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標題: 一種基于系統節拍時間的單片機程序設計模式（思想的提出 -01） [打印本頁]

作者: 水漫金山2017 時間: 2019-12-2 16:58
標題: 一種基于系統節拍時間的單片機程序設計模式（思想的提出 -01）
本帖最后由水漫金山2017 于 2019-12-3 09:00 編輯

單片機又稱微控制器，其工作原理與PC機相似，也就是存儲程序和程序控制的工作方式。這里的程序有可能是匯編語言也有可能是C語言，但這里我們即將要討論的不是用哪種語言編寫程序的問題。我想和大家討論的是一種程序設計模式，也就是討論一下單片機程序設計中的一種比較通用，合理的方法。當然了，這里還是以C語言程序設計作為例程。我們都知道，從微觀上來講，CPU只能一條條的執行指令。（這里為方便討論問題，有可能不區分指令和程序）。也就是說,在微觀上來講，CPU在某一個時刻，只能執行一個指令動作，這是我們要明白的第一點。第二點，我們還要知道單片機中還有一個特別好的運行機制，那就是中斷。中斷可以讓任勞任怨的CPU專注于眼前的事情，而不必時刻“擔心”著“突然事件”。待到“突然事件”發生，CPU再轉頭去處理。還有一點，我們要明白，那就是單片機的主頻越高，指令執行的越快。（當然了，頻率高帶來的附作用，也不是我們這篇文章要討論的）。知道了以上三點，我們現在就開始有關文章主題的討論。
平時生活中，我們經常用快慢這兩個字。比如說，這個人做事真快，吃飯也快，寫程序也快，總之吃喝拉撒，衣食住行都快。那么一個人做事快，有什么好處呢？很明顯，節約時間，能處理更多的事情，看起來像是很多事情同時做了一樣。慢，則一切相反。對單片機這種MHZ頻率的機器來講，實現”看起來像”同時處理更多的事情更是不在話下。這也是單片機程序能并發的物質基礎之一。單片機雖然快，但我們也不能隨隨便便把所有任務都直接丟給單片機去處理，那樣會出問題的。比如，我們在剛一接觸單片機程序設計時，會這樣寫程序：//主程序：                               //中斷服務程序
void main()                               void ISR(void)
{                                              {
   //初始化單片機系統                Task1();
                                                Task2();
      Inital()                               Task3();
                                             }
   //超級循環
   while(1)
   {
         Task1();
         Task2();
         Task3();
   }
}
這樣寫單片機程序會因為一個任務的“阻塞”而耽誤其他程序的實時響應。比如，Task1,是一個按鍵掃描程序，其中有大概10ms的消抖時間，如果我們在程序中直接寫一個delay_10ms()程序，那么Task2和Task3勢必會因為這個延時而耽誤運行。所以，為了解決類似這樣的沖突，我們提出了一種單片機程序設計模式，一種基于系統節拍時間的程序設計模式。這種設計模式的思想是，在一個系統節拍時間到來，只運行其中一任務（注意，一定是一個任務）。所謂節拍時間是單片機系統提供給每一個任務的運行時間。在實際應用中，其實每個任務的最低響應時間要求可以是不同的，比如，按鍵可以10 - 20ms掃描一次，動態掃描的LED，總的刷新周期不超過20ms,人眼還是可以接受的，再比如，溫度數據采集甚至可以500ms一次，正因為這些差異我們可以實現單片機程序的“并發執行“。

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