高效使用單片機放棄程序中延時(shí)函數

比如有很多個(gè)鍵盤(pán)、LED點(diǎn)陣、數碼管等，它們都需要實(shí)時(shí)響應，很容造成編程困難、響應遲鈍，其實(shí)只要把延時(shí)的時(shí)間回收，處理這些就非常從容了。

可能還有人會(huì )說(shuō)，有些項目用不了這么苛刻的時(shí)間，你回收的時(shí)間用不了，要那么多干嘛?

其實(shí)這時(shí)，你就可以用死循環(huán)掃描事件，可以實(shí)時(shí)響應。你的系統跟原來(lái)空循環(huán)延時(shí)比，實(shí)時(shí)性要高了不知多少倍。2、變異的協(xié)作式內核

先說(shuō)說(shuō)嵌入式操作系統的內核，簡(jiǎn)單的說(shuō)，它就是個(gè)任務(wù)調度器，讓多個(gè)任務(wù)在同一個(gè)CPU上同時(shí)執行，所謂同時(shí)也是相對的，無(wú)非就第一個(gè)任務(wù)執行幾毫秒、第二個(gè)任務(wù)在執行幾毫秒。。。外表看起來(lái)就是同時(shí)執行。

至于可剝奪式內核和協(xié)作式內核的區別，大家可以百度一下。

說(shuō)道能在單片機上用的嵌入式操作系統，大家會(huì )說(shuō)出一些如uCosII、FreeOS等操作系統。

還有很多人對這些操作系統十分抗拒、十分反對，他們的理由是什么?

1、這些操作系統占用大量RAM、ROM

2、這些實(shí)時(shí)操作系統所謂的實(shí)時(shí)是相對非實(shí)時(shí)操作系統的，跟裸機比實(shí)際上是慢了

這些理由不是沒(méi)道理，因為這些商用操作系統都是可剝奪式內核，它們的原則是保證最高優(yōu)先級任務(wù)在可確定的時(shí)間內響應。

它們的有優(yōu)點(diǎn)是任務(wù)切換時(shí)間是確定的，不會(huì )隨任務(wù)的多少而改變。

有了這些確定性，讓它們在商用產(chǎn)品大放光彩。因為其時(shí)間穩定性。

但它們的缺點(diǎn)也很明顯，中斷級節拍浪費很多時(shí)間。任務(wù)間同時(shí)調用時(shí)引發(fā)同步問(wèn)題而引入許多如信號量、郵箱等機制浪費大量RAM、ROM。

綜上，可剝奪式內核穩定可定量，在越高級的單片機上越有優(yōu)勢，在8位機上可用，但需要大量裁剪，并不一定合適。

而協(xié)作式內核的核心思想是什么?它不像剝奪式內核保證最高級任務(wù)速度最快，而是保證所有任務(wù)的平均速度最快!

正如我前面的說(shuō)法，我連續兩個(gè)延時(shí)函數之間的代碼很難超過(guò)1ms，甚至很難超過(guò)100us，我們可以將其忽略。這樣10個(gè)任務(wù)，第一個(gè)執行完主動(dòng)放棄單片機控制權，交給第二個(gè)任務(wù)，第二個(gè)任務(wù)執行完主動(dòng)放棄控制權，交給第三個(gè)任務(wù)。10個(gè)任務(wù)之間無(wú)間隙，每一個(gè)任務(wù)需要延時(shí)時(shí)，就主動(dòng)放棄控制權。

基于這種思想，我們的就達到了回收空轉延時(shí)的目的，而且應為每個(gè)任務(wù)是執行完后主動(dòng)放棄，所以不存在剝奪式內核的同步問(wèn)題，基本不需要郵箱、信號量等機制，對RAM、ROM的要求就非常低了。

這樣來(lái)看，協(xié)作式內核非常適合8位機。但可能有太多嵌入式系統的書(shū)中對剝奪式內核不分場(chǎng)合的認可，造成很多人誤解。而且uCos等系統的權威，也讓很多RTOS作者爭相效仿，沒(méi)用對8位機的場(chǎng)合做合理分析。

商用系統中沒(méi)有協(xié)作式內核，而民用的，還少有優(yōu)秀的協(xié)作式內核，都是基于傳統節拍。

傳統協(xié)作式內核需要定時(shí)中斷為時(shí)鐘基準，也會(huì )間歇性打斷任務(wù)，造成不必要的損失，這并不是我們想要的。

我們其實(shí)可以?xún)H僅是讓定時(shí)器以大分頻系數開(kāi)著(zhù)， 而不給其產(chǎn)生中斷的機會(huì )。當任務(wù)將要放棄使用權時(shí)，讀取定時(shí)器，作為時(shí)鐘基準，然后清零。

做法一句兩句說(shuō)不清，而效果是什么?可以做到任務(wù)是以不受干擾，與裸機相同的工作狀態(tài)，這是傳統協(xié)作式內核做不到的，而僅當它需要延時(shí)了，才放棄使用權，將延時(shí)的時(shí)間給其它任務(wù)。這正符合我全文的目的 -- 回收空轉延時(shí)時(shí)間，這樣的內核體積會(huì )非常小，運行方式與裸機無(wú)異，僅僅是把空轉延時(shí)時(shí)間干些其它事。對使用者還沒(méi)什么要求，不想以往系統那么復雜。

可惜市面上并沒(méi)有基于這種方式的內核，我已經(jīng)寫(xiě)了一個(gè)，非常精簡(jiǎn)，運行穩定。但作為一個(gè)想應用實(shí)際的內核，還需要檢驗。