“賣弄”也好，“吹噓”也罷，我只是想認(rèn)真的寫寫我這一路走來歷經(jīng)的總總，把其中值得注意，以及經(jīng)驗(yàn)的地方寫出來，權(quán)當(dāng)是我對自己的一個(gè)總結(jié)吧。而作為看官的你，如果看到了我的錯(cuò)誤，還請一定指正，這樣對我以及其它讀者都有幫助，而至于你如果從中能夠收獲到些許，那便是我最大的欣慰了。姑妄言之，姑妄聽之。如果有啥好的想法和建議一定要說出來。幾年前，和眾多初學(xué)者一樣，我接觸到了單片機(jī)，立刻被其神奇的功能所吸引，從此不能自拔。很多個(gè)日夜就這樣陪伴著它度過了。期間也遇到過非常多的問題，也一度被這些問題所困惑……等到回過頭來，看到自己曾經(jīng)走過的路，唏噓不已。經(jīng)常混跡于論壇里，也看到了很多初學(xué)者發(fā)的求助帖子，看到他們走在自己曾走過的彎路上，忽然想到了自己的那段日子，心里竟然莫名的沖動(dòng)，凡此總總，我總是盡自己所能去回帖。很多時(shí)候，都想寫一點(diǎn)什么東西出來，希望對廣大的初學(xué)者有一點(diǎn)點(diǎn)幫助。但總是不知從何處寫起。今天借一線工人的臺(tái)，唱一唱我的戲。

  一路學(xué)習(xí)過來的過程中，幫助最大之一無疑來自于網(wǎng)絡(luò)了。很多時(shí)候，通過網(wǎng)絡(luò)，我們都可以獲取到所需要的學(xué)習(xí)資料。但是，隨著我們學(xué)習(xí)的深入，我們會(huì)慢慢發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)提供的東西是有限度的，好像大部分的資料都差不多，或者說是適合大部分的初學(xué)者所需，而當(dāng)我們想更進(jìn)一步提高時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)能夠獲取到的資料越來越少，相信各位也會(huì)有同感，鋪天蓋地的單片機(jī)資料中大部分不是流水燈就是LED，液晶，而且也只是僅僅作功能性的演示。于是有些人選擇了放棄，或者是轉(zhuǎn)移到其他興趣上面去了，而只有少部分人選擇了繼續(xù)摸索下去，結(jié)合市面上的書籍，然后在網(wǎng)絡(luò)上鍥而不舍的搜集資料，再從牛人的只言片語中去體會(huì)，不斷動(dòng)手實(shí)踐，慢慢的，也摸索出來了自己的一條路子。當(dāng)然這個(gè)過程必然是艱辛的，而他學(xué)會(huì)了之后也不會(huì)在網(wǎng)絡(luò)上輕易分享自己的學(xué)習(xí)成果。如此惡性循環(huán)下去，也就不難理解為什么初級的學(xué)習(xí)資料滿天飛，而深入一點(diǎn)的學(xué)習(xí)資料卻很少的原因了。相較于其他領(lǐng)域，單片機(jī)技術(shù)的封鎖更加容易。盡管已經(jīng)問世了很多年了，有價(jià)值的資料還是相當(dāng)?shù)那啡保�大部分的資料都是止于入門階段或者是簡單的演示實(shí)驗(yàn)。但是在實(shí)際工程應(yīng)用中卻是另外一回事。有能力的高手無暇或者是不愿公開自己的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。

  很多時(shí)候，我也很困惑，看到國外愛好者毫不保留的在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布自己的作品，我忽然感覺到一絲絲的悲哀。也許，我們真的該轉(zhuǎn)變一下思路了，幫助別人，其實(shí)也是在幫助自己。啰啰嗦嗦的說了這么多，相信大家能夠明白說的是什么意思。在接下來的一段日子里，我將會(huì)結(jié)合電子工程師之家舉辦的主題周活動(dòng)寫一點(diǎn)自己的想法。盡可能從實(shí)用的角度去講述。希望能夠幫助更多的初學(xué)者更上一層樓。而關(guān)于這個(gè)主題周的最大主題我想了這樣的一個(gè)名字“從單片機(jī)初學(xué)者邁向單片機(jī)工程師”。名字挺大挺響亮，給我的壓力也挺大的，但我會(huì)努力，爭取使這樣的一系列文章能夠帶給大家一點(diǎn)幫助，而不是看后大跌眼鏡。這樣的一系列文章主要的對象是初學(xué)者，以及想從初學(xué)者更進(jìn)一步提高的讀者。而至于老手，以及那些牛XX的人，希望能夠給我們這些初學(xué)者更多的一些指點(diǎn)哈~@_@ 。

  從這一章開始，我們開始邁入單片機(jī)的世界。在我們開始這一章具體的學(xué)習(xí)之前，有必要給大家先說明一下。在以后的系列文章中，我們將以51內(nèi)核的單片機(jī)為載體，C語言為編程語言，開發(fā)環(huán)境為KEIL uv3。至于為什么選用C語言開發(fā)，好處不言而喻，開發(fā)速度快，效率高，代碼可復(fù)用率高，結(jié)構(gòu)清晰，尤其是在大型的程序中，而且隨著編譯器的不斷升級，其編譯后的代碼大小與匯編語言的差距越來越小。而關(guān)于C語言和匯編之爭，就像那個(gè)啥，每隔一段時(shí)間總會(huì)有人挑起這個(gè)話題，如果你感興趣，可以到網(wǎng)上搜索相關(guān)的帖子自行閱讀。不是說匯編不重要，在很多對時(shí)序要求非常高的場合，需要利用匯編語言和C語言混合編程才能夠滿足系統(tǒng)的需求。在我們學(xué)習(xí)掌握C語言的同時(shí)，也還需要利用閑余的時(shí)間去學(xué)習(xí)了解匯編語言。

  程序很簡單，從它的結(jié)構(gòu)可以看出，LED先點(diǎn)亮500MS，然后熄滅500MS，如此循環(huán)下去，形成的效果就是LED以1HZ的頻率進(jìn)行閃爍。下面讓我們分析上面的程序有沒有什么問題。

  看來看出，好像很正常的啊，能有什么問題呢？這個(gè)時(shí)候我們應(yīng)該換一個(gè)思路去想了。試想，整個(gè)程序除了控制LED = ON ； LED = OFF； 這兩條語句外，其余的時(shí)間，全消耗在了DelayMs(500)這兩個(gè)函數(shù)上。而在實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中是沒有哪個(gè)系統(tǒng)只閃爍一只LED就其它什么事情都不做了的。因此，在這里我們要想辦法，把CPU解放出來，讓它不要白白浪費(fèi)500MS的延時(shí)等待時(shí)間。寧可讓它一遍又一遍的掃描看有哪些任務(wù)需要執(zhí)行，也不要讓它停留在某個(gè)地方空轉(zhuǎn)消耗CPU時(shí)間。

從上面我們可以總結(jié)出：
(1)無論什么時(shí)候我們都要以實(shí)際應(yīng)用的角度去考慮程序的編寫。
(2)無論什么時(shí)候都不要讓CPU白白浪費(fèi)等待，尤其是延時(shí)(超過1MS)這樣的地方。

下面讓我們從另外一個(gè)角度來考慮如何點(diǎn)亮一顆LED。

先看看我們的硬件結(jié)構(gòu)是什么樣子的。

我手上的單片機(jī)板子是電子工程師之家的開發(fā)的學(xué)習(xí)板。就以它的實(shí)際硬件連接圖來分析吧。如下圖所示

一般的LED的正常發(fā)光電流為10~20MA而低電流LED的工作電流在2mA以下（亮度與普通發(fā)光管相同）。在上圖中我們可知，當(dāng)Q1~Q8引腳上面的電平為低電平時(shí)，LED發(fā)光。通過LED的電流約為（VCC - Vd）/ RA2 。其中Vd為LED導(dǎo)通后的壓降，約為1.7V左右。這個(gè)導(dǎo)通壓降根據(jù)LED顏色的不同，以及工作電流的大小的不同，會(huì)有一定的差別。下面一些參數(shù)是網(wǎng)上有人測出來的，供大家參考。

紅色的壓降為1.82-1.88V，電流5-8mA，

綠色的壓降為1.75-1.82V，電流3-5mA，

橙色的壓降為1.7-1.8V，電流3-5mA ，

蘭色的壓降為3.1-3.3V，電流8-10mA，

白色的壓降為3-3.2V，電流10-15mA，

(供電電壓5V，LED直徑為5mm)

74HC573真值表如下：

通過這個(gè)真值表我們可以看出。當(dāng)OutputEnable引腳接低電平的時(shí)候，并且LatchEnable引腳為高電平的時(shí)候，Q端電平與D端電平相同。結(jié)合我們的LED硬件連接圖可以知道LED_CS端為高電平時(shí)候，P0口電平的變化即Q端的電平的變化，進(jìn)而引起LED的亮滅變化。由于單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力有限，在此，74HC573的主要作用就是起一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)的作用。需要注意的是，通過74HC573的最大電流是有限制的，否則可能會(huì)燒壞74HC573這個(gè)芯片。

上面這個(gè)圖是從74HC573的DATASHEET中截取出來的，從上可以看出，每個(gè)引腳允許通過的最大電流為35mA 整個(gè)芯片允許通過的最大電流為75mA。在我們設(shè)計(jì)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路時(shí)候，這些參數(shù)是相當(dāng)重要的，而且是最容易被初學(xué)者所忽略的地方。同時(shí)在設(shè)計(jì)的時(shí)候，要留出一定量的余量出來，不能說單個(gè)引腳允許通過的電流為35mA，你就設(shè)計(jì)為35mA，這個(gè)時(shí)候你應(yīng)該把設(shè)計(jì)的上限值定在20mA左右才能保證能夠穩(wěn)定的工作。（設(shè)計(jì)相應(yīng)驅(qū)動(dòng)電路時(shí)候，應(yīng)該仔細(xì)閱讀芯片的數(shù)據(jù)手冊，了解每個(gè)引腳的驅(qū)動(dòng)能力，以及整個(gè)芯片的驅(qū)動(dòng)能力）

了解了相應(yīng)的硬件后，我們再來編寫驅(qū)動(dòng)程序。

首先定義LED的接口
    #define LED  P0
    然后為亮滅常數(shù)定義一個(gè)宏，由硬件連接圖可以，當(dāng)P0輸出為低電平時(shí)候LED亮，P0輸出為高電平時(shí)，LED熄滅。
    #define LED_ON()    LED = 0x00  //所有LED亮
    #define LED_OFF()    LED = 0xff  //所有LED熄滅
    下面到了重點(diǎn)了，究竟該如何釋放CPU，避免其做延時(shí)空等待這樣的事情呢。很簡單，我們?yōu)橄到y(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)1MS的時(shí)標(biāo)。假定LED需要亮500MS，熄滅500MS，那么我們可以對這個(gè)1MS的時(shí)標(biāo)進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)這個(gè)計(jì)數(shù)值達(dá)到500時(shí)候，清零該計(jì)數(shù)值，同時(shí)把LED的狀態(tài)改變。
unsigned int g_u16LedTimeCount = 0 ;    //LED計(jì)數(shù)器
unsigned char g_u8LedState = 0 ;      //LED狀態(tài)標(biāo)志, 0表示亮，1表示熄滅

void LedProcess(void)
{
    if(0 == g_u8LedState)  //如果LED的狀態(tài)為亮，則點(diǎn)亮LED
    {
        LED_ON() ;
    }
    else                //否則熄滅LED
    {
        LED_OFF() ;
    }
}


void LedStateChange(void)
{
    if(g_bSystemTime1Ms)            //系統(tǒng)1MS時(shí)標(biāo)到
  {
        g_bSystemTime1Ms = 0 ;
        g_u16LedTimeCount++ ;      //LED計(jì)數(shù)器加一
    if(g_u16LedTimeCount >= 500)  //計(jì)數(shù)達(dá)到500,即500MS到了,改變LED的狀態(tài)。
    {
            g_u16LedTimeCount = 0 ;
            g_u8LedState  = ! g_u8LedState ;
      }
    }
}

上面有一個(gè)變量沒有提到，就是g_bSystemTime1Ms 。這個(gè)變量可以定義為位變量或者是其它變量，在我們的定時(shí)器中斷函數(shù)中對其置位，其它函數(shù)使用該變量后，應(yīng)該對其復(fù)位(清0) 。

我們的主函數(shù)就可以寫成如下形式(示意代碼)
void main(void)
{
    while(1)
    {
        LedProcess() ;
        LedStateChange() ;
    }  
}

因?yàn)長ED的亮或者滅依賴于LED狀態(tài)變量(g_u8LedState)的改變，而狀態(tài)變量的改變，又依賴于LED計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值(g_u16LedTimeCount ，只有計(jì)數(shù)值達(dá)到一定后，狀態(tài)變量才改變)所以，兩個(gè)函數(shù)都沒有堵塞CPU的地方。讓我們來從頭到尾分析一遍整個(gè)程序的流程。

程序首先執(zhí)行LedProcess() ;函數(shù)

因?yàn)間_u8LedState 的初始值為0 (見定義，對于全局變量，在定義的時(shí)候最好給其一個(gè)確定的值)所以LED被點(diǎn)亮，然后退出LedStateChange()函數(shù)，執(zhí)行下一個(gè)函數(shù)LedStateChange() ，在函數(shù)LedStateChange()內(nèi)部首先判斷1MS的系統(tǒng)時(shí)標(biāo)是否到了，如果沒有到就直接退出函數(shù)，如果到了，就把時(shí)標(biāo)清0以便下一個(gè)時(shí)標(biāo)消息的到來，同時(shí)對LED計(jì)數(shù)器加一，然后再判斷LED計(jì)數(shù)器是否到達(dá)我們預(yù)先想要的值500，如果沒有，則退出函數(shù)，如果有，對計(jì)數(shù)器清0，以便下次重新計(jì)數(shù)，同時(shí)把LED狀態(tài)變量取反，然后退出函數(shù)。

由上面整個(gè)流程可以知道，CPU所做的事情，就是對一些計(jì)數(shù)器加一，然后根據(jù)條件改變狀態(tài)，再根據(jù)這個(gè)狀態(tài)來決定是否點(diǎn)亮LED。這些函數(shù)執(zhí)行所花的時(shí)間都是相當(dāng)短的，如果主程序中還有其它函數(shù)，則CPU會(huì)順次往下執(zhí)行下去。對于其它的函數(shù)(如果有的話)也要采取同樣的措施，保證其不堵塞CPU，如果全部基于這種方法設(shè)計(jì)，那么對于不是非常龐大的系統(tǒng)，我們的系統(tǒng)依舊可以保證多個(gè)任務(wù)(多個(gè)函數(shù))同時(shí)執(zhí)行。系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性得到了一定的保證，從宏觀上看來，就是多個(gè)任務(wù)并發(fā)執(zhí)行。

好了，這一章就到此為止，讓我們總結(jié)一下，究竟有哪些需要注意的吧。

(1) 無論什么時(shí)候我們都要以實(shí)際應(yīng)用的角度去考慮程序的編寫。
(2) 無論什么時(shí)候都不要讓CPU白白浪費(fèi)等待，尤其是延時(shí)(超過1MS)這樣的地方。
(3) 設(shè)計(jì)相應(yīng)驅(qū)動(dòng)電路時(shí)候，應(yīng)該仔細(xì)閱讀芯片的數(shù)據(jù)手冊，了解每個(gè)引腳的驅(qū)動(dòng)能力，以及整個(gè)芯片的驅(qū)動(dòng)能力。
(4) 最重要的是，如何去釋放CPU(參考本章的例子)，這是寫出合格程序的基礎(chǔ)。

附完整程序代碼(基于電子工程師之家的單片機(jī)開發(fā)板)

好的開始是成功的一半

通過上一章的學(xué)習(xí)，我想你已經(jīng)掌握了如何在程序中釋放CPU了。希望能夠繼續(xù)堅(jiān)持下去。一個(gè)良好的開始是成功的一半。我們今天所做的一切都是為了在單片機(jī)編程上做的更好。

在談?wù)摻裉斓闹黝}之前，先說下我以前的一些經(jīng)歷。在剛開始接觸到C語言程序的時(shí)候，由于學(xué)習(xí)內(nèi)容所限，寫的程序都不是很大，一般也就幾百行而矣。所以所有的程序都完成在一個(gè)源文件里面。記得那時(shí)候大一參加學(xué)校里的一個(gè)電子設(shè)計(jì)大賽，調(diào)試了一個(gè)多星期，所有程序加起來大概將近1000行，長長的一個(gè)文件，從上瀏覽下來都要好半天。出了錯(cuò)誤簡單的語法錯(cuò)誤還好定位，其它一些錯(cuò)誤，往往找半天才找的到。那個(gè)時(shí)候開始知道了模塊化編程這個(gè)東西，也嘗試著開始把程序分模塊編寫。最開始是把相同功能的一些函數(shù)(譬如1602液晶的驅(qū)動(dòng))全部寫在一個(gè)頭文件(.h)文件里面，然后需要調(diào)用的地方包含進(jìn)去，但是很快發(fā)現(xiàn)這種方法有其局限性，很容易犯重復(fù)包含的錯(cuò)誤。

而且調(diào)用起來也很不方便。很快暑假的電子設(shè)計(jì)大賽來臨了，學(xué)校對我們的單片機(jī)軟件編程進(jìn)行了一些培訓(xùn)。由于學(xué)校歷年來參加國賽和省賽，因此積累了一定數(shù)量的驅(qū)動(dòng)模塊，那些日子，老師每天都會(huì)布置一定量的任務(wù)，讓我們用這些模塊組合起來，完成一定功能。而正是那些日子模塊化編程的培訓(xùn)，使我對于模塊化編程有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。并且程序規(guī)范也開始慢慢注意起來。此后的日子，無論程序的大小，均采用模塊化編程的方式去編寫。很長一段時(shí)間以來，一直有單片機(jī)愛好者在QQ上和我一起交流。有時(shí)候，他們會(huì)發(fā)過來一些有問題的程序源文件，讓我?guī)兔π薷囊幌隆Ｍ瑯邮情L長的一個(gè)文件，而且命名極不規(guī)范，從頭看下來，著實(shí)是痛苦，說實(shí)話，還真不如我重新給他們寫一個(gè)更快一些，此話到不假，因?yàn)槭诸^積累了一定量的模塊，在完成一個(gè)新的系統(tǒng)時(shí)候，只需要根據(jù)上層功能需求，在底層模塊的支持下，可以很快方便的完成。而不需要從頭到尾再一磚一瓦的重新編寫。藉此，也可以看出模塊化編程的一個(gè)好處，就是可重復(fù)利用率高。下面讓我們揭開模塊化神秘面紗，一窺其真面目。

C語言源文件 *.c ，
    提到C語言源文件，大家都不會(huì)陌生。因?yàn)槲覀兤匠�寫的程序代碼幾乎都在這個(gè)XX.C文件里面。編譯器也是以此文件來進(jìn)行編譯并生成相應(yīng)的目標(biāo)文件。作為模塊化編程的組成基礎(chǔ)，我們所要實(shí)現(xiàn)的所有功能的源代碼均在這個(gè)文件里。理想的模塊化應(yīng)該可以看成是一個(gè)黑盒子。即我們只關(guān)心模塊提供的功能，而不管模塊內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。好比我們買了一部手機(jī)，我們只需要會(huì)用手機(jī)提供的功能即可，不需要知曉它是如何把短信發(fā)出去的，如何響應(yīng)我們按鍵的輸入，這些過程對我們用戶而言，就是是一個(gè)黑盒子。
在大規(guī)模程序開發(fā)中，一個(gè)程序由很多個(gè)模塊組成，很可能，這些模塊的編寫任務(wù)被分配到不同的人。而你在編寫這個(gè)模塊的時(shí)候很可能就需要利用到別人寫好的模塊的借口，這個(gè)時(shí)候我們關(guān)心的是，它的模塊實(shí)現(xiàn)了什么樣的接口，我該如何去調(diào)用，至于模塊內(nèi)部是如何組織的，對于我而言，無需過多關(guān)注。而追求接口的單一性，把不需要的細(xì)節(jié)盡可能對外部屏蔽起來，正是我們所需要注意的地方。

C語言頭文件 *.h
    談及到模塊化編程，必然會(huì)涉及到多文件編譯，也就是工程編譯。在這樣的一個(gè)系統(tǒng)中，往往會(huì)有多個(gè)C文件，而且每個(gè)C文件的作用不盡相同。在我們的C文件中，由于需要對外提供接口，因此必須有一些函數(shù)或者是變量提供給外部其它文件進(jìn)行調(diào)用。

假設(shè)我們有一個(gè)LCD.C文件，其提供最基本的LCD的驅(qū)動(dòng)函數(shù)
    LcdPutChar(char cNewValue) ;  //在當(dāng)前位置輸出一個(gè)字符
    而在我們的另外一個(gè)文件中需要調(diào)用此函數(shù)，那么我們該如何做呢？
    頭文件的作用正是在此。可以稱其為一份接口描述文件。其文件內(nèi)部不應(yīng)該包含任何實(shí)質(zhì)性的函數(shù)代碼。我們可以把這個(gè)頭文件理解成為一份說明書，說明的內(nèi)容就是我們的模塊對外提供的接口函數(shù)或者是接口變量。同時(shí)該文件也包含了一些很重要的宏定義以及一些結(jié)構(gòu)體的信息，離開了這些信息，很可能就無法正常使用接口函數(shù)或者是接口變量。但是總的原則是：不該讓外界知道的信息就不應(yīng)該出現(xiàn)在頭文件里，而外界調(diào)用模塊內(nèi)接口函數(shù)或者是接口變量所必須的信息就一定要出現(xiàn)在頭文件里，否則，外界就無法正確的調(diào)用我們提供的接口功能。因而為了讓外部函數(shù)或者文件調(diào)用我們提供的接口功能，就必須包含我們提供的這個(gè)接口描述文件----即頭文件。同時(shí)，我們自身模塊也需要包含這份模塊頭文件(因?yàn)槠浒�含了模塊源文件中所需要的宏定義或者是結(jié)構(gòu)體)，好比我們平常所用的文件都是一式三份一樣，模塊本身也需要包含這個(gè)頭文件。

下面我們來定義這個(gè)頭文件，一般來說，頭文件的名字應(yīng)該與源文件的名字保持一致，這樣我們便可以清晰的知道哪個(gè)頭文件是哪個(gè)源文件的描述。
        于是便得到了LCD.C的頭文件LCD.h 其內(nèi)容如下。
        #ifndef    _LCD_H_
                #define     _LCD_H_
                extern   LcdPutChar(char cNewValue) ;
                #endif

這與我們在源文件中定義函數(shù)時(shí)有點(diǎn)類似。不同的是，在其前面添加了extern 修飾符表明其是一個(gè)外部函數(shù)，可以被外部其它模塊進(jìn)行調(diào)用。
        #ifndef     _LCD_H_
              #define     _LCD_H_
              #endif

      這個(gè)幾條條件編譯和宏定義是為了防止重復(fù)包含。假如有兩個(gè)不同源文件需要調(diào)用LcdPutChar(char cNewValue)這個(gè)函數(shù)，他們分別都通過#include “Lcd.h”把這個(gè)頭文件包含了進(jìn)去。在第一個(gè)源文件進(jìn)行編譯時(shí)候，由于沒有定義過 _LCD_H_ 因此 #ifndef _LCD_H_ 條件成立，于是定義_LCD_H_ 并將下面的聲明包含進(jìn)去。在第二個(gè)文件編譯時(shí)候，由于第一個(gè)文件包含時(shí)候，已經(jīng)將_LCD_H_定義過了。因此#ifndef _LCD_H_ 不成立，整個(gè)頭文件內(nèi)容就沒有被包含。假設(shè)沒有這樣的條件編譯語句，那么兩個(gè)文件都包含了extern  LcdPutChar(char cNewValue) ; 就會(huì)引起重復(fù)包含的錯(cuò)誤。
    不得不說的typedef  
    很多朋友似乎了習(xí)慣程序中利用如下語句來對數(shù)據(jù)類型進(jìn)行定義
    #define uint  unsigned int  
        #define uchar  unsigned char
    然后在定義變量的時(shí)候 直接這樣使用
  uint  g_nTimeCounter = 0 ;
    不可否認(rèn)，這樣確實(shí)很方便，而且對于移植起來也有一定的方便性。但是考慮下面這種情況你還會(huì) 這么認(rèn)為嗎？
    #define PINT unsigned int *  //定義unsigned int 指針類型
    PINT  g_npTimeCounter, g_npTimeState ;
    那么你到底是定義了兩個(gè)unsigned int 型的指針變量，還是一個(gè)指針變量，一個(gè)整形變量呢？而你的初衷又是什么呢，想定義兩個(gè)unsigned int 型的指針變量嗎？如果是這樣，那么估計(jì)過不久就會(huì)到處抓狂找錯(cuò)誤了。
    慶幸的是C語言已經(jīng)為我們考慮到了這一點(diǎn)。typedef 正是為此而生。為了給變量起一個(gè)別名我們可以用如下的語句
    typedef  unsigned  int    uint16 ;    //給指向無符號(hào)整形變量起一個(gè)別名 uint16
      typedef  unsigned  int  * puint16 ;  //給指向無符號(hào)整形變量指針起一個(gè)別名 puint16
    在我們定義變量時(shí)候便可以這樣定義了：

  uint16    g_nTimeCounter  =  0 ;  //定義一個(gè)無符號(hào)的整形變量
  puint16  g_npTimeCounter  ;    //定義一個(gè)無符號(hào)的整形變量的指針
  在我們使用51單片機(jī)的C語言編程的時(shí)候，整形變量的范圍是16位，而在基于32的微處理下的整形變量是32位。倘若我們在8位單片機(jī)下編寫的一些代碼想要移植到32位的處理器上，那么很可能我們就需要在源文件中到處修改變量的類型定義。這是一件龐大的工作，為了考慮程序的可移植性，在一開始，我們就應(yīng)該養(yǎng)成良好的習(xí)慣，用變量的別名進(jìn)行定義。
如在8位單片機(jī)的平臺(tái)下，有如下一個(gè)變量定義
    uint16    g_nTimeCounter  =  0 ;
        如果移植32單片機(jī)的平臺(tái)下，想要其的范圍依舊為16位。
    可以直接修改uint16 的定義，即
    typedef  unsigned  short  int    uint16 ;  
        這樣就可以了，而不需要到源文件處處尋找并修改。

將常用的數(shù)據(jù)類型全部采用此種方法定義，形成一個(gè)頭文件，便于我們以后編程直接調(diào)用。
文件名 MacroAndConst.h
其內(nèi)容如下：
#ifndef   _MACRO_AND_CONST_H_
#define   _MACRO_AND_CONST_H_

typedef    unsigned int    uint16;  
typedef    unsigned int   UINT;  
typedef    unsigned int   uint;  
typedef    unsigned int   UINT16;  
typedef    unsigned int   WORD;  
typedef    unsigned int   word;
typedef      int        int16;  
typedef      int        INT16;  
typedef    unsigned long  uint32;  

typedef    unsigned long     UINT32;  
typedef    unsigned long    DWORD;  
typedef    unsigned long    dword;  
typedef    long            int32;  
typedef    long            INT32;  
typedef    signed  char     int8;
typedef    signed  char     INT8;  
typedef    unsigned char      byte;  
typedef    unsigned char     BYTE;  
typedef    unsigned char     uchar;
typedef    unsigned char     UINT8;  
typedef    unsigned char    uint8;
typedef    unsigned char    BOOL;  

#endif

至此，似乎我們對于源文件和頭文件的分工以及模塊化編程有那么一點(diǎn)概念了。那么讓我們趁熱打鐵，將上一章的我們編寫的LED閃爍函數(shù)進(jìn)行模塊劃分并重新組織進(jìn)行編譯。

在上一章中我們主要完成的功能是P0口所驅(qū)動(dòng)的LED以1Hz的頻率閃爍。其中用到了定時(shí)器，以及LED驅(qū)動(dòng)模塊。因而我們可以簡單的將整個(gè)工程分成三個(gè)模塊，定時(shí)器模塊，LED模塊，以及主函數(shù)
對應(yīng)的文件關(guān)系如下

main.c   
Timer.h?Timer.c  --
Led.h?Led.c      --

在開始重新編寫我們的程序之前，先給大家講一下如何在KEIL中建立工程模板吧，這個(gè)模板是我一直沿用至今。希望能夠給大家一點(diǎn)啟發(fā)。

下面的內(nèi)容就主要以圖片為主了。同時(shí)輔以少量文字說明。我們以芯片AT89S52為例。

OK，到此一個(gè)簡單的工程模板就建立起來了，以后我們再新建源文件和頭文件的時(shí)候，就可以直接保存到src文件目錄下面了。

下面我們開始編寫各個(gè)模塊文件。

首先編寫Timer.c 這個(gè)文件主要內(nèi)容就是定時(shí)器初始化，以及定時(shí)器中斷服務(wù)函數(shù)。其內(nèi)容如下。

#include <reg52.h>

bit g_bSystemTime1Ms = 0 ;              // 1MS系統(tǒng)時(shí)標(biāo)


void Timer0Init(void)
{
    TMOD &= 0xf0 ;
    TMOD |= 0x01 ;      //定時(shí)器0工作方式1
    TH0  =    0xfc ;      //定時(shí)器初始值
    TL0  =  0x66 ;
    TR0  = 1 ;
    ET0  = 1 ;
}

void Time0Isr(void) interrupt 1
{
    TH0  =    0xfc ;            //定時(shí)器重新賦初值
    TL0  =  0x66 ;
    g_bSystemTime1Ms = 1 ;    //1MS時(shí)標(biāo)標(biāo)志位置位
}

由于在Led.c文件中需要調(diào)用我們的g_bSystemTime1Ms變量。同時(shí)主函數(shù)需要調(diào)用Timer0Init()初始化函數(shù)，所以應(yīng)該對這個(gè)變量和函數(shù)在頭文件里作外部聲明。以方便其它函數(shù)調(diào)用。

Timer.h 內(nèi)容如下。
#ifndef _TIMER_H_
#define _TIMER_H_

extern void Timer0Init(void) ;
extern bit g_bSystemTime1Ms ;

#endif

完成了定時(shí)器模塊后，我們開始編寫LED驅(qū)動(dòng)模塊。
Led.c 內(nèi)容如下：

#include <reg52.h>
#include "MacroAndConst.h"
#include "Led.h"
#include "Timer.h"

static uint16  g_u16LedTimeCount = 0 ; //LED計(jì)數(shù)器
static uint8  g_u8LedState = 0 ;      //LED狀態(tài)標(biāo)志, 0表示亮，1表示熄滅

#define LED P0            //定義LED接口
#define LED_ON()      LED = 0x00 ;  //所有LED亮
#define LED_OFF()    LED = 0xff ;  //所有LED熄滅

void LedProcess(void)
{
    if(0 == g_u8LedState)  //如果LED的狀態(tài)為亮，則點(diǎn)亮LED
    {
        LED_ON() ;
    }
    else                //否則熄滅LED
    {
        LED_OFF() ;
    }
}


void LedStateChange(void)
{
    if(g_bSystemTime1Ms)            //系統(tǒng)1MS時(shí)標(biāo)到
    {
        g_bSystemTime1Ms = 0 ;
        g_u16LedTimeCount++ ;      //LED計(jì)數(shù)器加一
        if(g_u16LedTimeCount >= 500) //計(jì)數(shù)達(dá)到500,即500MS到了,改變LED的狀態(tài)。
        {
            g_u16LedTimeCount = 0 ;
            g_u8LedState  = ! g_u8LedState    ;
        }
    }
}


這個(gè)模塊對外的借口只有兩個(gè)函數(shù)，因此在相應(yīng)的Led.h 中需要作相應(yīng)的聲明。
Led.h 內(nèi)容：
#ifndef _LED_H_
#define _LED_H_

extern void LedProcess(void) ;
extern void LedStateChange(void) ;

#endif

這兩個(gè)模塊完成后，我們將其C文件添加到工程中。然后開始編寫主函數(shù)里的代碼。
如下所示：

#include <reg52.h>
#include "MacroAndConst.h"
#include "Timer.h"
#include "Led.h"

sbit LED_SEG  = P1^4;  //數(shù)碼管段選
sbit LED_DIG  = P1^5;  //數(shù)碼管位選
sbit LED_CS11 = P1^6;  //led控制位

void main(void)
{
        LED_CS11 = 1 ; //74HC595輸出允許
    LED_SEG = 0 ;  //數(shù)碼管段選和位選禁止(因?yàn)樗鼈兒蚅ED共用P0口)
        LED_DIG = 0 ;
        Timer0Init() ;
        EA = 1 ;
        while(1)
      {
    LedProcess() ;
    LedStateChange() ;
      }
}

至此，第二章到此結(jié)束。
一起來總結(jié)一下我們需要注意的地方吧
1.    C語言源文件(*.c)的作用是什么
2.    C語言頭文件(*.h)的作用是什么
3.    typedef 的作用
4.    工程模板如何組織
5.    如何創(chuàng)建一個(gè)多模塊(多文件)的工程

第三章 按鍵程序編寫的基礎(chǔ)

從這一章開始，我們步入按鍵程序設(shè)計(jì)的殿堂。在基于單片機(jī)為核心構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)中，用戶輸入是必不可少的一部分。輸入可以分很多種情況，譬如有的系統(tǒng)支持PS2鍵盤的接口，有的系統(tǒng)輸入是基于編碼器，有的系統(tǒng)輸入是基于串口或者USB或者其它輸入通道等等。在各種輸入途徑中，更常見的是，基于單個(gè)按鍵或者由單個(gè)鍵盤按照一定排列構(gòu)成的矩陣鍵盤(行列鍵盤)。我們這一篇章主要討論的對象就是基于單個(gè)按鍵的程序設(shè)計(jì)，以及矩陣鍵盤的程序編寫。

◎按鍵檢測的原理

常見的獨(dú)立按鍵的外觀如下，相信大家并不陌生，各種常見的開發(fā)板學(xué)習(xí)板上隨處可以看到他們的身影。

總共有四個(gè)引腳，一般情況下，處于同一邊的兩個(gè)引腳內(nèi)部是連接在一起的，如何分辨兩個(gè)引腳是否處在同一邊呢？可以將按鍵翻轉(zhuǎn)過來，處于同一邊的兩個(gè)引腳，有一條突起的線將他們連接一起，以標(biāo)示它們倆是相連的。如果無法觀察得到，用數(shù)字萬用表的二極管擋位檢測一下即可。搞清楚這點(diǎn)非常重要，對于我們畫PCB的時(shí)候的封裝很有益。

它們和我們的單片機(jī)系統(tǒng)的I/O口連接一般如下：

對于單片機(jī)I/O內(nèi)部有上拉電阻的微控制器而言，還可以省掉外部的那個(gè)上拉電阻。簡單分析一下按鍵檢測的原理。當(dāng)按鍵沒有按下的時(shí)候，單片機(jī)I/O通過上拉電阻R接到VCC，我們在程序中讀取該I/O的電平的時(shí)候，其值為1(高電平); 當(dāng)按鍵S按下的時(shí)候，該I/O被短接到GND，在程序中讀取該I/O的電平的時(shí)候，其值為0(低電平) 。這樣，按鍵的按下與否，就和與該按鍵相連的I/O的電平的變化相對應(yīng)起來。結(jié)論：我們在程序中通過檢測到該I/O口電平的變化與否，即可以知道按鍵是否被按下，從而做出相應(yīng)的響應(yīng)。一切看起來很美好，是這樣的嗎？

現(xiàn)實(shí)并非理想

在我們通過上面的按鍵檢測原理得出上述的結(jié)論的時(shí)候，其實(shí)忽略了一個(gè)重要的問題，那就是現(xiàn)實(shí)中按鍵按下時(shí)候的電平變化狀態(tài)。我們的結(jié)論是基于理想的情況得出來的，就如同下面這幅按鍵按下時(shí)候?qū)��?yīng)電平變化的波形圖一樣：

    而實(shí)際中，由于按鍵的彈片接觸的時(shí)候，并不是一接觸就緊緊的閉合，它還存在一定的抖動(dòng)，盡管這個(gè)時(shí)間非常的短暫，但是對于我們執(zhí)行時(shí)間以us為計(jì)算單位的微控制器來說，它太漫長了。因而，實(shí)際的波形圖應(yīng)該如下面這幅示意圖一樣。

這樣便存在這樣一個(gè)問題。假設(shè)我們的系統(tǒng)有這樣功能需求：在檢測到按鍵按下的時(shí)候，將某個(gè)I/O的狀態(tài)取反。由于這種抖動(dòng)的存在，使得我們的微控制器誤以為是多次按鍵的按下，從而將某個(gè)I/O的狀態(tài)不斷取反，這并不是我們想要的效果，假如該I/O控制著系統(tǒng)中某個(gè)重要的執(zhí)行的部件，那結(jié)果更不是我們所期待的。于是乎有人便提出了軟件消除抖動(dòng)的思想，道理很簡單：抖動(dòng)的時(shí)間長度是一定的，只要我們避開這段抖動(dòng)時(shí)期，檢測穩(wěn)定的時(shí)候的電平不久可以了嗎？聽起來確實(shí)不錯(cuò)，而且實(shí)際應(yīng)用起來效果也還可以。于是，各種各樣的書籍中，在提到按鍵檢測的時(shí)候，總也不忘說道軟件消抖。就像下面的偽代碼所描述的一樣。(假設(shè)按鍵按下時(shí)候，低電平有效)
If(0 == io_KeyEnter)            //如果有鍵按下了
{
    Delayms(20) ;            //先延時(shí)20ms避開抖動(dòng)時(shí)期
    If(0 == io_KeyEnter)        //然后再檢測，如果還是檢測到有鍵按下
    {
        return KeyValue ;          //是真的按下了，返回鍵值
    }
    else  
{
    return KEY_NULL        //是抖動(dòng)，返回空的鍵值
}
    while(0 == io_KeyEnter) ;    //等待按鍵釋放
}

所以合理的分配好微控制的處理時(shí)間，是編寫按鍵程序的基礎(chǔ)。?乍看上去，確實(shí)挺不錯(cuò)，實(shí)際中呢？在實(shí)際的系統(tǒng)中，一般是不允許這么樣做的。為什么呢？首先，這里的Delayms(20) , 讓微控制器在這里白白等待了20 ms 的時(shí)間，啥也沒干，考慮我在《學(xué)會(huì)釋放CPU》一章中所提及的幾點(diǎn)，這是不可取的。其次while(0 == io_KeyEnter) ;更是程序設(shè)計(jì)中的大忌(極少的特殊情況例外)。任何非極端情況下，都不要使用這樣語句來堵塞微控制器的執(zhí)行進(jìn)程。原本是等待按鍵釋放，結(jié)果CPU就一直死死的盯住該按鍵，其它事情都不管了，那其它事情不干了嗎？你同意別人可不會(huì)同意

消除抖動(dòng)有必要嗎？的確，軟件上的消抖確實(shí)可以保證按鍵的有效檢測。但是，這種消抖確實(shí)有必要嗎？有人提出了這樣的疑問。抖動(dòng)是按鍵按下的過程中產(chǎn)生的，如果按鍵沒有按下，抖動(dòng)會(huì)產(chǎn)生嗎？如果沒有按鍵按下，抖動(dòng)也會(huì)在I/O上出現(xiàn)，我會(huì)立刻把這個(gè)微控制器錘了，永遠(yuǎn)不用這樣一款微控制器。所以抖動(dòng)的出現(xiàn)即意味著按鍵已經(jīng)按下，盡管這個(gè)電平還沒有穩(wěn)定。所以只要我們檢測到按鍵按下，即可以返回鍵值，問題的關(guān)鍵是，在你執(zhí)行完其它任務(wù)的時(shí)候，再次執(zhí)行我們的按鍵任務(wù)的時(shí)候，抖動(dòng)過程還沒有結(jié)束，這樣便有可能造成重復(fù)檢測。所以，如何在返回鍵值后，避免重復(fù)檢測，或者在按鍵一按下就執(zhí)行功能函數(shù)，當(dāng)功能函數(shù)的執(zhí)行時(shí)間小于抖動(dòng)時(shí)間時(shí)候，如何避免再次執(zhí)行功能函數(shù)，就成為我們要考慮的問題了。這是一個(gè)仁者見仁，智者見智的問題，就留給大家去思考吧。所以消除抖動(dòng)的目的是：防止按鍵一次按下，多次響應(yīng)。

有一個(gè)小液晶屏，還有四個(gè)按鍵，功能是時(shí)鐘，鬧鐘以及秒表。在調(diào)整時(shí)間的時(shí)候，短按+鍵每次調(diào)整值加一，長按的時(shí)候調(diào)整值連續(xù)增加。小的時(shí)候很好奇，這樣的功能到底是如何實(shí)現(xiàn)的呢，今天就讓我們來剖析它的原理吧。

本章所描述的按鍵程序要達(dá)到的目的：檢測按鍵按下，短按，長按，釋放。即通過按鍵的返回值我們可以獲取到如下的信息：按鍵按下(短按)，按鍵長按，按鍵連_發(fā)，按鍵釋放。不知道大家還記得小時(shí)候玩過的電子鐘沒有，就是外形類似于CALL 機(jī)(CALL 機(jī)，好像是很古老的東西了。

狀態(tài)在生活中隨處可見。譬如早上的時(shí)候，鬧鐘把你叫醒了，這個(gè)時(shí)候，你便處于清醒的狀態(tài)，馬上你就穿衣起床洗漱吃早餐，這一系列事情就是你在這個(gè)狀態(tài)做的事情。做完這些后你會(huì)去等車或者開車去上班，這個(gè)時(shí)候你就處在上班途中的狀態(tài)…..中午下班時(shí)間到了，你就處于中午下班的狀態(tài)，諸如此類等等，在每一個(gè)狀態(tài)我們都會(huì)做一些不同的事情，而總會(huì)有外界條件促使我們轉(zhuǎn)換到另外一種狀態(tài)，譬如鬧鐘叫醒我們了，下班時(shí)間到了等等。對于狀態(tài)的定義出發(fā)點(diǎn)不同，考慮的方向不同，或者會(huì)有些許細(xì)節(jié)上面的差異，但是大的狀態(tài)總是相同的。生活中的事物同樣遵循同樣的規(guī)律，譬如，用一個(gè)智能充電器給你的手機(jī)電池充電，剛開始，它是處于快速充電狀態(tài)，隨著電量的增加，電壓的升高，當(dāng)達(dá)到規(guī)定的電壓時(shí)候，它會(huì)轉(zhuǎn)換到恒壓充電。總而言之，細(xì)心觀察，你會(huì)發(fā)現(xiàn)生活中的總總都可以歸結(jié)為一個(gè)個(gè)的狀態(tài)，而狀態(tài)的變換或者轉(zhuǎn)移總是由某些條件引起同時(shí)伴隨著一些動(dòng)作的發(fā)生。我們的按鍵亦遵循同樣的規(guī)律，下面讓我們來簡單的描繪一下它的狀態(tài)流程轉(zhuǎn)移圖。

下面對上面的流程圖進(jìn)行簡要的分析。

首先按鍵程序進(jìn)入初始狀態(tài)S1，在這個(gè)狀態(tài)下，檢測按鍵是否按下，如果有按下，則進(jìn)入按鍵消抖狀態(tài)2，在下一次執(zhí)行按鍵程序時(shí)候，直接由按鍵消抖狀態(tài)進(jìn)入按鍵按下狀態(tài)3，在此狀態(tài)下檢測按鍵是否按下，如果沒有按鍵按下，則返回初始狀態(tài)S1，如果有則可以返回鍵值，同時(shí)進(jìn)入長按狀態(tài)S4，在長按狀態(tài)下每次進(jìn)入按鍵程序時(shí)候?qū)Π存I時(shí)間計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)值超過設(shè)定閾值時(shí)候，則表明長按事件發(fā)生，同時(shí)進(jìn)入按鍵連_發(fā)狀態(tài)S5。如果按鍵鍵值為空鍵，則返回按鍵釋放狀態(tài)S6，否則繼續(xù)停留在本狀態(tài)。在按鍵連_發(fā)狀態(tài)下，如果按鍵鍵值為空鍵則返回按鍵釋放狀態(tài)S6，如果按鍵時(shí)間計(jì)數(shù)超過連_發(fā)閾值，則返回連_發(fā)按鍵值，清零時(shí)間計(jì)數(shù)后繼續(xù)停留在本狀態(tài)。

看了這么多，也許你已經(jīng)有一個(gè)模糊的概念了，下面讓我們趁熱打鐵，一起來動(dòng)手編寫按鍵驅(qū)動(dòng)程序吧。

下面是我使用的硬件的連接圖。

硬件連接很簡單，四個(gè)獨(dú)立按鍵分別接在P3^0------P3^3四個(gè)I/O上面。

因?yàn)?1單片機(jī)I/O口內(nèi)部結(jié)構(gòu)的限制，在讀取外部引腳狀態(tài)的時(shí)候，需要向端口寫1.在51單片機(jī)復(fù)位后，不需要進(jìn)行此操作也可以進(jìn)行讀取外部引腳的操作。因此，在按鍵的端口沒有復(fù)用的情況下，可以省略此步驟。而對于其它一些真正雙向I/O口的單片機(jī)來說，將引腳設(shè)置成輸入狀態(tài)，是必不可少的一個(gè)步驟。

下面的程序代碼初始化引腳為輸入。
void KeyInit(void)
{
    io_key_1 = 1 ;
    io_key_2 = 1 ;
    io_key_3 = 1 ;
    io_key_4 = 1 ;            
}
根據(jù)按鍵硬件連接定義按鍵鍵值
#define KEY_VALUE_1              0x0e
#define KEY_VALUE_2              0x0d
#define KEY_VALUE_3                0x0b
#define KEY_VALUE_4                0x07
#define KEY_NULL                    0x0f
下面我們來編寫按鍵的硬件驅(qū)動(dòng)程序。
根據(jù)第一章所描述的按鍵檢測原理，我們可以很容易的得出如下的代碼：
static uint8 KeyScan(void)
{
    if(io_key_1 == 0)return KEY_VALUE_1 ;
    if(io_key_2 == 0)return KEY_VALUE_2 ;
    if(io_key_3 == 0)return KEY_VALUE_3 ;
    if(io_key_4 == 0)return KEY_VALUE_4 ;
    return KEY_NULL ;
}
其中io_key_1等是我們按鍵端口的定義，如下所示：
sbit io_key_1 = P3^0 ;
sbit io_key_2 = P3^1 ;
sbit io_key_3 = P3^2 ;
sbit io_key_4 = P3^3 ;

KeyScan()作為底層按鍵的驅(qū)動(dòng)程序，為上層按鍵掃描提供一個(gè)接口，這樣我們編寫的上層按鍵掃描函數(shù)可以幾乎不用修改就可以拿到我們的其它程序中去使用，使得程序復(fù)用性大大提高。同時(shí)，通過有意識(shí)的將與底層硬件連接緊密的程序和與硬件無關(guān)的代碼分開寫，使得程序結(jié)構(gòu)層次清晰，可移植性也更好。對于單片機(jī)類的程序而言，能夠做到函數(shù)級別的代碼重用已經(jīng)足夠了。

在編寫我們的上層按鍵掃描函數(shù)之前，需要先完成一些宏定義。
//定義長按鍵的TICK數(shù),以及連_發(fā)間隔的TICK數(shù)
#define KEY_LONG_PERIOD        100
#define KEY_CONTINUE_PERIOD    25

//定義按鍵返回值狀態(tài)(按下,長按,連_發(fā),釋放)
#define KEY_DOWN                0x80
#define KEY_LONG                    0x40
#define KEY_CONTINUE            0x20
#define KEY_UP                  0x10

//定義按鍵狀態(tài)
#define KEY_STATE_INIT            0
#define KEY_STATE_WOBBLE            1
#define KEY_STATE_PRESS            2
#define KEY_STATE_LONG            3
#define KEY_STATE_CONTINUE      4
#define KEY_STATE_RELEASE        5

接著我們開始編寫完整的上層按鍵掃描函數(shù)，按鍵的短按，長按，連按，釋放等等狀態(tài)的判斷均是在此函數(shù)中完成。對照狀態(tài)流程轉(zhuǎn)移圖，然后再看下面的函數(shù)代碼，可以更容易的去理解函數(shù)的執(zhí)行流程。完整的函數(shù)代碼如下：

void GetKey(uint8 *pKeyValue)
{
    static uint8 s_u8KeyState = KEY_STATE_INIT ;
    static uint8 s_u8KeyTimeCount = 0 ;
    static uint8 s_u8LastKey = KEY_NULL ;  //保存按鍵釋放時(shí)候的鍵值
    uint8 KeyTemp = KEY_NULL ;

    KeyTemp = KeyScan() ;        //獲取鍵值

    switch(s_u8KeyState)
    {
        case KEY_STATE_INIT :
                {
                    if(KEY_NULL != (KeyTemp))
                    {
                        s_u8KeyState = KEY_STATE_WOBBLE ;
                    }
                }
        break ;

        case KEY_STATE_WOBBLE :      //消抖
                {
                    s_u8KeyState = KEY_STATE_PRESS ;     
                }
        break ;

        case KEY_STATE_PRESS :
                {
                    if(KEY_NULL != (KeyTemp))
                    {
                        s_u8LastKey = KeyTemp ; //保存鍵值,以便在釋放按鍵狀態(tài)返回鍵值
                        KeyTemp |= KEY_DOWN ;  //按鍵按下
                        s_u8KeyState = KEY_STATE_LONG ;
                    }
                    else
                    {
                        s_u8KeyState = KEY_STATE_INIT ;
                    }
                }
        break ;

        case KEY_STATE_LONG :
                {
                    if(KEY_NULL != (KeyTemp))
                    {
                        if(++s_u8KeyTimeCount > KEY_LONG_PERIOD)
                        {
                            s_u8KeyTimeCount = 0 ;
                            KeyTemp |= KEY_LONG ;  //長按鍵事件發(fā)生
                            s_u8KeyState = KEY_STATE_CONTINUE ;
                        }
                    }
                    else
                    {
                        s_u8KeyState = KEY_STATE_RELEASE ;
                    }
                }
        break ;

        case KEY_STATE_CONTINUE :
                {
                    if(KEY_NULL != (KeyTemp))
                    {
                        if(++s_u8KeyTimeCount > KEY_CONTINUE_PERIOD)
                        {
                            s_u8KeyTimeCount = 0 ;
                            KeyTemp |= KEY_CONTINUE ;
                        }
                    }
                    else
                    {
                        s_u8KeyState = KEY_STATE_RELEASE ;
                    }
                }
        break ;

        case KEY_STATE_RELEASE :
                {
                    s_u8LastKey |= KEY_UP ;
                    KeyTemp = s_u8LastKey ;
                    s_u8KeyState = KEY_STATE_INIT ;
                }
        break ;

        default : break ;
    }
    *pKeyValue = KeyTemp ; //返回鍵值     
}

  關(guān)于這個(gè)函數(shù)內(nèi)部的細(xì)節(jié)我并不打算花過多筆墨去講解。對照著按鍵狀態(tài)流程轉(zhuǎn)移圖，然后去看程序代碼，你會(huì)發(fā)現(xiàn)其實(shí)思路非常清晰。最能讓人理解透徹的，莫非就是將整個(gè)程序自己看懂，然后想象為什么這個(gè)地方要這樣寫，抱著思考的態(tài)度去閱讀程序，你會(huì)發(fā)現(xiàn)自己的程序水平會(huì)慢慢的提高。所以我更希望的是你能夠認(rèn)認(rèn)真真的看完，然后思考。也許你會(huì)收獲更多。

不管怎么樣，這樣的一個(gè)程序已經(jīng)完成了本章開始時(shí)候要求的功能：按下，長按，連按，釋放。事實(shí)上，如果掌握了這種基于狀態(tài)轉(zhuǎn)移的思想，你會(huì)發(fā)現(xiàn)要求實(shí)現(xiàn)其它按鍵功能，譬如，多鍵按下，功能鍵等等，亦相當(dāng)簡單，在下一章，我們就去實(shí)現(xiàn)它。

在主程序中我編寫了這樣的一段代碼，來演示我實(shí)現(xiàn)的按鍵功能。
void main(void)
{     
    uint8 KeyValue = KEY_NULL;
    uint8 temp = 0 ;
      LED_CS11 = 1 ; //流水燈輸出允許
    LED_SEG = 0 ;
    LED_DIG = 0 ;
    Timer0Init() ;
    KeyInit() ;
    EA = 1 ;
    while(1)
    {
        Timer0MainLoop() ;
        KeyMainLoop(&KeyValue) ;
         
        if(KeyValue == (KEY_VALUE_1 | KEY_DOWN)) P0 = ~1 ;
        if(KeyValue == (KEY_VALUE_1 | KEY_LONG)) P0 = ~2 ;
        if(KeyValue == (KEY_VALUE_1 | KEY_CONTINUE)) { P0 ^= 0xf0;}
        if(KeyValue == (KEY_VALUE_1 | KEY_UP)) P0 = 0xa5 ;
    }

}
    按住第一個(gè)鍵，可以清晰的看到P0口所接的LED的狀態(tài)的變化。當(dāng)按鍵按下時(shí)候，第一個(gè)LED燈亮，等待2 S后第二個(gè)LED亮，第一個(gè)熄滅，表示長按事件發(fā)生。再過500 ms 第5~8個(gè)LED閃爍，表示連按事件發(fā)生。當(dāng)釋放按鍵時(shí)候，P0口所接的LED的狀態(tài)為：
滅亮滅亮亮滅亮滅，這也正是P0 = 0xa5這條語句的功能。

   數(shù)碼管在實(shí)際應(yīng)用中非常廣泛，尤其是在某些對成本有限制的場合。編寫一個(gè)好用的LED程序并不是那么的簡單。曾經(jīng)有人這樣說過，如果用數(shù)碼管和按鍵，做一個(gè)簡易的可以調(diào)整的時(shí)鐘出來，那么你的單片機(jī)就算入門了60%了。此話我深信不疑。我遇到過很多單片機(jī)的愛好者，他們問我說單片機(jī)我已經(jīng)掌握了，該如何進(jìn)一步的學(xué)習(xí)下去呢？我并不急于回答他們的問題，而是問他們：會(huì)編寫數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)程序了吧？“嗯”。會(huì)編寫按鍵程序了吧？“嗯”。好，我給你出一個(gè)小題目，你做一下。用按鍵和數(shù)碼管以及單片機(jī)定時(shí)器實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡易的可以調(diào)整的時(shí)鐘，要求如下：

8位數(shù)碼管顯示，顯示格式如下

時(shí)-分-秒

XX-XX-XX

要求：系統(tǒng)有四個(gè)按鍵，功能分別是 調(diào)整，加，減，確定。在按下調(diào)整鍵時(shí)候，顯示時(shí)的兩位數(shù)碼管以1 Hz 頻率閃爍。如果再次按下調(diào)整鍵，則分開始閃爍，時(shí)恢復(fù)正常顯示，依次循環(huán)，直到按下確定鍵，恢復(fù)正常的顯示。在數(shù)碼管閃爍的時(shí)候，按下加或者減鍵可以調(diào)整相應(yīng)的顯示內(nèi)容。按鍵支持短按，和長按，即短按時(shí)，修改的內(nèi)容每次增加一或者減小一，長按時(shí)候以一定速率連續(xù)增加或者減少。

結(jié)果很多人，很多愛好者一下子都理不清楚思路。其實(shí)問題的根源在于沒有以工程化的角度去思考程序的編寫。很多人在學(xué)習(xí)數(shù)碼管編程的時(shí)候，都是照著書上或者網(wǎng)上的例子來進(jìn)行試驗(yàn)。殊不知，這些例子代碼僅僅只是具有一個(gè)演示性的作用，拿到實(shí)際中是很難用的。舉一個(gè)簡單的例子。

下面這段程序是在網(wǎng)上隨便搜索到的：
while(1)  
{  
    for(num=0;num<9;num++)   
    {   
            P0=table[num];   
            P2=code[num] ;   
            delayms(2) ;     
    }  
}

看出什么問題來了沒有，如果沒有看出來請仔細(xì)想一下，如果還沒有想出來，請回過頭去，認(rèn)真再看一遍“學(xué)會(huì)釋放CPU”這一章的內(nèi)容。這個(gè)程序作為演示程序是沒有什么問題的，但是實(shí)際應(yīng)用的時(shí)候，數(shù)碼管顯示的內(nèi)容經(jīng)常變化，而且還有很多其它任務(wù)需要執(zhí)行，因此這樣的程序在實(shí)際中是根本就無法用的，更何況，它這里也調(diào)用了delayms(2)這個(gè)函數(shù)來延時(shí)2 ms這更是令我們深惡痛絕 。

本章的內(nèi)容正是探討如何解決多任務(wù)環(huán)境下(不帶OS)的數(shù)碼管程序設(shè)計(jì)的編寫問題。理解了其中的思想，無論要求我們顯示的形式怎么變化(如數(shù)碼管閃爍，移位等),我們都可以很方便的解決問題。

數(shù)碼管的顯示分為動(dòng)態(tài)顯示和靜態(tài)顯示兩種。靜態(tài)顯示是每一位數(shù)碼管都用一片獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)芯片進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。比較常見的有74LS164，74HC595等。利用這類芯片的好處就是可以級聯(lián)，留給單片機(jī)的接口只需要時(shí)鐘線，數(shù)據(jù)線，因此比較節(jié)省I/O口。如下圖所示：

利用74LS164級聯(lián)驅(qū)動(dòng)8個(gè)單獨(dú)的數(shù)碼管

靜態(tài)顯示的優(yōu)點(diǎn)是程序編寫簡單。但是由于涉及到的驅(qū)動(dòng)芯片數(shù)量比較多，同時(shí)考慮到PCB的布線等等因素，在低成本要求的開發(fā)環(huán)境下，單純的靜態(tài)驅(qū)動(dòng)并不合適。這個(gè)時(shí)候就可以考慮到動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)了。動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)的圖如下所示(以EE21開發(fā)板為例)

由上圖可以看出。8個(gè)數(shù)碼管的段碼由一個(gè)單獨(dú)的74HC573驅(qū)動(dòng)。同時(shí)每一個(gè)數(shù)碼管的公共端連接在另外一個(gè)74HC573的輸出上。當(dāng)送出第一位數(shù)碼管的段碼內(nèi)容時(shí)候，同時(shí)選通第一位數(shù)碼管的位選，此時(shí)，第一位數(shù)碼管就顯示出相應(yīng)的內(nèi)容了。一段時(shí)間之后，送出第二位數(shù)碼管段碼的內(nèi)容，選通第二位數(shù)碼管的位選，這時(shí)顯示的內(nèi)容就變成第二位數(shù)碼管的內(nèi)容了……依次循環(huán)下去，就可以看到了所有數(shù)碼管同時(shí)顯示了。事實(shí)上，任意時(shí)刻，只有一位數(shù)碼管是被點(diǎn)亮的。由于人眼的視覺暫留效應(yīng)以及數(shù)碼管的余輝效應(yīng)，當(dāng)數(shù)碼管掃描的頻率非常快的時(shí)候，人眼已經(jīng)無法分辨出數(shù)碼管的變化了，看起來就是同時(shí)點(diǎn)亮的。我們假設(shè)數(shù)碼管的掃描頻率為50 Hz, 則完成一輪掃描的時(shí)間就是1 / 50 = 20 ms 。我們的系統(tǒng)共有8位數(shù)碼管，則每一位數(shù)碼管在一輪掃描周期中點(diǎn)亮的時(shí)間為20 / 8 = 2.5 ms 。動(dòng)態(tài)掃描對時(shí)間要求有一點(diǎn)點(diǎn)嚴(yán)格，否則，就會(huì)有明顯的閃爍。

假設(shè)我們程序 中所有任務(wù)如下：

while(1)
{
    LedDisplay() ;    //數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描  
    ADProcess() ;    //AD采集處理   
    TimerProcess() ;  //時(shí)間相關(guān)處理   
    DataProcess() ;  //數(shù)據(jù)處理     
}

LedDisplay() 這個(gè)任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間，如同我們剛才計(jì)算的那樣，50 Hz頻率掃描，則該函數(shù)執(zhí)行的時(shí)間為20 ms 。 假設(shè)ADProcess()這個(gè)任務(wù)執(zhí)行的的時(shí)間為2 ms ，TimerProcess()這個(gè)函數(shù)執(zhí)行的時(shí)間為 1 ms ，DataProcess() 這個(gè)函數(shù)執(zhí)行的時(shí)間為10 ms 。 那么整個(gè)主函數(shù)執(zhí)行一遍的總時(shí)間為 20 + 2 + 1 + 10 = 33 ms 。即LedDisplay() 這個(gè)函數(shù)的掃描頻率已經(jīng)不為50 Hz 了，而是 1 / 33 = 30.3 Hz 。這個(gè)頻率數(shù)碼管已經(jīng)可以感覺到閃爍了，因此不符合我們的要求。為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況呢？ 我們剛才計(jì)算的50 Hz 是系統(tǒng)只有LedDisplay()這一個(gè)任務(wù)的時(shí)候得出來的結(jié)果。當(dāng)系統(tǒng)添加了其它任務(wù)后，當(dāng)然系統(tǒng)循環(huán)執(zhí)行一次的總時(shí)間就增加了。如何解決這種現(xiàn)象了，還是離不開我們第二章所講的那個(gè)思想。

系統(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)2.5 ms 的時(shí)標(biāo)消息。LedDisplay() , 每次接收到這個(gè)消息的時(shí)候, 掃描一位數(shù)碼管。這樣8個(gè)時(shí)標(biāo)消息過后，所有的數(shù)碼管就都被掃描一遍了。可能有朋友會(huì)有這樣的疑問：ADProcess() 以及 DataProcess() 等函數(shù)執(zhí)行的時(shí)間還是需要十幾ms 啊，在這十幾ms 的時(shí)間里，已經(jīng)產(chǎn)生好幾個(gè)2.5 ms的時(shí)標(biāo)消息了，這樣豈不是漏掉了掃描，顯示起來還是會(huì)閃爍。能夠想到這一點(diǎn)，很不錯(cuò)，這也就是為什么我們要學(xué)會(huì)釋放CPU的原因。對于ADProcess()，TimerProcess()，DataProcess()，等任務(wù)我們依舊要采取此方法對CPU進(jìn)行釋放，使其執(zhí)行的時(shí)間盡可能短暫，關(guān)于如何做到這一點(diǎn)，在以后的講解如何設(shè)計(jì)多任務(wù)程序設(shè)計(jì)的時(shí)候會(huì)講解到。

下面我們基于此思路開始編寫具體的程序。

首先編寫Timer.c文件。該文件中主要為系統(tǒng)提供時(shí)間相關(guān)的服務(wù)。必要的頭文件包含。

#include <reg52.h>

#include "MacroAndConst.h"

為了方便計(jì)算，我們?nèi)��?shù)碼管掃描一位的時(shí)間為2 ms。設(shè)置定時(shí)器0為2 ms中斷一次。同時(shí)聲明一個(gè)位變量，作為2 ms時(shí)標(biāo)消息的標(biāo)志。

bit g_bSystemTime2Ms = 0 ;              // 2msLED動(dòng)態(tài)掃描時(shí)標(biāo)消息   
初始化定時(shí)器0  
void Timer0Init(void)  
{
    TMOD &= 0xf0 ;   
    TMOD |= 0x01 ;      //定時(shí)器0工作方式1  
    TH0  =    0xf8 ;      //定時(shí)器初始值  
    TL0  =  0xcc ;   
    TR0  = 1 ;   
    ET0  = 1 ;   
}
在定時(shí)器0中斷處理程序中，設(shè)置時(shí)標(biāo)消息。
void Time0Isr(void) interrupt 1
{
    TH0  =    0xf8 ;            //定時(shí)器重新賦初值
    TL0  =  0xcc ;
    g_bSystemTime2Ms = 1 ;    //2MS時(shí)標(biāo)標(biāo)志位置位
}

然后我們開始編寫數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)掃描函數(shù)。

新建一個(gè)C源文件，并包含相應(yīng)的頭文件。

#include <reg52.h>
#include "MacroAndConst.h"
#include "Timer.h"

先開辟一個(gè)數(shù)碼管顯示的緩沖區(qū)。動(dòng)態(tài)掃描函數(shù)負(fù)責(zé)從這個(gè)緩沖區(qū)中取出數(shù)據(jù)，并掃描顯示。而其它函數(shù)則可以修改該緩沖區(qū)，從而改變顯示的內(nèi)容。
uint8 g_u8LedDisplayBuffer[8] = {0} ; //顯示緩沖區(qū)
然后定義共陽數(shù)碼管的段碼表以及相應(yīng)的硬件端口連接。
code uint8 g_u8LedDisplayCode[]=
{
    0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,
    0x80,0x90,0x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86,0x8E,
    0xbf, //'-'號(hào)代碼
} ;

sbit io_led_seg_cs = P1^4 ;
sbit io_led_bit_cs = P1^5 ;

#define LED_PORT P0

再分別編寫送數(shù)碼管段碼函數(shù)，以及位選通函數(shù)。
static void SendLedSegData(uint8 dat)
{
    LED_PORT      = dat ;     
    io_led_seg_cs = 1 ;        //開段碼鎖存,送段碼數(shù)據(jù)
    io_led_seg_cs = 0 ;
}

static void SendLedBitData(uint8 dat)
{
    uint8 temp ;
    temp = (0x01 << dat ) ;  //根據(jù)要選通的位計(jì)算出位碼
    LED_PORT      = temp ;
    io_led_bit_cs = 1 ;          //開位碼鎖存,送位碼數(shù)據(jù)     
    io_led_bit_cs = 0 ;         
}

下面的核心就是如何編寫動(dòng)態(tài)掃描函數(shù)了。
如下所示：


void LedDisplay(uint8 * pBuffer)
{
    static uint8 s_LedDisPos = 0 ;
    if(g_bSystemTime2Ms)
    {
        g_bSystemTime2Ms = 0 ;

        SendLedBitData(8) ;        //消隱，只需要設(shè)置位選不為0~7即可

        if(pBuffer[s_LedDisPos] == '-')      //顯示'-'號(hào)
        {
            SendLedSegData(g_u8LedDisplayCode[16]) ;            
        }
        else     
        {
            SendLedSegData(g_u8LedDisplayCode[pBuffer[s_LedDisPos]]) ;
        }

        SendLedBitData(s_LedDisPos);

        if(++s_LedDisPos > 7)
        {
            s_LedDisPos = 0 ;     
        }     
    }         
}

函數(shù)內(nèi)部定義一個(gè)靜態(tài)的變量s_LedDisPos，用來表示掃描數(shù)碼管的位置。每當(dāng)我們執(zhí)行該函數(shù)一次的時(shí)候，s_LedDisPos的值會(huì)自加1，表示下次掃描下一個(gè)數(shù)碼管。然后判斷g_bSystemTime2Ms時(shí)標(biāo)消息是否到了。如果到了，就開始執(zhí)行相關(guān)掃描，否則就直接跳出函數(shù)。SendLedBitData(8) ;的作用是消隱。因?yàn)槲覀兊南到y(tǒng)的段選和位選是共用P0口的。在送段碼之前，必須先關(guān)掉位選，否則，因?yàn)樯洗挝贿x是選通的，在送段碼的時(shí)候會(huì)造成相應(yīng)數(shù)碼管的點(diǎn)亮，盡管這個(gè)時(shí)間很短暫。但是因?yàn)槲覀兊臄?shù)碼管是不斷掃描的，所以看起來還是會(huì)有些微微亮。為了消除這種影響，就有必要再送段碼數(shù)據(jù)之前關(guān)掉位選。

if(pBuffer[s_LedDisPos] == '-')      //顯示'-'號(hào)這行語句是為了顯示’-’符號(hào)特意加上去的，大家可以看到在定義數(shù)碼管的段碼表的時(shí)候，我多加了一個(gè)字節(jié)的代碼0xbf：

code uint8 g_u8LedDisplayCode[]=
{
    0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,
    0x80,0x90,0x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86,0x8E,
    0xbf, //'-'號(hào)代碼
} ;

通過SendLedSegData(g_u8LedDisplayCode[pBuffer[s_LedDisPos]]) ;送出相應(yīng)的段碼數(shù)據(jù)后，然后通過SendLedBitData(s_LedDisPos);打開相應(yīng)的位選。這樣對應(yīng)的數(shù)碼管就被點(diǎn)亮了。
if(++s_LedDisPos > 7)
{
    s_LedDisPos = 0 ;     
}

然后s_LedDisPos自加1，以便下次執(zhí)行本函數(shù)時(shí)，掃描下一個(gè)數(shù)碼管。因?yàn)槲覀兊南到y(tǒng)共有8個(gè)數(shù)碼管，所以當(dāng)s_LedDisPos > 7后，要對其進(jìn)行清0 。否則，沒有任何一個(gè)數(shù)碼管被選中。這也是為什么我們可以用。

SendLedBitData(8) ;        //消隱，只需要設(shè)置位選不為0~7即可
對數(shù)碼管進(jìn)行消隱操作的原因。

下面我們來編寫相應(yīng)的主函數(shù)，并實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管上面類似時(shí)鐘的效果，如顯示10-20-30 ，即10點(diǎn)20分30秒。

Main.c
#include <reg52.h>
#include "MacroAndConst.h"
#include "Timer.h"
#include "Led7Seg.h"

sbit io_led = P1^6 ;

void main(void)
{
        io_led = 0 ;      //發(fā)光二極管與數(shù)碼管共用P0口,這里禁止掉發(fā)光二極管的鎖存輸出
        Timer0Init() ;
        g_u8LedDisplayBuffer[0] = 1 ;
        g_u8LedDisplayBuffer[1] = 0 ;
        g_u8LedDisplayBuffer[2] = '-' ;
        g_u8LedDisplayBuffer[3] = 2 ;
        g_u8LedDisplayBuffer[4] = 0 ;
        g_u8LedDisplayBuffer[5] = '-' ;
        g_u8LedDisplayBuffer[6] = 3 ;
        g_u8LedDisplayBuffer[7] = 0 ;
        EA = 1 ;
        while(1)
        {
            LedDisplay(g_u8LedDisplayBuffer) ;
        }
}

將整個(gè)工程進(jìn)行編譯，看看效果如何

動(dòng)起來，既然我們想要模擬一個(gè)時(shí)鐘，那么時(shí)鐘肯定是要走動(dòng)的，不然還稱為什么時(shí)鐘撒。下面我們在前面的基礎(chǔ)之上，添加一點(diǎn)相應(yīng)的代碼，讓我們這個(gè)時(shí)鐘走動(dòng)起來。

我們知道，之前我們以及設(shè)置了一個(gè)掃描數(shù)碼管用到的2 ms時(shí)標(biāo)。 如果我們再對這個(gè)時(shí)標(biāo)進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到500，即500 * 2 = 1000 ms 時(shí)候，即表示已經(jīng)逝去了1 S的時(shí)間。我們再根據(jù)這個(gè)1 S的時(shí)間更新顯示緩沖區(qū)即可。聽起來很簡單，讓我們實(shí)現(xiàn)它吧。

首先在Timer.c中聲明如下兩個(gè)變量：
bit g_bTime1S = 0 ;                      //時(shí)鐘1S時(shí)標(biāo)消息
static uint16 s_u16ClockTickCount = 0 ;  //對2 ms 時(shí)標(biāo)進(jìn)行計(jì)數(shù)
再在定時(shí)器中斷函數(shù)中添加如下代碼：
    if(++s_u16ClockTickCount == 500)
    {
        s_u16ClockTickCount = 0 ;
        g_bTime1S = 1 ;         
    }

從上面可以看出，s_u16ClockTickCount計(jì)數(shù)值達(dá)到500的時(shí)候，g_bTime1S時(shí)標(biāo)消息產(chǎn)生。然后我們根據(jù)這個(gè)時(shí)標(biāo)消息刷新數(shù)碼管顯示緩沖區(qū)：

void RunClock(void)
{
    if(g_bTime1S )
    {
        g_bTime1S = 0 ;
        if(++g_u8LedDisplayBuffer[7] == 10)
        {
            g_u8LedDisplayBuffer[7] = 0 ;
            if(++g_u8LedDisplayBuffer[6] == 6)
            {
                g_u8LedDisplayBuffer[6] = 0 ;
                if(++g_u8LedDisplayBuffer[4] == 10)
                {
                    g_u8LedDisplayBuffer[4]    = 0 ;
                    if(++g_u8LedDisplayBuffer[3] == 6)
                    {
                        g_u8LedDisplayBuffer[3] = 0 ;
                        if(    g_u8LedDisplayBuffer[0]<2)
                        {
                            if(++g_u8LedDisplayBuffer[1]==10)
                            {  
                                g_u8LedDisplayBuffer[1] = 0 ;
                                g_u8LedDisplayBuffer[0]++;
                            }   
                        }
                        else
                        {
                            if(++g_u8LedDisplayBuffer[1]==4)
                            {  
                                g_u8LedDisplayBuffer[1] = 0 ;
                                g_u8LedDisplayBuffer[0] = 0 ;
                            }   
                        }     
                    }
                }
            }

        }
    }         
}

這個(gè)函數(shù)的作用就是對每個(gè)數(shù)碼管緩沖位的值進(jìn)行判斷，判斷的標(biāo)準(zhǔn)就是我們熟知的24小時(shí)制。如秒的個(gè)位到了10 就清0，同時(shí)秒的十位加1….諸如此類，我就不一一詳述了。同時(shí)，我們再編寫一個(gè)時(shí)鐘初始值設(shè)置函數(shù)，這樣，可以很方便的在主程序開始的時(shí)候修改時(shí)鐘初始值。

void SetClock(uint8 nHour, uint8 nMinute, uint8 nSecond)
{
    g_u8LedDisplayBuffer[0] = nHour / 10 ;
    g_u8LedDisplayBuffer[1] = nHour % 10 ;
    g_u8LedDisplayBuffer[2] = '-' ;
    g_u8LedDisplayBuffer[3] = nMinute / 10 ;
    g_u8LedDisplayBuffer[4] = nMinute % 10 ;
    g_u8LedDisplayBuffer[5] = '-' ;
    g_u8LedDisplayBuffer[6] = nSecond / 10 ;
    g_u8LedDisplayBuffer[7] = nSecond % 10 ;            
}

然后修改下我們的主函數(shù)如下：
void main(void)
{
    io_led = 0 ;      //發(fā)光二極管與數(shù)碼管共用P0口,這里禁止掉發(fā)光二極管的鎖存輸出
    Timer0Init() ;
    SetClock(10,20,30) ;  //設(shè)置初始時(shí)間為10點(diǎn)20分30秒
    EA = 1 ;
    while(1)
    {
        LedDisplay(g_u8LedDisplayBuffer) ;
        RunClock();  
    }
}

編譯好之后，下載到我們的實(shí)驗(yàn)板上，怎么樣，一個(gè)簡單的時(shí)鐘就這樣誕生了。

至此，本章所訴就告一段落了。至于如何完成數(shù)碼管的閃爍顯示，就像本章開頭所說的那個(gè)數(shù)碼管時(shí)鐘的功能，就作為一個(gè)思考的問題留給大家思考吧。

同時(shí)整個(gè)LED篇就到此結(jié)束了，在以后的文章中，我們將開始學(xué)習(xí)如何編寫實(shí)用的按鍵掃描程序。

看著學(xué)習(xí)板上的LED按照我們的意愿開始閃爍起來，你心里是否高興了，我相信你會(huì)的。但是很快你就會(huì)感覺到太單調(diào)，總是同一個(gè)頻率在閃爍，總是同一個(gè)亮度在閃爍。如果要是能夠由暗逐漸變亮，然后再由亮變暗該多漂亮啊。嗯，想法不錯(cuò)，可以該從什么地方入手呢。

在開始我們的工程之前，首先來了解一個(gè)概念：PWM。

PWM(Pulse Width Modulation)是脈沖寬度調(diào)制的英文單詞的縮寫。下面這段話是通信百科中對其的定義：

脈沖寬度調(diào)制(PWM)是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。脈寬調(diào)制是開關(guān)型穩(wěn)壓電源中的術(shù)語。這是按穩(wěn)壓的控制方式分類的，除了PWM型，還有PFM型和PWM、PFM混合型。脈寬調(diào)制式開關(guān)型穩(wěn)壓電路是在控制電路輸出頻率不變的情況下，通過電壓反饋調(diào)整其占空比，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。

讀起來有點(diǎn)晦澀難懂。其實(shí)簡單的說來，PWM技術(shù)就是通過調(diào)整一個(gè)周期固定的方波的占空比，來調(diào)節(jié)輸出電壓的平均當(dāng)電壓，電流或者功率等被控量。我們可以用一個(gè)水龍頭來類比，把1S時(shí)間分成50等份，即每一個(gè)等份20MS。在這20MS時(shí)間里如果我們把水龍頭水閥一直打開，那么在這20MS里流過的水肯定是最多的，如果我們把水閥打開15MS，剩下的5MS關(guān)閉水閥，那么流出的水相比剛才20MS全開肯定要小的多。同樣的道理，我們可以通過控制20MS時(shí)間里水閥開啟的時(shí)間的長短來控制流過的水的多少。那么在1S內(nèi)平均流出的水流量也就可以被控制了。

當(dāng)我們調(diào)整PWM的占空比時(shí)，就會(huì)引起電壓或者電流的改變，LED的明暗狀態(tài)就會(huì)隨之發(fā)生相應(yīng)的變化，聽起來好像可以通過這種方法來實(shí)現(xiàn)我們想要的漸明漸暗的效果。讓我們來試一下吧。

大家都知道人眼有一個(gè)臨界頻率，當(dāng)LED的閃爍頻率達(dá)到一定的時(shí)候，人眼就分辨不出LED是否在閃爍了。就像我們平常看電視一樣，看起來畫面是連續(xù)的，實(shí)質(zhì)不是這個(gè)樣子，所有連續(xù)動(dòng)作都是一幀幀靜止的畫面在1S的時(shí)間里快速播放出來，譬如每秒24幀的速度播放，由于人眼的視覺暫留效應(yīng)，看起來畫面就是連續(xù)的了。同樣的道理，為了讓我們的LED在變化的過程中，我們感覺不到其在閃爍，可以將其閃爍的頻率定在50Hz以上。同時(shí)為了看起來明暗過渡的效果更加明顯，我們在這里定義其變化范圍為0~99（100等分）.即最亮的時(shí)候其灰度等級為99，為0的時(shí)候最暗，也就是熄滅了。

于是乎我們定義PWM的占空比上限為99, 下限定義為0
#define  LED_PWM_LIMIT_MAX    99
#define  LED_PWM_LIMIT_MIN      0

假定我們LED的閃爍頻率為50HZ，而亮度變化的范圍為0~99共100等分。則每一等分所占用的時(shí)間為 1/(50*100)  =  200us 即我們在改變LED的亮滅狀態(tài)時(shí)，應(yīng)該是在200us整數(shù)倍時(shí)刻時(shí)。在這里我們用單片機(jī)的定時(shí)器產(chǎn)生200us的中斷，同時(shí)每20MS調(diào)整一次LED的占空比。這樣在20MS * 100 = 2S的時(shí)間內(nèi)LED可以從暗逐漸變亮，在下一個(gè)2S內(nèi)可以從亮逐漸變暗，然后不斷循環(huán)。

由于大部分的內(nèi)容都可以在中斷中完成，因此，我們的大部分代碼都在Timer.c這個(gè)文件中編寫，主函數(shù)中除了初始化之外，就是一個(gè)空的死循環(huán)。

Timer.c內(nèi)容如下。
#include <reg52.h>
#include "MacroAndConst.h"

#define LED P0            //定義LED接口
#define LED_ON()      LED = 0x00 ;  //所有LED亮
#define LED_OFF()    LED = 0xff ;  //所有LED熄滅

#define  LED_PWM_LIMIT_MAX    99  
#define  LED_PWM_LIMIT_MIN      0

static uint8 s_u8TimeCounter = 0 ; //中斷計(jì)數(shù)
static uint8 s_u8LedDirection = 0 ; //LED方向控制 0 ：漸亮 1 ：漸滅
static int8  s_s8LedPWMCounter  = 0 ; //LED占空比
void Timer0Init(void)
{
    TMOD &= 0xf0 ;
    TMOD |= 0x01 ;     //定時(shí)器0工作方式1
    TH0  =     0xff ;     //定時(shí)器初始值(200us中斷一次)
    TL0  =  0x47 ;
    TR0  = 1 ;
    ET0  = 1 ;
}

void Time0Isr(void) interrupt 1
{      
    static int8 s_s8PWMCounter = 0  ;
    TH0  =     0xff ;           //定時(shí)器重新賦初值
    TL0  =  0x47 ;

    if(++s_u8TimeCounter >= 100) //每20MS調(diào)整一下LED的占空比
    {
        s_u8TimeCounter = 0 ;
        //如果是漸亮方向變化,則占空比遞增
         if((s_s8LedPWMCounter <= LED_PWM_LIMIT_MAX) &&(0 == s_u8LedDirection))
        {
            s_s8LedPWMCounter++  ;
            if(s_s8LedPWMCounter > LED_PWM_LIMIT_MAX)
            {
                s_u8LedDirection = 1 ;
                s_s8LedPWMCounter =  LED_PWM_LIMIT_MAX ;                 
            }            
        }
        //如果是漸暗方向變化,則占空比遞漸
                if((s_s8LedPWMCounter >= LED_PWM_LIMIT_MIN) &&(1 == s_u8LedDirection))
                                                                                                
        {
            s_s8LedPWMCounter-- ;
            if(s_s8LedPWMCounter < LED_PWM_LIMIT_MIN)
            {
                s_u8LedDirection = 0 ;
                s_s8LedPWMCounter =  LED_PWM_LIMIT_MIN ;                 
            }     
        }
        s_s8PWMCounter = s_s8LedPWMCounter ;  //獲取LED的占空比
    }

    if(s_s8PWMCounter > 0) //占空比大于0,則點(diǎn)亮LED,否則熄滅LED
    {
        LED_ON() ;
        s_s8PWMCounter-- ;
    }
    else
    {
        LED_OFF();     
    }

}

其實(shí)PWM技術(shù)在我們實(shí)際生活中應(yīng)用的非常多。比較典型的應(yīng)用就是控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，控制充電電流的大小，等等。而隨著技術(shù)的發(fā)展，也出現(xiàn)了其他類型的PWM技術(shù)，如相電壓PWM，線電壓PWM，SPWM等等，如果有興趣可以到網(wǎng)上去獲取相應(yīng)資料學(xué)習(xí)。關(guān)于漸明漸暗的燈就簡單的講到這里。

碰到一哥們號(hào)稱挺NB的嵌入軟件工程師，看了他的代碼后就歐拉，事情是在一個(gè)只有4K代碼的單片機(jī)接2個(gè)DS18B20測溫傳感器，都知道DS18B20輸出數(shù)據(jù)只要乘以0.0625就是測量的溫度值，這哥們說程序空間怎么也不夠，實(shí)際上程序只有簡單的采集兩個(gè)DS18B20的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成溫度值，之后在1602液晶上顯示，挺簡單個(gè)程序，怎么也想不通為什么程序空間不夠。只讀了一下代碼發(fā)現(xiàn)程序就沒動(dòng)腦子，真的用浮點(diǎn)庫把DS18B20數(shù)據(jù)直接乘以0.0625了，那程序不超才怪呢，稍微動(dòng)動(dòng)腦子也會(huì)知道0.0625不就是1/16嗎，把DS18B20的數(shù)據(jù)直接右移4位不就是了（當(dāng)然要注意符號(hào)），這右移程序可十分簡單還省空間，問題很好解決，空間自然也就夠了。

現(xiàn)在想來嵌入處理器確實(shí)是進(jìn)步了，程序空間是越來越大，數(shù)據(jù)RAM空間也越來越大，導(dǎo)致很多人在寫程序的時(shí)候真的是什么都不顧，借著C語言的靈活性真是縱橫馳騁，壓根也不講個(gè)程序效率和可靠性。正如前些日子見到一孩子用ARM cortex-m3處理器給人接活寫個(gè)便攜表的1024點(diǎn)FFT算法，本身12位的AD系統(tǒng)，這小家伙直接到網(wǎng)上下載了浮點(diǎn)的FFT算法代碼就給人加上了，結(jié)果整個(gè)程序死慢死慢的，人家用戶可不買單啊，這時(shí)要?jiǎng)觿?dòng)腦子把數(shù)據(jù)直接變成乘以某個(gè)數(shù)變成整數(shù)后用定點(diǎn)FFT處理，之后再把數(shù)據(jù)除一下不就行了。速度自然也快了，而且也能省下空間。實(shí)際當(dāng)中我們做嵌入軟件很多時(shí)候犯懶都忽視程序執(zhí)行效率問題，是都能實(shí)現(xiàn)功能，但有時(shí)候就是沒法談性能。我?guī)状闻龅竭@樣的工程師，直接把傳感器的信號(hào)放大后進(jìn)嵌入處理器的AD，也不看看AD數(shù)據(jù)是否穩(wěn)定有效，直接就進(jìn)行FFT運(yùn)算，那FFT結(jié)果真是熱鬧，不難看出混疊很嚴(yán)重，于是又機(jī)械地在FFT基礎(chǔ)上再去衍生算法，系統(tǒng)程序越做越大，速度越做越慢。實(shí)際上也很簡單的事，在傳感器放大信號(hào)進(jìn)AD之前來一級抗混疊濾波基本也就解決了，大有所謂嵌入軟件高手的概念是程序幾乎是萬能，實(shí)在解決不了就換大程序空間更高速的處理器，整個(gè)惡性循環(huán)。

經(jīng)常聽說現(xiàn)在流行低碳族，我想出色的嵌入軟件工程師最容易成為低碳一族，只要讓代碼高效那處理器頻率自然可以靈活降下來，自然耗電也就少了，二氧化碳排放也就少了。想想目前到處都是嵌入處理器，代碼條數(shù)看來也別有效果。

我們在入門階段，一般面對的設(shè)計(jì)都是單一的簡單的任務(wù)，流程圖可以如圖 1 所示，通常會(huì)用踏步循環(huán)延時(shí)來滿足任務(wù)需要。面對多任務(wù)，稍微復(fù)雜的程序設(shè)計(jì)，沿用圖 1 的思想，我們會(huì)做出如圖 2 所示的程序，在大循環(huán)體中不斷增加任務(wù)，通常還要用延時(shí)來滿足特定任務(wù)節(jié)拍，這種程序設(shè)計(jì)思想它有明顯的不足，主要是各個(gè)任務(wù)之間相互影響，增加新的任何之后，以前很好的運(yùn)行的任務(wù)有可能不正常，例如數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描，本來顯示效果很好的驅(qū)動(dòng)函數(shù)，在增加新的任務(wù)后出現(xiàn)閃爍，顯示效果變差了。

很明顯，初學(xué)者在設(shè)計(jì)程序時(shí)，需要從程序構(gòu)架思想上下功夫，在做了大量基本模塊練習(xí)之后，需要總結(jié)提煉自己的程序設(shè)計(jì)思路（程序架構(gòu)思想）。首先我們來理解“任務(wù)”，所謂任務(wù)，就是需要 CPU 周期“關(guān)照”的事件，絕大多數(shù)任務(wù)不需要 CPU 一直“關(guān)照” ，例如啟動(dòng) ADC 的啟動(dòng)讀取。甚至有些任務(wù)“害怕”CPU 一直“關(guān)照”例如 LCD 的刷新，因?yàn)?LCD 是顯示給人看的，并不需要高速刷新，即便是顯示的內(nèi)容在高速變化，也不需要高速刷新，道理是一樣的。這樣看來，讓CPU做簡單任務(wù)一定很浪費(fèi)，事實(shí)也是如此，絕大多數(shù)簡單任務(wù)，CPU都是在“空轉(zhuǎn)” （循環(huán)踏步延時(shí)） 。對任務(wù)總結(jié)還可以知道，很多任務(wù)需要 CPU 不斷“關(guān)照” ，其實(shí)這種“不斷”也是有極限的，比如數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描，能夠做到40Hz 就可以了，又如鍵盤掃描，能夠做到20Hz（經(jīng)驗(yàn)值），基本上也就不會(huì)丟有效按鍵鍵值了，再如LCD刷新，我覺得做到 10Hz 就可以了，等等。看來，絕大多數(shù)任務(wù)都是工作在低速頻度。而我們的CPU一旦運(yùn)行起來，速度又很快，CPU本身就是靠很快的速度執(zhí)行很簡單的指令來勝任復(fù)雜的任務(wù)（邏輯）的。如果有辦法把“快”的 CPU分成多個(gè)慢的CPU，然后給不同的任務(wù)分配不同速度的CPU，這種設(shè)想是不是很好呢！

確實(shí)很好，下面就看如何將“快”的CPU劃分成多個(gè)“慢”的 CPU。根據(jù)這種想法，我們需要合理分配CPU資源來“關(guān)照”不同的任務(wù)，最好能夠根據(jù)任務(wù)本身合理占用CPU資源，首先看如圖 3 所示的流程圖，各個(gè)任務(wù)流程獨(dú)立，各任務(wù)通過全局變量來交互信息，在流程中有一個(gè)重要的模塊“任務(wù)切換”，就是任務(wù)切換模塊實(shí)現(xiàn) CPU 合理分配，這個(gè)任務(wù)切換模塊是怎么實(shí)現(xiàn)的呢？

首先需要理解，CPU 一旦運(yùn)行起來，就無法停止（硬件支持時(shí)鐘停止的不在這里討論），誰能夠控制一批脫韁的馬呢？對了，有中斷，中斷能夠讓CPU回到特定的位置，設(shè)想，能不能用一個(gè)定時(shí)中斷，周期性的將 CPU這匹運(yùn)行著的脫韁的馬召喚回來，重新給它安排特定的任務(wù)，事實(shí)上，任務(wù)切換就是這樣實(shí)現(xiàn)的。

如圖 4A 所示，CPU 在空閑任務(wù)循環(huán)等待，定時(shí)中斷將 CPU 周期性喚回，根據(jù)任務(wù)設(shè)計(jì)了不同的響應(yīng)頻度，滿足條件的任務(wù)將獲得CPU資源，CPU為不同任務(wù)“關(guān)照”完成后，再次返回空閑任務(wù)，如此周而復(fù)始，對于各個(gè)任務(wù)而言，好像各自擁有一個(gè)獨(dú)立的CPU，各自獨(dú)立運(yùn)行。用這種思想構(gòu)建的程序框架，最大的好處是任務(wù)很容易裁剪，系統(tǒng)能夠做得很復(fù)雜。在充分考慮單片機(jī)中斷特性（在哪里中斷就返回到哪里）后，實(shí)際可行的任務(wù)切換如圖4B所示，定時(shí)中斷可能發(fā)生在任務(wù)調(diào)度，隨機(jī)任務(wù)執(zhí)行的任何時(shí)候，圖中最大的框框所示，不管中斷在何時(shí)發(fā)生，它都會(huì)正常返回，定時(shí)中斷所產(chǎn)生的影響只在任務(wù)調(diào)度模塊起作用，即依次讓不同的任務(wù)按不同的節(jié)拍就緒。任務(wù)調(diào)度會(huì)按一定的優(yōu)先級執(zhí)行就緒任務(wù)。總結(jié)不同的任務(wù)需要CPU關(guān)照的頻度，選擇最快的那個(gè)頻度來設(shè)定定時(shí)器中斷的節(jié)拍，一般選擇 200Hz，或者 100Hz 都可以。另外再給每個(gè)任務(wù)設(shè)定一個(gè)節(jié)拍控制計(jì)數(shù)器 C，也就是定時(shí)器每中斷多少次后執(zhí)行任務(wù)一次。例如取定時(shí)中斷節(jié)拍為 200Hz，給任務(wù)設(shè)定的 C=10，則任務(wù)執(zhí)行頻度為 200/10=20Hz，如果是數(shù)碼管掃描，按 40Hz 不閃爍規(guī)律，則任務(wù)節(jié)拍控制計(jì)數(shù)器 C=5 即可。在程序設(shè)計(jì)中，C 代表著任務(wù)運(yùn)行的節(jié)拍控制參數(shù)，我們習(xí)慣用 delay 來描述，不同的任務(wù)用task0，task1……來描述。

下面我們來用代碼實(shí)現(xiàn)以上多任務(wù)程序設(shè)計(jì)思想。首先是任務(wù)切換  
while(1)  
{  
if(task_delay[0]==0)   task0();  //task0就緒，  
if(task_delay[1]==0)   task1();  //task1就緒，  
……  
}

很顯然，執(zhí)行任務(wù)的條件是任務(wù)延時(shí)量task_delay=0，那么任務(wù)延時(shí)量誰來控制呢？定時(shí)器啊！定時(shí)器中斷對任務(wù)延時(shí)量減一直到歸零，標(biāo)志任務(wù)就緒。當(dāng)沒有任務(wù)就緒時(shí)，任務(wù)切換本身就是一個(gè)Idle 任務(wù)。  
void timer0(void) interrupt 1  
{  
if(task_delay[0]) task_delay[0]--;  
if(task_delay[1]) task_delay[1]--;  
……  
}

例如 timer0 的中斷節(jié)拍為 200Hz，task0_delay 初值為 10，則 task0()執(zhí)行頻度為200/10=20Hz。有了以上基礎(chǔ)，我們來設(shè)計(jì)一個(gè)簡單多任務(wù)程序，進(jìn)一步深入理解這種程序設(shè)計(jì)思想。任務(wù)要求：用單片機(jī)不同 IO 腳輸出 1Hz，5Hz，10Hz，20Hz 方波信號(hào)，這個(gè)程序很短，將直接給出。  
#include "reg51.h"  
#define TIME_PER_SEC 200    //定義任務(wù)時(shí)鐘頻率，200Hz  
#define CLOCK 22118400    //定義時(shí)鐘晶振，單位Hz   
#define MAX_TASK 4      //定義任務(wù)數(shù)量  
  
extern void task0(void);  //任務(wù)聲明  
extern void task1(void);  
extern void task2(void);  
extern void task3(void);  
  
sbit f1Hz  = P1^0;  //端口定義  
sbit f5Hz  = P1^1;  
sbit f10Hz = P1^2;  
sbit f20Hz = P1^3;  
  
unsigned char task_delay[4];  //任務(wù)延時(shí)變量定義  
  
//定時(shí)器0初始化  
void timer0_init(void)  
{  
    unsigned char i;  
   for(i=0;i<MAX_TASK;i++) task_delay[ i]=0;  //任務(wù)延時(shí)量清零  
    TMOD = (TMOD & 0XF0) | 0X01;        //定時(shí)器 0工作在模式 1， 16Bit定時(shí)器模式   
    TH0 = 255-CLOCK/TIME_PER_SEC/12/256;   
  TL0 = 255-CLOCK/TIME_PER_SEC/12%256;   
   TR0 =1;   
ET0 =1;         //開啟定時(shí)器和中斷  
}  
  
// 系統(tǒng) OS定時(shí)中斷服務(wù)  
void timer0(void) interrupt 1  
{  
    unsigned char i;  
    TH0 = 255-CLOCK/TIME_PER_SEC/12/256;  
    TL0 = 255-CLOCK/TIME_PER_SEC/12%256;         
    for(i=0;i<MAX_TASK;i++) if(task_delay[ i]) task_delay[ i]--;   
//每節(jié)拍對任務(wù)延時(shí)變量減1 ，減至 0  后，任務(wù)就緒。   
}   
  
/*main主函數(shù)*/  
void main(void)  
{  
    timer0_init();  
    EA=1;//開總中斷     
   while(1)  
   {   
     if(task_delay[0]==0) {task0(); task_delay[0] = TIME_PER_SEC/ 2;}  
  //要產(chǎn)生 1hz 信號(hào)，翻轉(zhuǎn)周期就是 2Hz，以下同  
  if(task_delay[1]==0) {task1(); task_delay[1] = TIME_PER_SEC/10;}  
  //要產(chǎn)生 5hz 信號(hào)，翻轉(zhuǎn)周期就是 10Hz，以下同  
  if(task_delay[2]==0) {task2(); task_delay[2] = TIME_PER_SEC/20;}  
  if(task_delay[3]==0) {task3(); task_delay[3] = TIME_PER_SEC/40;}      
   }  
}  
  
void task0(void)  
{     
    f1Hz = !f1Hz;   
}  
  
void task1(void)  
{     
    f5Hz = !f5Hz;   
}  
  
void task2(void)  
{     
    f10Hz = !f10Hz;   
}  
  
void task3(void)  
{     
    f20Hz = !f20Hz;   
}  
仿真效果如圖5 所示。

圖 5  仿真波形圖

同樣的程序，同學(xué)們可以考慮用圖 2 所示的思想設(shè)計(jì)，看看容易不容易，如果你的程序?qū)崿F(xiàn)了相同的功能，如果我改變要求，改變信號(hào)的頻率，你的程序容易修改嗎？ 要進(jìn)一步完善這種程序設(shè)計(jì)思想，有幾個(gè)問題還需要考慮：

對任務(wù)本身有什么要求？

不同任務(wù)之間有沒有優(yōu)先級？（不同的事情總有個(gè)輕重緩急吧！）

任務(wù)間如何延時(shí)？

……

為了回答這些問題，下面我們來分析 CPU的運(yùn)行情況。

CPU運(yùn)行情況如圖 6 所示，黑色區(qū)域表示 CPU進(jìn)程，系統(tǒng)啟動(dòng)后， CPU將無休止的運(yùn)行，CPU資源將如何分配呢？程序首先進(jìn)入“任務(wù)切換”進(jìn)程，如果當(dāng)前沒有任務(wù)就緒，就在任務(wù)切換進(jìn)程循環(huán)（也可以理解為空閑進(jìn)程），定時(shí)中斷將 CPU 當(dāng)前進(jìn)程打斷，在定時(shí)中斷進(jìn)程可能讓某些任務(wù)就緒，中斷返回任務(wù)切換進(jìn)程，很快會(huì)進(jìn)入就緒任務(wù) 0，CPU“關(guān)照”完任務(wù) 0，再次回到任務(wù)切換進(jìn)程，如果還有其它任務(wù)就緒，還會(huì)再次進(jìn)入其它任務(wù)，沒有任務(wù)就循環(huán)等待，定時(shí)中斷會(huì)不斷讓新的任務(wù)就緒，CPU 也會(huì)不斷進(jìn)入任務(wù)“關(guān)照” 。這樣不同的任務(wù)就會(huì)獲得不同的CPU資源，每一個(gè)任務(wù)都像是擁有一個(gè)獨(dú)立的CPU 為之服務(wù)。從這種進(jìn)程切換我們可以看出，在定時(shí)中斷和任務(wù)切換過程中，額外的占用了一些 CPU資源， 這就是定時(shí)中斷頻度不宜太快， 否則將大大降低CPU的有效資源率， 當(dāng)然太慢也不行。另外就是 CPU每次關(guān)照任務(wù)的時(shí)間不能太長，如果超過一個(gè)中斷周期，就會(huì)影響到其它任務(wù)的實(shí)時(shí)性。所謂的實(shí)時(shí)性就是按定時(shí)中斷設(shè)定的節(jié)拍，準(zhǔn)時(shí)得到CPU關(guān)照。這樣，每一個(gè)子任務(wù)就必須簡單，每次“關(guān)照”時(shí)間最好不要超過定時(shí)中斷節(jié)拍周期（5ms 或 10ms，初學(xué)者要對 ms 有一個(gè)概念，機(jī)器周期為 us 級的單片機(jī)，1ms 可以執(zhí)行上千條指令，對于像數(shù)碼管掃描，鍵盤掃描，LCD顯示等常規(guī)任務(wù)都是綽綽有余的，只是遇到大型計(jì)算，數(shù)據(jù)排序就顯得短了）

關(guān)于任務(wù)優(yōu)先級的問題：一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，多個(gè)任務(wù)之間總有“輕重緩急”之區(qū)別，那些需要嚴(yán)格實(shí)時(shí)的任務(wù)通常用中斷實(shí)現(xiàn)，中斷能夠保證第一時(shí)間相應(yīng)，我們這里討論的不是那種實(shí)時(shí)概念，是指在最大允許時(shí)差內(nèi)能夠得到 CPU“關(guān)照” ，例如鍵盤掃描，為了保證較好的操作效果，快的/慢的/長的/短的（不同人按鍵不一樣）都能夠正確識(shí)別，這就要保證足夠的掃描速度，這種掃描速度對不同的按鍵最好均等，如果我們按 50Hz 來設(shè)計(jì)，那么就要保證鍵盤掃描速度在任何情況下都能夠做到 50Hz 掃描頻度，不會(huì)因?yàn)槟硞�(gè)新任務(wù)的開啟而被破壞，如果確實(shí)有新的任務(wù)有可能破壞這個(gè) 50Hz 掃描頻度，我們就應(yīng)該在優(yōu)先級安排上讓鍵盤掃描優(yōu)先級高于那個(gè)可能影響鍵盤掃描的任務(wù)。這里體現(xiàn)的就是當(dāng)同時(shí)多個(gè)任務(wù)就緒時(shí)， 最先執(zhí)行哪個(gè)的問題，任務(wù)調(diào)度時(shí)要優(yōu)先執(zhí)行級別高的任務(wù)。關(guān)于“長”任務(wù)的問題：有些任務(wù)雖然很獨(dú)立，但完成一次任務(wù)執(zhí)行需要很長時(shí)間，例如 DS18B20，從復(fù)位初始化到讀回溫度值，最長接近 1s，這主要是 DS18B20 溫度傳感器完成一次溫度轉(zhuǎn)換需要500 到 750ms，這個(gè)時(shí)間對 CPU 而言，簡直是太長了，就像一件事情需要我們?nèi)说却?10 年一樣，顯然這樣的任務(wù)是其它任務(wù)所耽擱不起的。像類似 DS18B20 這樣的器件（不少 ADC 也是這樣） ，怎么設(shè)計(jì)任務(wù)體解決“長”的問題。進(jìn)一步研究這些器件發(fā)現(xiàn)，真正需要CPU“關(guān)照”它們的時(shí)間并不長，關(guān)鍵是等待結(jié)果要很長時(shí)間。解決的辦法就是把類似的器件驅(qū)動(dòng)分成多個(gè)段：初始化段、啟動(dòng)段、讀結(jié)果段，而在需要花長時(shí)間等待時(shí)間段，不要 CPU關(guān)照，允許 CPU去關(guān)照其它任務(wù)。

將一個(gè)任務(wù)分成若干段，確保每段需要CPU 關(guān)照時(shí)長小于定時(shí)器中斷節(jié)拍長，這樣CPU在處理這些長任務(wù)時(shí)，就不會(huì)影響到其它任務(wù)的執(zhí)行。

正是基于以上程序設(shè)計(jì)思想，總結(jié)完善后提出一種耗費(fèi)資源特別少并且不使用堆棧的多線程操作系統(tǒng)，這個(gè)操作系統(tǒng)以純C語言實(shí)現(xiàn)，無硬件依賴性，需要單片機(jī)的資源極少。起名為 Easy51RTOS，特別適合初學(xué)者學(xué)習(xí)使用。有任務(wù)優(yōu)先級，通過技巧可以任務(wù)間延時(shí)，缺點(diǎn)是高優(yōu)先級任務(wù)不具有搶占功能，一個(gè)具有搶占功能的操作系統(tǒng)，一定要涉及到現(xiàn)場保護(hù)與恢復(fù)，需要更多的 RAM 資源，涉及到堆棧知識(shí)，文件系統(tǒng)將很復(fù)雜，初學(xué)者學(xué)習(xí)難度大。

為了便于初學(xué)者學(xué)習(xí)，將代碼文件壓縮至 4 個(gè)文件。  
Easy51RTOS.Uv2 Keil工程文件，KEIL用戶很熟悉的  
main.c    main函數(shù)和用戶任務(wù) task 函數(shù)文件  
os_c.c    Easy51RTOS相關(guān)函數(shù)文件  
os_cfg.h    Easy51RTOS相關(guān)配置參數(shù)頭文件  
文件解讀如下：  


  
仿真圖如圖8 所示  

主程序巧妙實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級設(shè)定：  
for(i=0;i<MAX_TASK;i++)   
  if (task_delay[ i]==0) {run(task[ i]); break;}  //就緒任務(wù)調(diào)度

這里的 break 將跳出 for 循環(huán)，使得每次重新任務(wù)調(diào)度總是從 task0 開始，就意味著優(yōu)先級高的任務(wù)就緒會(huì)先執(zhí)行。這樣task0具有最高優(yōu)先級，task1、task2、task3優(yōu)先級依次降低。特別是 void task3(void)用 switch(state)狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)了任務(wù)分段，這也是任務(wù)內(nèi)系統(tǒng)延時(shí)的一種方法。

今天我把咱們常用的傳感器DS1320 DS18B20給大家介紹下。

對于市面上的大多數(shù)51單片機(jī)開發(fā)板來說。ds1302和ds18b20應(yīng)該是比較常見的兩種外圍芯片。ds1302是具有SPI總線接口的時(shí)鐘芯片。ds18b20則是具有單總線接口的數(shù)字溫度傳感器。下面讓我們分別來認(rèn)識(shí)并學(xué)會(huì)應(yīng)用這兩種芯片。

首先依舊是看DS1302的datasheet中的相關(guān)介紹。

上面是它的一些基本的應(yīng)用介紹。  
下面是它的引腳的描述。

下面是DS1302的時(shí)鐘寄存器。我們要讀取的時(shí)間數(shù)據(jù)就是從下面這些數(shù)據(jù)寄存器中讀取出來的。當(dāng)我們要想調(diào)整時(shí)間時(shí)，可以把時(shí)間數(shù)據(jù)寫入到相應(yīng)的寄存器中就可以了。

這是DS1302內(nèi)部的31個(gè)RAM寄存器。在某些應(yīng)用場合我們可以應(yīng)用到。如我們想要做一個(gè)帶定時(shí)功能的鬧鐘。則可以把鬧鐘的時(shí)間寫入到31個(gè)RAM寄存器中的任意幾個(gè)。當(dāng)單片機(jī)掉電時(shí)，只要我們的DS1302的備用電池還能工作，那么保存在其中的鬧鐘數(shù)據(jù)就不會(huì)丟失~~

由于對于這些器件的操作基本上按照數(shù)據(jù)手冊上面提供的時(shí)序圖和相關(guān)命令字來進(jìn)行操作就可以了。因此在我們應(yīng)用這些器件的時(shí)候一定要對照著手冊上面的要求來進(jìn)行操作。如果覺得還不夠放心的話。可以到網(wǎng)上下載一些參考程序。對著手冊看別人的程序，看別人的思路是怎么樣的。

DS1302和單片機(jī)的連接很簡單。只需一根復(fù)位線，一根時(shí)鐘線，一根數(shù)據(jù)線即可。同時(shí)它本身還需要接一個(gè)32.768KHz的晶振來提供時(shí)鐘源。對于晶振的兩端可以分別接一個(gè)6PF左右的電容以提高晶振的精確度。同時(shí)可以在第8腳接上一個(gè)3.6V的可充電的電池。當(dāng)系統(tǒng)正常工作時(shí)可以對電池進(jìn)行涓流充電。當(dāng)系統(tǒng)掉電時(shí)，DS1302由這個(gè)電池提供的能量繼續(xù)工作。

下面讓我們來驅(qū)動(dòng)它。  

有了上面的這些函數(shù)我們就可以對DS1302進(jìn)行操作了。當(dāng)我們想要獲取當(dāng)前時(shí)間時(shí)，只需要調(diào)用v_ClockUpdata_f( void )這個(gè)函數(shù)即可。讀取到的時(shí)間數(shù)據(jù)保存在CurrentTime這個(gè)結(jié)構(gòu)體中。至于如何把時(shí)間數(shù)據(jù)在數(shù)碼管或者是液晶屏上顯示出來我相信大家應(yīng)該都會(huì)了吧^_^.

看看顯示效果如何~~

下面再讓我們看看DS18B20吧。

DS18B20是單總線的數(shù)字溫度傳感器。其與單片機(jī)的接口只需要一根數(shù)據(jù)線即可。當(dāng)然連線簡單意味著軟件處理上可能要麻煩一點(diǎn)。下面來看看它的優(yōu)點(diǎn)：

看看它的靚照。外形和我們常用的三極管沒有什么兩樣哦。

DS18B20的內(nèi)部存儲(chǔ)器分為以下幾部分

ROM:存放該器件的編碼。前8位為單線系列的編碼(DS18B20的編碼是19H)后面48位為芯片的唯一序列號(hào)。在出場的時(shí)候就已經(jīng)設(shè)置好，用戶無法更改。最后8位是以上56位的CRC碼。

RAM：DS18B20的內(nèi)部暫存器共9個(gè)字節(jié)。其中第一個(gè)和第二個(gè)字節(jié)存放轉(zhuǎn)換后的溫度值。第二個(gè)和第三個(gè)字節(jié)分別存放高溫和低溫告警值。(可以用RAM指令將其拷貝到EEPROM中)第四個(gè)字節(jié)為配置寄存器。第5~7個(gè)字節(jié)保留。第9個(gè)字節(jié)為前8個(gè)字節(jié)的CRC碼。

DS18B20的溫度存放如上圖所示。其中S位符號(hào)位。當(dāng)溫度值為負(fù)值時(shí)，S = 1 ，反之則S = 0 。我們把得到的溫度數(shù)據(jù)乘上對應(yīng)的分辨率即可以得到轉(zhuǎn)換后的溫度值。

DS18B20的通訊協(xié)議：

在對DS18B20進(jìn)行讀寫編程時(shí)，必須嚴(yán)格保證讀寫的時(shí)序。否則將無法讀取測溫結(jié)果。根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，主機(jī)控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過3個(gè)步驟:每一次讀寫之前都要對DS18B20進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令。這樣才能對DS18B20進(jìn)行預(yù)定的操作。復(fù)位要求主機(jī)將數(shù)據(jù)線下拉500us，然后釋放，DS18B20收到信號(hào)后等待16~160us然后發(fā)出60~240us的存在低脈沖，主機(jī)收到此信號(hào)表示復(fù)位成功。

上圖即DS18B20的復(fù)位時(shí)序圖。

下面是讀操作的時(shí)序圖

這是寫操作的時(shí)序圖

下面讓我們來看看它的驅(qū)動(dòng)程序如何寫吧。  

如果想獲取當(dāng)前的溫度數(shù)據(jù)，在主函數(shù)中調(diào)用v_TemperatureUpdate_f( void )就可以了。溫度數(shù)據(jù)就保存到Temperature中去了。至于如何顯示，就不用多說了吧~@_@~  。

時(shí)間和溫度一起顯示出來看看

OK,至此ds18b20和ds1302的應(yīng)用告一段落。如果有不懂的，記得多看datasheet,多交流。