精妙的單片機非阻塞延時(shí)程序設計

　　對于每個(gè)單片機愛(ài)好者及工程開(kāi)發(fā)設計人員，在剛接觸單片機的那最初的青蔥歲月里，都有過(guò)點(diǎn)亮跑馬燈的經(jīng)歷。從看到那一排排小燈按著(zhù)我們的想法在跳動(dòng)時(shí)激動(dòng)心情。到隨著(zhù)經(jīng)驗越多，越來(lái)又會(huì )感覺(jué)到這個(gè)小燈是個(gè)好東西，尤其是在調試資源有限的環(huán)境中，有時(shí)會(huì )幫上大忙。

　　但對于絕大多數人，我們在最最初讓燈閃爍起來(lái)時(shí)大約都會(huì )用到阻塞延時(shí)實(shí)現，會(huì )像如下代碼的樣子： 

　　然后，在我們接觸到定時(shí)器，我們會(huì )發(fā)現，原來(lái)用定時(shí)中斷來(lái)處理會(huì )更好。比如我們可以500ms中斷一次，讓燈亮或滅，其余的時(shí)間系統還可以做非常之多的事情，效率一下提升了很多。

　　這時(shí)我們就會(huì )慢慢意識到，第一種(阻塞延時(shí))方法效率很低，讓芯片在那兒空運行幾百毫米，什么也不做，真是莫大的浪費，尤其在芯片頻率較高，任務(wù)又很多時(shí)，這樣做就像在平坦寬闊的高速公路上挖了一大坑，出現事故可想而知。

　　但一個(gè)單片機中的定時(shí)器畢竟有限，如果我需要幾十個(gè)或者更多不同時(shí)間的定時(shí)中斷，每一個(gè)時(shí)間到都完成不同的處理動(dòng)作，如何去做呢。一般我們會(huì )想到在一個(gè)定時(shí)中斷函數中再定義static 變量繼續定時(shí)，到了所需時(shí)間，做不同的動(dòng)作。而這樣又會(huì )導致在一個(gè)中斷里做了很多不同的事情，會(huì )搶占主輪詢(xún)更多時(shí)間，有時(shí)甚至喧賓奪主，并也不是很如的思維邏輯。

　　那么有沒(méi)有更好的方法來(lái)實(shí)現呢，答案是肯定的。下面介紹我在一個(gè)項目中偶遇，一個(gè)精妙設計的非阻塞定時(shí)延時(shí)軟件的設計(此設計主要針對于無(wú)操作系統的裸機程序)。

　　在上篇文章中有對systick的介紹，比如我要設置其10ms中斷一次，如何實(shí)現呢?

　　也很簡(jiǎn)單，只需調用core_cm3.h文件中 SysTick_Config函數 ，當系統時(shí)鐘為72MHZ，則設置成如下即可SysTick_Config(720000); (遞減計數720000次后中斷一次) 。此時(shí)SysTick_Handler中斷函數就會(huì )10ms進(jìn)入一次;

　　任務(wù)定時(shí)用軟件是如何設計的呢 ?

　　且先看其數據結構，這也是精妙所在之處，在此作自頂向下的介紹：

　　其定義結構體類(lèi)型如： 

　　其中Char_Field 為一聯(lián)合體，設計如下：　 

　　而它內部的Timer_Bit是一個(gè)可按位訪(fǎng)問(wèn)的結構體： 

　　此聯(lián)合體的這樣設計的目的將在后面的代碼中體現出來(lái)。

　　如此結構體的設計就完成了。

　　然后我們定義的一全局變量，Timer_Struct gTimer;

　　并在頭文件中宏定義如下： 

　　另外為了后面程序清晰，再定義一狀態(tài)指示： 

　　至此，準備工作就完成了。下面我們就開(kāi)始大顯神通了!

　　首先，10ms定時(shí)中斷處理函數如，可以看出，每到達10ms 將把bTemp10Msec置1，每50ms 將把bTemp50Msec置1，每100ms 將把bTemp100Msec置1，每1s 將把bTemp1Sec置1，

　　而這又有什么用呢 ?

　　這時(shí)，我們需在主輪詢(xún)while(1)內最開(kāi)始調用一個(gè)定時(shí)處理函數如下：

　　此函數開(kāi)頭與結尾兩句： 

　　就分別巧妙的實(shí)現了bSystemXXX (低4位) 和 bTempXXX(高4位)的清零工作，不用再等定時(shí)到達后還需手動(dòng)把計數值清零。此處清零工作用到了聯(lián)合體中的變量共用一個(gè)起始存儲空間的特性。

　　但要保證while(1)輪詢(xún)時(shí)間要遠小于10ms，否則將導致定時(shí)延時(shí)不準確。這樣，在每輪詢(xún)一次，就先把bSystemXXX ，再根據bTempXXX判斷是否時(shí)間到達，并把對應的bSystemXXX 置1，而后面所有的任務(wù)就都可以通過(guò)bSystemXXX來(lái)進(jìn)行定時(shí)延時(shí)，在最后函數退出時(shí)，又會(huì )把bTempXXX清零，為下一次時(shí)間到達后查詢(xún)判斷作好了準備。

　　說(shuō)了這么多，舉例說(shuō)明一下如何應用：

　　以上示例四個(gè)任務(wù)進(jìn)程，

　　在主輪詢(xún)里可進(jìn)行如下處理：

　　這樣，就可以輕松且清晰實(shí)現了多個(gè)任務(wù)，不同時(shí)間內處理不同事件。(但注意，每個(gè)任務(wù)處理中不要有阻塞延時(shí)，也不要處理過(guò)多的事情，以致處理時(shí)間較長(cháng)?？稍O計成狀態(tài)機來(lái)處理不同任務(wù)。)