精妙的单片机非阻塞延时程序设计

http://blog.chinaunix.net/uid-29673749-id-4425603.html

对于每个单片机爱好者及工程开发设计人员，在刚接触单片机的那最初的青葱岁月里，都有过点亮跑马灯的经历。从看到那一排排小灯按着我们的想法在跳动时激动心情。到随着经验越多，越来又会感觉到这个小灯是个好东西，尤其是在调试资源有限的环境中，有时会帮上大忙。

但对于绝大多数人，我们在最最初让灯闪烁起来时大约都会用到阻塞延时实现，会像如下代码的样子：

while(1)
{
LED =OFF;
Delay_ms(500);
LED = ON;
Delay_ms(500);
}

然后，在我们接触到定时器，我们会发现，原来用定时中断来处理会更好。比如我们可以500ms中断一次，让灯亮或灭，其余的时间系统还可以做非常之多的事情，效率一下提升了很多。

这时我们就会慢慢意识到，第一种（阻塞延时）方法效率很低，让芯片在那儿空运行几百毫米，什么也不做，真是莫大的浪费，尤其在芯片频率较高，任务又很多时，这样做就像在平坦宽阔的高速公路上挖了一大坑，出现事故可想而知。

但一个单片机中的定时器毕竟有限，如果我需要几十个或者更多不同时间的定时中断，每一个时间到都完成不同的处理动作，如何去做呢。一般我们会想到在一个定时中断函数中再定义static 变量继续定时，到了所需时间，做不同的动作。而这样又会导致在一个中断里做了很多不同的事情，会抢占主轮询更多时间，有时甚至喧宾夺主，并也不是很如的思维逻辑。

那么有没有更好的方法来实现呢，答案是肯定的。下面介绍我在一个项目中偶遇，一个精妙设计的非阻塞定时延时软件的设计（此设计主要针对于无操作系统的裸机程序）。

在上篇文章中有对 systick的介绍，比如我要设置其10ms中断一次，如何实现呢？
也很简单，只需调用 core_cm3.h文件中 SysTick_Config 函数，当系统时钟为72MHZ，则设置成如下即可 SysTick_Config（720000 ）; (递减计数720000次后中断一次) 。此时SysTick_Handler中断函数就会10ms进入一次；

任务定时用软件是如何设计的呢？
且先看其数据结构，这也是精妙所在之处，在此作自顶向下的介绍：

其定义结构体类型如：

typedef struct
{
uint8_t Tick10Msec;
Char_Field Status;
} Timer_Struct;

其中Char_Field 为一联合体，设计如下：

typedef union
{
unsigned char byte;
Timer_Bit field;
} Char_Field

而它内部的Timer_Bit是一个可按位访问的结构体：

typedef struct
{
unsigned char bit0: 1;
unsigned char bit1: 1;
unsigned char bit2: 1;
unsigned char bit3: 1;
unsigned char bit4: 1;
unsigned char bit5: 1;
unsigned char bit6: 1;
unsigned char bit7: 1;
} Timer_Bit

此联合体的这样设计的目的将在后面的代码中体现出来。
如此结构体的设计就完成了。

然后我们定义的一全局变量，Timer_Struct gTimer;

并在头文件中宏定义如下：

#define bSystem10Msec gTimer.Status.field.bit0
#define bSystem50Msec gTimer.Status.field.bit1
#define bSystem100Msec gTimer.Status.field.bit2
#define bSystem1Sec gTimer.Status.field.bit3
#define bTemp10Msec gTimer.Status.field.bit4
#define bTemp50Msec gTimer.Status.field.bit5
#define bTemp100Msec gTimer.Status.field.bit6
#define bTemp1Sec gTimer.Status.field.bit

另外为了后面程序清晰，再定义一状态指示：

typedef enum
{
TIMER_RESET = 0,
TIMER_SET = 1,
} TimerStatus;

至此，准备工作就完成了。下面我们就开始大显神通了！

首先，10ms定时中断处理函数如，可以看出，每到达10ms 将把 bTemp10Msec置1，每50ms 将把 bTemp50Msec 置1，每100ms 将把 bTemp100Msec 置1，每1s 将把 bTemp1Sec 置1，

void SysTick_Handler(void)
{
bTemp10Msec = TIMER_SET;
++gTimer.Tick10Msec;
if (0 == (gTimer.Tick10Msec % 5))
{
bTemp50Msec = TIMER_SET;
}
if (0 == (gTimer.Tick10Msec % 10))
{
bTemp100Msec = TIMER_SET;
}
if (100 == gTimer.Tick10Msec)
{
gTimer.Tick10Msec = 0;
bTemp1Sec = TIMER_SET;
}
}

而这又有什么用呢？

这时，我们需在主轮询while(1)内最开始调用一个定时处理函数如下：

void SysTimer _Process(void)
{
gTimer.Status.byte &= 0xF0;
if (bTemp10Msec)
{
bSystem10Msec = TIMER_SET;
}
if (bTemp50Msec)
{
bSystem50Msec = TIMER_SET;
}
if (bTemp100Msec)
{
bSystem100Msec = TIMER_SET;
}
if (bTemp1Sec)
{
bSystem1Sec = TIMER_SET;
}
gTimer.Status.byte &= 0x0F;
}

此函数开头与结尾两句

gTimer.Status.byte &= 0xF0;
gTimer.Status.byte &= 0x0F

就分别巧妙的实现了bSystemXXX （低4位）和 bTempXXX （高4位）的清零工作，不用再等定时到达后还需手动把计数值清零。此处清零工作用到了联合体中的变量共用一个起始存储空间的特性。

但要保证while(1)轮询时间要远小于10ms，否则将导致定时延时不准确。这样，在每轮询一次，就先把 bSystemXXX ，再根据 bTempXXX判断是否时间到达，并把对应的 bSystemXXX 置1，而后面所有的任务就都可以通过bSystemXXX 来进行定时延时，在最后函数退出时，又会把 bTempXXX清零，为下一次时间到达后查询判断作好了准备。

说了这么多，举例说明一下如何应用：

void Task_A_Processing(void)
{
if(TIMER_SET == bSystem50Msec){
//do something
}
}
void Task_B_Processing(void)
{
if(TIMER_SET == bSystem100Msec){
//do something
}
}
void Task_C_Processing(void)
{
static uint8_t ticks = 0;
if(TIMER_SET == bSystem100Msec){
ticks ++ ;
}
if(5 == ticks){
ticks = 0;
//do something
}
}
void Task_D_Processing(void)
{
if(TIMER_SET == bSystem1Sec){
//do something
}
}

以上示例四个任务进程，

在主轮询里可进行如下处理：

int main(void)
{
while(1)
{
SysTimer _Process();
Task_A_Processing();
Task_B_Processing();
Task_C_Processing();
Task_D_Processing();
}
}

这样，就可以轻松且清晰实现了多个任务，不同时间内处理不同事件。（但注意，每个任务处理中不要有阻塞延时，也不要处理过多的事情，以致处理时间较长。可设计成状态机来处理不同任务。）

精妙的单片机非阻塞延时程序设计相关推荐

单片机阻塞延时与非阻塞延时（1）
一.延时函数的定义 1.个人理解:通过执行一些无意义的指令,来达到拖延运行下一条指令时间的函数. 二.阻塞延时函数 1.独占性的延时函数,其在运行时,整个系统都将处于停滞的状态.不利于多任务并行,因为 ...
Qtime非阻塞延时和Sleep阻塞延时
1.Qtime非阻塞延时 (1)在头文件(.h文件)声明 QTimer public:QTimer *updateTimer; (2)再声明一个槽函数 public slots:void update ...
单片机非阻塞串口中断收发数据
下面的程序使用 CH32V103C8T6评估板测试没有问题,使用中断完成了串口的非阻塞式收发,编程思路参考了51单片机非阻塞串口中断收发数据 usart_buf.h /** usart_buf.h** ...
linux C非阻塞延时,linux 非阻塞式socket编程求助。。
该楼层疑似违规已被系统折叠隐藏此楼查看此楼一下客户端: #include #include #include #include #include #include #include #includ ...
QCC512x QCC302x 延时函数（阻塞与非阻塞）
ADK4 与 ADK6 都提供了获取系统本地时间的函数,单位是 us 获取系统当前时间(阻塞) 函数原型: rtime_t SystemClockGetTimerTime(void) {return ...
《UNIXLinux程序设计教程》一3.7　非阻塞I/O
3.7 非阻塞I/O 前面几节已介绍了完成各种I/O的系统调用,如read().write().open()等,这些系统调用在默认情形下均是阻塞的,也就是说,调用必须等待操作完成,即读写到数据,才能返 ...
从0到1写RT-Thread内核——空闲线程与阻塞延时的实现
在之前写的另外一篇文章--<从0到1写RT-Thread内核--线程定义及切换的实现>中线程体内的延时使用的是软件延时,即还是让CPU空等来达到延时的效果.RTOS中的延时叫阻塞延时,即线 ...
php程序阻塞与非阻塞的区别,完美起航
很多单片机的初学者容易掉入阻塞式编程的陷阱.因为阻塞式编程符合我们对现实世界的理解,一个人在一段时间内,只能做一件事情.例如要是实现1Hz的闪灯程序,那么先让单片机端口拉高500ms,然后再拉低500 ...
Linux下同步模式、异步模式、阻塞调用、非阻塞调用总结
同步和异步:与消息的通知机制有关. 本质区别现实例子同步模式由处理消息者自己去等待消息是否被触发我去银行办理业务,选择排队等,排到头了就办理. 异步模式由触发机制来通知处理消息者我去银行办 ...

精妙的单片机非阻塞延时程序设计

精妙的单片机非阻塞延时程序设计相关推荐

最新文章

热门文章