、占用式程序的缺點(diǎn)

占用式程序最大的缺點(diǎn)就是執(zhí)行時間太長，耽誤對其它任務(wù)的響應(yīng)。另外就是資源浪費(fèi)，很多時間浪費(fèi)在執(zhí)行中的延時上。

當(dāng)然，可以在這些占用式程序中嵌入其它代碼以及時處理其它任務(wù)，但是這樣會造成程序結(jié)構(gòu)混亂，嵌入的其它代碼還會影響本程序的執(zhí)行。如果嵌入的代碼功能簡單還好，如果功能復(fù)雜，尤其是當(dāng)嵌入的代碼也是占用式的，就會嚴(yán)重影響程序執(zhí)行速度。

　　三、對占用式程序的改造

在此以DYS388的掃描程序為例，對其進(jìn)行改造。

首先，每次調(diào)用就掃描8行，耗時太長，現(xiàn)將其改成每次掃描一行：

void refresh7()

{

static unsigned char r=0;

//掃描紅色

DPw = ~(0x01<<r); //修改完了再導(dǎo)通指定行

DPr = ~vm7r[r];//送入R燈IO接口顯示

DELAY7 (light7);//顯示時間長度

DPw=0xff;

DPr=0xff;

DPg=0xff;

DPb=0xff;

DELAY7 (32-light7);//滅燈時間長度

//為了簡潔，這里把綠色和藍(lán)色的掃描程序省略，它們的結(jié)構(gòu)和紅色掃描是一樣的

r++;

if(r==8)

r=0;

}

用一個靜態(tài)變量r來記憶行數(shù)，這樣每次調(diào)用此函數(shù)只需掃描一行，執(zhí)行速度是原來的8倍，可以比較快地響應(yīng)其它任務(wù)了。

但是這樣還不夠，每次掃描都會掃描三種顏色，時間還是有點(diǎn)長，下面再次改造，改為每次只掃描一種顏色：

void refresh7()

{

static unsigned char r=0;

static unsigned char flagrgb=0; //當(dāng)前需要點(diǎn)亮的顏色，0-R,1-G,2-B

flagrgb++;

if(flagrgb==3) //說明三種顏色都掃描完了

{

flagrgb=0; //從紅色開始掃描

r++; //開始掃描下一行

if(r==8) //如果發(fā)現(xiàn)行都掃描結(jié)束則從第行開始掃描

r=0;

}

switch(flagrgb)

{

case 0: //掃描紅色

DPw = ~(0x01<<r); //修改完了再導(dǎo)通指定行

DPr = ~vm7r[r];//送入R燈IO接口顯示

DELAY7 (light7);//顯示時間長度

DPw=0xff;

DPr=0xff;

DPg=0xff;

DPb=0xff;

DELAY7 (32-light7);//滅燈時間長度

break;

case 1: //掃描綠色

//省略代碼

break;

case 2: //掃描藍(lán)色

//省略代碼

break;

}

}

改造完成之后，執(zhí)行時間再次縮短，變成了剛才的1/3。

這下還沒完，我們發(fā)現(xiàn)每次掃描中都有延時，延時過程中什么也不做，這是極大的浪費(fèi)，我們需要再此改造，把延時去掉：

void refresh7()

{

static unsigned char r=0;

static unsigned char flagrgb=0; //當(dāng)前需要點(diǎn)亮的顏色，0-R,1-G,2-B

static unsigned char num=0;

num++;

if(num==32)

{

num=0;

flagrgb++;

if(flagrgb==3) //說明三種顏色都掃描完了

{

flagrgb=0; //從紅色開始掃描

r++; //開始掃描下一行

if(r==8) //如果發(fā)現(xiàn)行都掃描結(jié)束則從第行開始掃描

r=0;

}

}

if(num<light7) //說明需要點(diǎn)亮

{

switch(flagrgb)

{

case 0: //掃描紅色

DPw = ~(0x01<

DPr = ~vm7r[r];//送入R燈IO接口顯示

break;

case 1: //掃描綠色

DPw = ~(0x01<

DPg = ~vm7g[r];

break;

case 2: //掃描藍(lán)色

DPw = ~(0x01<

DPb = ~vm7b[r];

break;

}

}

else //說明不需要點(diǎn)亮

{

DPw=0xff;

DPr=0xff;

DPg=0xff;

DPb=0xff;

}

}

現(xiàn)在，這個函數(shù)中沒有任何延時和循環(huán)，執(zhí)行所消耗的時間是非常少的，可以很快地響應(yīng)響應(yīng)其它任務(wù)。

四、改造的本質(zhì)

上面我們對DYS388的掃描程序進(jìn)行了“三大改造”，分別是：1、各個行掃描的分離；2、各個顏色掃描的分離；3、延時函數(shù)的消除。

這些改造的本質(zhì)都是對原程序的分割，把一大坨程序分成多個步驟分別執(zhí)行，以減小耗時，提高對外部的響應(yīng)速度。

但就整個進(jìn)程的執(zhí)行來看，有效代碼的比例是降低的，包括上面“三大改造”的第三點(diǎn) 延時函數(shù)的消除，看上去是消除了延時函數(shù)，提高了執(zhí)行效率，但從“掃描一次整屏”這個任務(wù)來看，其執(zhí)行的代碼量反而是增加的。（但并不是所有的改造都一定會使效率降低，有些改造確實可以達(dá)到“消除延時函數(shù)”的目的）

那為什么還要對其進(jìn)行改造呢，見下節(jié)分析。

五、非占用式程序結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢

1、非占用式程序相比于占用式程序，增加了一定的代碼，雖然會使整體效率降低，但是提高了各個任務(wù)之間的切換速度，可以對各個任務(wù)都能很快地響應(yīng)。這點(diǎn)類似于操作系統(tǒng)，雖然降低了效率，但是各個任務(wù)間的快速切換可以達(dá)到各個任務(wù)“并行處理”的效果，光是這點(diǎn)的好處就已經(jīng)很大了。

2、非占用式程序結(jié)構(gòu)可以放進(jìn)定時器

之前寫過一片《單片機(jī)用定時器分配任務(wù)程序結(jié)構(gòu)總結(jié)》已經(jīng)發(fā)現(xiàn)用定時器分配任務(wù)的好處，有些簡短的代碼可以直接放進(jìn)定時器里。

在改造之前的掃描程序是不適合放在定時器中斷處理程序里執(zhí)行的，因為太長，可能還沒執(zhí)行完就來了下一個中斷。就算勉強(qiáng)執(zhí)行完了，留給主進(jìn)程處理其它事情的時間也不多了。

而改為非占用式之后，可以在中斷處理程序里直接調(diào)用掃描程序，它會很快地執(zhí)行完，然后有充足的時間留給其他任務(wù)。

3、非占用式程序并不是一定會降低效率。

先拿“三大改造”的第三點(diǎn)說明，它雖然形式上消除了延時函數(shù)，但是每次調(diào)用此函數(shù)時對num變量的處理，以及有其產(chǎn)生的相關(guān)判斷語句，總的代碼量比原來的要多。

但是，這真的就僅僅是這樣了嗎？改造之前的函數(shù)，執(zhí)行玩退出之后所有的led全是熄滅的，只有在此函數(shù)執(zhí)行過程中（延時階段）才會點(diǎn)亮（傳統(tǒng)數(shù)碼管掃描亦是如此）。

而改造之后的函數(shù)，它的功能就是指定一下每個燈的亮滅，然后立馬退出，在執(zhí)行其它任務(wù)的過程中該點(diǎn)亮的燈是在點(diǎn)亮的狀態(tài)。這樣就提高了整體的亮度，在執(zhí)行其他任務(wù)的過程中，從某種意義上說也是在執(zhí)行當(dāng)前任務(wù)。

這可能還不能太清楚地說明問題，下面我要再舉一例，傳統(tǒng)的按鍵掃描一般是這樣：

if(key==0) //key是某個引腳

{

delay5(1);

if(key==0) //確認(rèn)按鍵已按下

{

//do something

}

}

這段代碼也是很浪費(fèi)時間的，中間有個5ms延時拜拜浪費(fèi)。

通過對它改造之后，結(jié)合定時器，可以幾乎完全地把這5ms時間省出來：

static unsigned char keylast; //保存上次的按鍵值

if(key==0 && keylast==1) //檢測到一個下降沿

{

//do something

}

keylast=key;

結(jié)合定時器進(jìn)行改造，是真的可以把占用式函數(shù)的延時時間節(jié)省出來的。

　　六、非占用式程序的一般結(jié)構(gòu)

非占用式程序?qū)⒄加檬匠绦蚍指顖?zhí)行，需要用到靜態(tài)變量對當(dāng)前步驟進(jìn)行記憶，其一般結(jié)構(gòu)如下：

邏輯變量計算就是根據(jù)任務(wù)功能構(gòu)建出一個合理的邏輯結(jié)構(gòu)。

對邏輯變量的響應(yīng)就是對構(gòu)建好的邏輯結(jié)構(gòu)的結(jié)果的響應(yīng)和執(zhí)行。

　　七、結(jié)論

最近開發(fā) DYS388 寫了不少程序，以前在寫程序的過程中就隱約發(fā)現(xiàn)了所謂占用式和非占用式程序結(jié)構(gòu)的區(qū)別，程序?qū)懚嗔丝隙馨l(fā)現(xiàn)問題，但是如果不停下來總結(jié)，而是一味的開發(fā)，那是不會有進(jìn)步的。

組織龐大的程序需要正確的理論指導(dǎo)，學(xué)習(xí)很多的知識也需要進(jìn)行總結(jié)。知識點(diǎn)太多不可能學(xué)完，只有將他們提升到理論層次，將這種思維方式刻在腦子里才能靈活地運(yùn)用，并從容地接受新的知識。