中断驱动多任务单片机MCU下的一种软件设计结构Word文档格式.docx
《中断驱动多任务单片机MCU下的一种软件设计结构Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《中断驱动多任务单片机MCU下的一种软件设计结构Word文档格式.docx（11页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
….
//Initialize
while（true）{
IDLE；
//sleep
}
这里的IDLE是一条sleep指令，让mcu进入低功耗模式。
中断程序的构成
voidTimer_Interrupt（）
SetTimer（）;
ResetStack（）;
Enable_Timer_Interrupt;
….
进入中断后，首先重置Timer,这主要针对8051,8051自动重装分频器只有8-bit,难以做到长时间定时；
复位stack，即把stack指针赋值为栈顶或栈底（对于pic，TIDSP等使用循环栈的mcu来说，则无此必要），用以表示与过去决裂，而且不准备返回到中断点，保证不会保留程序在跑飞时stack中的遗体。
Enable_Timer_Interrupt也主要是针对8051。
8051由于中断控制较弱，只有两级中断优先级，而且使用了如果中断程序不用reti返回，则不能响应同级中断这种偷懒方法，所以对于8051,必须调用一次reti来开放中断：
_Enable_Timer_Interrupt:
acall
_reti
_reti:
reti
下面就是任务的执行了，这里有几种方法。
第一种是采用固定顺序，由于mcu程序复杂度不高，多数情况下可以采用这种方法：
…
ProcessKey（）;
RunTask2（）;
RunTaskN（）;
while
（1）IDLE；
可以看到中断把所有任务调用一遍，至于任务是否需要运行，由程序员自己控制。
另一种做法是通过函数指针数组：
#defineCountOfArray（x）（sizeof（x）/sizeof（x[0]））
typedefvoid（*FUNCTIONPTR）（）;
constFUNCTIONPTR[]tasks={
ProcessKey,
RunTask2，
RunTaskN
};
for（i=0;
i<
CountOfArray（tasks）,i++）
（*tasks[i]）（）;
}使用const是让数组内容位于codesegment（ROM）而非datasegment（RAM）中，8051中使用code作为const的替代品。
关于函数指针赋值时是否需要取地址操作符&
的问题，与数组名一样，取决于compiler.对于熟悉汇编的人来说，函数名和数组名都是常数地址，无需也不能取地址。
对于不熟悉汇编的人来说，用&
取地址是理所当然的事情。
VisualC++2005对此两者都支持）
这种方法在汇编下表现为散转,一个小技巧是利用stack获取跳转表入口:
mov
A,state
MultiJump
ajmp
state0
state1
...
MultiJump:
pop
DPH
DPL
rl
A
jmp
@A+DPTR
还有一种方法是把函数指针数组（动态数组，链表更好，不过在mcu中不适用）放在datasegment中，便于修改函数指针以运行不同的任务，这已经接近于动态调度了：
FUNCTIONPTR[COUNTOFTASKS]tasks;
tasks[0]=ProcessKey;
tasks[0]=RunTaskM;
tasks[0]=NULL;
FUNCTIONPTRpFunc;
COUNTOFTASKS;
i++）
pFunc=tasks[i]）;
if（pFunc!
=NULL）
（*pFunc）（）;
通过上面的手段，一个中断驱动的框架形成了，下面的事情就是保证每个tick内所有任务的运行时间总和不能超过一个tick的时间。
为了做到这一点，必须把每个任务切分成一个个的时间片，每个tick内运行一片。
这里引入了状态机（statemachine）来实现切分。
关于statemachine,
很多书中都有介绍，这里就不多说了。
实践升华出理论，理论再作用于实践。
我很长时间不知道我一直沿用的方法就是statemachine，直到学习UML/C++，书中介绍tachniquesforidentifyingdynamicbehvior，方才豁然开朗。
功夫在诗外，掌握C++,甚至C#JAVA,对理解嵌入式程序设计，会有莫大的帮助）
状态机的程序实现相当简单，第一种方法是用swich-case实现：
voidRunTaskN（）
switch（state）{
case0:
state0（）;
break;
case1:
state1（）;
caseM:
stateM（）;
default:
state=0;
另一种方法还是用更通用简洁的函数指针数组：
constFUNCTIONPTR[]states={state0,state1,…,stateM};
（*states[state]）（）;
下面是statemachine控制的例子：
voidstate0（）{}
voidstate1（）{state++;
}
//
nextstate;
voidstate2（）{state+=2;
gotostate4;
voidstate3（）{state--;
gotopreviousstate;
voidstate4（）{delay=100;
state++;
}
voidstate5（）{delay--;
if（delay<
=0）state++;
//delay100*tick
voidstate6（）{state=0;
gotothefirststate
一个小技巧是把第一个状态state0设置为空状态，即：
voidstate0（）{}
这样，state=0可以让整个task停止运行，如果需要投入运行，简单的让state=1即可。
以下是一个键盘扫描的例子，这里假设tick=20ms,ScanKeyboard（）函数控制口线的输出扫描，并检测输入转换为键码，利用每个state之间20ms的间隔去抖动。
enumEnumKey{
EnumKey_NoKey=
0,
structStructKey{
int
keyValue;
bool
keyPressed;
};
structStructKeyProcesskey;
voidProcessKey（）{（*states[state]）（）;
voidstate1（）{key.keyPressed=false;
}
voidstate2（）{if（ScanKey（）!
=EnumKey_NoKey）state++;
//nextstateifakeypressed
voidstate3（）
{
//debouncingstate
key.keyValue=ScanKey（）;
if（key.keyValue==EnumKey_NoKey）
state--;
else{
key.keyPressed=true;
state++;
}
voidstate4（）{
if（ScanKey（）==EnumKey_NoKey）state++;
//nextstateifthekeyreleased
voidstate5（）{
ScanKey（）==EnumKey_NoKey?
state=1:
state--;
上面的键盘处理过程显然比通常使用标志去抖的程序简洁清晰，而且没有软件延时去抖的困扰。
以此类推，各个任务都可以划分成一个个的state,每个state实际上占用不多的处理时间。
某些任务可以划分成若干个子任务，每个子任务再划分成若干个状态。
对于常数类型，建议使用enum分类组织，避免使用大量#define定义常数）
对于一些完全不能分割，必须独占的任务来说，比如我以前一个低成本应用中红外遥控器的软件解码任务，这时只能牺牲其他的任务了。
两种做法：
一种是关闭中断，完全的独占;
Disable_Interrupt;
Enable_Interrupt;
第二种，允许定时中断发生，保证某些时基register得以更新;
UpdateTimingRegisters（）;
if（watchDogCounter=0）{
else
watchDogCounter--;
}
只要watchDogCounter不为0，那么中断正常返回到中断点，继续执行先前被中断的任务，否则，复位stack,重新进行任务循环。
这种状况下，中断处理过程极短，对独占任务的影响也有限。
中断驱动多任务配合状态机的使用，我相信这是mcu下无os系统较好的设计结构。
对于绝大多数mcu程序设计来说，可以极大的减轻程序结构的安排，无需过多的考虑各个任务之间的时间安排，而且可以让程序简洁易懂。
缺点是，程序员必须花费一定的时间考虑如何切分任务。
下面是一段用C改写的CDPlayer中检测disc是否存在的伪代码，用以展示这种结构的设计技巧，原源代码为Z8mcu汇编,基于Sony的DSP,ServoandRF处理芯片,通过送出命令字来控制主轴/滑板/聚焦/寻迹电机，并读取状态以及CD的subQ码。
这个处理任务只是一个大任务下用statemachine切开的一个二级子任务，tick=20ms。
state1（）{InitializeMotor（）;
state2（）{
if（innerSwitch!
=ON）{
SendCommand（EnumCommand_SlidingMotorBackward）;
timeout=MILLISECOND（10000）；
//滑板电机向内运动,直至触及最内开关。
else
state+=
2;
state3（）{
if（（--timeout）==0）{
//note:
someCcompliersdonotsupport（--timeout）==
SendCommand（EnumCommand_SlidingMotorStop）
systemErrorCode=EnumErrorCode_InnerSwitch;
//10s超时错误，
if（innerSwitch==ON）{
SendCommand（EnumCommand_SlidingMotorStop）
timeout=MILLISECOND（200）;
//200ms电机停止时间
state4（）{if（（--timeout）==0）state++;
//等待电机完全停止
state5（）{
SendCommand（EnumCommand_SlidingMotorForward）;
timeout=MILLISECOND（2000）；
//滑板电机向外运动,脱离innerswitch
state6（）{
//2s超时错误，
if（innerSwitch==OFF）{
升级会员 