1、嵌入式软件的几种程序架构
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常见的三种执行框架
- 前后台顺序执行：
优点：对于初学者来说，这是最容易也是最直观的程序架构，逻辑简单明了，适用于逻辑简单，复杂度比较低的软件开发。
缺点：实时性低，由于每个函数或多或少存在毫秒级别的延时，即使是 1ms，也会造成其他函数间隔执行时间的不同，虽然可通过定时器中断的方式，但是前提是中断执行函数花的时间必须短。当程序逻辑复杂度提升时，会导致后来维护人员的大脑混乱，很难理清楚该程序的运行状态。- 时间片轮询 ：
- 对实时性有一定的要求，该设计方案需要使用一个定时器，一般情况下定时 1ms 即可（定时时间可随意定，但中断过于频繁效率就低，中断太长，实时性差），因此需要考虑到每个任务函数的执行时间，建议不能超过 1ms（能通过程序优化缩短执行时间则最好优化，如果不能优化的，则必须保证该任务的执行周期必须远大于任务所执行的耗时时间），同时要求主循环或任务函数中不能存在毫秒级别的延时。
- 如何确定每个函数的任务周期呢？根据任务的耗时和效果决定、如按键扫描任务周期为 10ms（为了提高响应），指示灯控制任务周期为 100ms（通常情况下最高 100ms 的闪烁频率正好，特殊需求除外），LCD/OLED 显示周期为 100ms（通过这种通过 SPI/IIC 等接口的方式耗时大约在 1~10ms，甚至更长，所以任务周期必须远大于耗时，同时为了满足人眼所能接受的刷屏效果，也不能太长，100ms 的任务周期比较合适）等
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以下介绍两种不同的实现方案，分别针对无函数指针概念的朋友和想进一步学习的朋友。
无函数指针的设计方式:
* @brief 主函数.
* @param None.
* @return None.
*/
int main(void)
{
System_Init();
while (1)
{
if (TIM_1msFlag) // 1ms
{
CAN_CommTask(); // CAN发送/接收通信任务
TIM_1msFlag = 0;
}
if (TIM_10msFlag) // 10ms
{
KEY_ScanTask(); // 按键扫描处理任务
TIM_10msFlag = 0;
}
if (TIM_20msFlag) // 20ms
{
LOGIC_HandleTask(); // 逻辑处理任务
TIM_20msFlag = 0;
}
if (TIM_100msFlag) // 100ms
{
LED_CtrlTask(); // 指示灯控制任务
TIM_100msFlag = 0;
}
if (TIM_500msFlag) // 500ms
{
TIM_500msFlag = 0;
}
if (TIM_1secFlag) // 1s
{
WDog_Task(); // 喂狗任务
TIM_1secFlag = 0;
}
}
}
/**
@brief 定时器3中断服务函数.
@param None.
@return None.
*/
void TIM3_IRQHandler(void)
{
if(TIM_GetITStatus(TIM3,TIM_IT_Update) == SET) // 溢出中断
{
sg_1msTic++;
sg_1msTic % 1 == 0 ? TIM_1msFlag = 1 : 0;
sg_1msTic % 10 == 0 ? TIM_10msFlag = 1 : 0;
sg_1msTic % 20 == 0 ? TIM_20msFlag = 1 : 0;
sg_1msTic % 100 == 0 ? TIM_100msFlag = 1 : 0;
sg_1msTic % 500 == 0 ? TIM_500msFlag = 1 : 0;
sg_1msTic % 1000 == 0 ? (TIM_1secFlag = 1, sg_1msTic = 0) : 0;
}
TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_Update); // 清除中断标志位
}
含函数指针的设计方式:
/**
@brief 任务函数相关信息结构体定义.
*/
typedef struct{
uint8 m_runFlag; /*!< 程序运行标记：0-不运行，1运行 */
uint16 m_timer; /*!< 计时器 */
uint16 m_itvTime; /*!< 任务运行间隔时间 */
void (*m_pTaskHook)(void); /*!< 要运行的任务函数 */
} TASK_InfoType;
#define TASKS_MAX 5 // 定义任务数目
/** 任务函数相关信息 */
static TASK_InfoType sg_tTaskInfo[TASKS_MAX] = {
{
0, 1, 1, CAN_CommTask}, // CAN通信任务
{
0, 10, 10, KEY_ScanTask}, // 按键扫描任务
{
0, 20, 20, LOGIC_HandleTask}, // 逻辑处理任务
{
0, 100, 100, LED_CtrlTask}, // 指示灯控制任务
{
0, 1000, 1000, WDog_Task}, // 喂狗任务
};
/**
@brief 任务函数运行标志处理.
@note 该函数由1ms定时器中断调用
@param None.
@return None.
*/
void TASK_Remarks(void)
{
uint8 i;
for (i = 0; i < TASKS_MAX; i++)
{
if (sg_tTaskInfo[i].m_timer)
{
sg_tTaskInfo[i].m_timer--;
if (0 == sg_tTaskInfo[i].m_timer)
{
sg_tTaskInfo[i].m_timer = sg_tTaskInfo[i].m_itvTime;
sg_tTaskInfo[i].m_runFlag = 1;
}
}
}
}
/**
@brief 任务函数运行处理.
@note 该函数由主循环调用
@param None.
@return None.
*/
void TASK_Process(void)
{
uint8 i;
for (i = 0; i < TASKS_MAX; i++)
{
if (sg_tTaskInfo[i].m_runFlag)
{
sg_tTaskInfo[i].m_pTaskHook(); // 运行任务
sg_tTaskInfo[i].m_runFlag = 0; // 标志清0
}
}
}
/**
@brief 主函数.
@param None.
@return None.
*/
int main(void)
{
System_Init();
while (1)
{
TASK_Process();
}
}
/**
@brief 定时器3中断服务函数.
@param None.
@return None.
*/
void TIM3_IRQHandler(void)
{
if(TIM_GetITStatus(TIM3,TIM_IT_Update) == SET) // 溢出中断
{
TASK_Remarks();
}
TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_Update); // 清除中断标志位
}
- 操作系统
