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7 T3 m  y5 \* f5 B4 V; N4 T
工作中经过摸索实验，总结出单片机大致应用程序的架构有三种：
- Y& j$ x2 R; J2 x" O" I1. 简单的前后台顺序执行程序，这类写法是大多数人使用的方法，不需用思考程序的具体架构，直接通过执行顺序编写应用程序即可。
' L  c9 a2 Z1 T) i# z" ^
, }( ^. }4 x& e6 Y+ B$ |2. 时间片轮询法，此方法是介于顺序执行与操作系统之间的一种方法。
% T' c$ @' g% P1 m5 E+ {* M
3. 操作系统，此法应该是应用程序编写的最高境界。

% V& l: T) Y; C+ S4 n1 o: s: \8 a下面就分别谈谈这三种方法的利弊和适应范围等。
一、顺序执行法
6 r  `* |; h$ ?这种方法，这应用程序比较简单，实时性，并行性要求不太高的情况下是不错的方法，程序设计简单，思路比较清晰。但是当应用程序比较复杂的时候，如果没有一个完整的流程图，恐怕别人很难看懂程序的运行状态，而且随着程序功能的增加，编写应用程序的工程师的大脑也开始混乱。即不利于升级维护，也不利于代码优化。本人写个几个比较复杂一点的应用程序，刚开始就是使用此法，最终虽然能够实现功能，但是自己的思维一直处于混乱状态。导致程序一直不能让自己满意。
. }7 _  r$ {0 Z: F
这种方法大多数人都会采用，而且我们接受的教育也基本都是使用此法。对于我们这些基本没有学习过数据结构，程序架构的单片机工程师来说，无疑很难在应用程序的设计上有一个很大的提高，也导致了不同工程师编写的应用程序很难相互利于和学习。
5 O' e4 Q+ ^4 W3 m$ x
本人建议，如果喜欢使用此法的网友，如果编写比较复杂的应用程序，一定要先理清头脑，设计好完整的流程图再编写程序，否则后果很严重。当然应该程序本身很简单，此法还是一个非常必须的选择。

& @5 d. F& W) z- z- g. L: x下面就写一个顺序执行的程序模型，方便和下面两种方法对比：

代 码
/**************************************************************************************
* FunctionName   : main()
* Description    : 主函数
; I1 h% s9 A7 M* P! E0 B* EntryParameter : None
3 H5 U) m3 V2 ^) z& q* ReturnValue    : None
9 R4 o. G" i& K/ {7 {**************************************************************************************/
int main(void)
{
    uint8 keyValue;
8 D( h# b9 H+ L$ E4 L& N
, u% X; v. k7 I9 N) i: p9 e- b    InitSys();                  // 初始化
3 b* A$ y: ?, g" a  V
+ ]+ A" ^8 u, O" L2 G! j    while (1)
0 Y7 R* D5 P6 {0 o0 G8 x0 e    {
) ^, O( x/ F3 f# c  {        TaskDisplayClock();
        keyValue = TaskKeySan();
        switch (keyValue)
$ R! G8 W0 L* v9 K9 Q       {
            case x: TaskDispStatus(); break;
            ...
            default: break;
        }
    }
}
5 |& j7 ]/ M1 ]& ]
2 E5 n+ V5 [$ P4 T+ i二、时间片轮询法
时间片轮询法，在很多书籍中有提到，而且有很多时候都是与操作系统一起出现，也就是说很多时候是操作系统中使用了这一方法。不过我们这里要说的这个时间片轮询法并不是挂在操作系统下，而是在前后台程序中使用此法。也是本贴要详细说明和介绍的方法。

对于时间片轮询法，虽然有不少书籍都有介绍，但大多说得并不系统，只是提提概念而已。下面本人将详细介绍这种模式，并参考别人的代码建立的一个时间片轮询架构程序的方法，我想将给初学者有一定的借鉴性。

在这里我们先介绍一下定时器的复用功能。

使用1个定时器，可以是任意的定时器，这里不做特殊说明，下面假设有3个任务，那么我们应该做如下工作：
3 d1 a& }0 ~4 P+ H5 F
1. 初始化定时器，这里假设定时器的定时中断为1ms(当然你可以改成10ms，这个和操作系统一样，中断过于频繁效率就低，中断太长，实时性差)。

2. 定义一个数值：
代 码
#define TASK_NUM   (3)                  //  这里定义的任务数为3，表示有三个任务会使用此定时器定时。

uint16 TaskCount[TASK_NUM] ;           //  这里为三个任务定义三个变量来存放定时值
9 \5 Y: z# `% \6 Juint8  TaskMark[TASK_NUM];             //  同样对应三个标志位，为0表示时间没到，为1表示定时时间到。

/ N5 d, {6 r* r5 h7 z
- S  }6 H% |: k. h% N8 H3. 在定时器中断服务函数中添加：
( K  w. }. F+ G, A2 {3 P代 码
( \0 x: i% f5 d0 f/**************************************************************************************
* FunctionName : TimerInterrupt()
* Description : 定时中断服务函数
' z& K# b% a/ K  H; S6 U1 m) u1 b! ~* EntryParameter : None
* ReturnValue : None
$ r* X. B; i+ B5 W- x, A$ y! C; N**************************************************************************************/
void TimerInterrupt(void)
{
    uint8 i;
* G/ b! _2 t8 @  A: S7 r  p
8 j7 g- b8 Q% ~: ^& e& ~: m5 p5 b    for (i=0; i<TASKS_NUM; i++)
* v+ N1 `- L' z0 _+ `    {
( z# Q3 O4 r2 L, N9 O; C% p" U        if (TaskCount)
        {
% z. U  _. V0 U$ h- D              TaskCount--;
3 _, V4 y; W) i% Q              if (TaskCount == 0)
) l" Q1 W" G' z3 k  I              {
                    TaskMark = 0x01;
* F' j* z# B  X2 n: ?: S% P              }
  c3 W  A* o- a9 F/ u: V! ^3 E) a        }
/ t0 F2 I' S( V5 w   }
* ^6 O7 }( [' m}
代码解释：定时中断服务函数，在中断中逐个判断，如果定时值为0了，表示没有使用此定时器或此定时器已经完成定时，不着处理。否则定时器减一，知道为零时，相应标志位值1，表示此任务的定时值到了。
" _% e4 t4 \' h- p- b# I7 G
4. 在我们的应用程序中，在需要的应用定时的地方添加如下代码，下面就以任务1为例：

代 码
% Y8 t0 o  o4 a0 c5 Y$ KTaskCount[0] = 20;       // 延时20ms
TaskMark[0]  = 0x00;     // 启动此任务的定时器
到此我们只需要在任务中判断TaskMark[0] 是否为0x01即可。其他任务添加相同，至此一个定时器的复用问题就实现了。用需要的朋友可以试试，效果不错哦。。。。。。。。。。。
& N5 f% ]8 z( z
通过上面对1个定时器的复用我们可以看出，在等待一个定时的到来的同时我们可以循环判断标志位，同时也可以去执行其他函数。

% W; t5 U/ x% j) p循环判断标志位：
! v7 h; s) `$ F1 T那么我们可以想想，如果循环判断标志位，是不是就和上面介绍的顺序执行程序是一样的呢？一个大循环，只是这个延时比普通的for循环精确一些，可以实现精确延时。

( _9 X* Q' N$ }( r8 @" ~执行其他函数：
那么如果我们在一个函数延时的时候去执行其他函数，充分利用CPU时间，是不是和操作系统有些类似了呢？但是操作系统的任务管理和切换是非常复杂的。下面我们就将利用此方法架构一直新的应用程序。
. n2 ~/ B; j: \: d
' G+ ?8 o0 Q. p时间片轮询法的架构：

" R. S: n; Q. Y& x3 P1.设计一个结构体：
% Y+ D, i2 X, a" b0 D0 u( G5 r( `代 码
// 任务结构
typedef struct _TASK_COMPONENTS
( b1 {5 X9 ~9 [9 z4 h. Y{
    uint8 Run;                 // 程序运行标记：0-不运行，1运行
. Q5 O; a8 ?  b: k& _    uint8 Timer;              // 计时器
' j. L, U8 A. x; k  {8 q    uint8 ItvTime;              // 任务运行间隔时间
2 B! K" \) x* y( c) O. G. m6 F    void (*TaskHook)(void);    // 要运行的任务函数
' V% d7 d$ w* N! ]9 G7 d} TASK_COMPONENTS;       // 任务定义
这个结构体的设计非常重要，一个用4个参数，注释说的非常详细，这里不在描述。

2. 任务运行标志出来，此函数就相当于中断服务函数，需要在定时器的中断服务函数中调用此函数，这里独立出来，并于移植和理解。
9 q# ]( j8 H8 }4 p, ]+ `+ W代 码
/**************************************************************************************
* FunctionName   : TaskRemarks()
! L- |) N2 Q6 h! t. g; x5 w* Description    : 任务标志处理
* EntryParameter : None
* ReturnValue    : None
5 N9 i- v! n0 I" b# L3 Q**************************************************************************************/
void TaskRemarks(void)
{
" ?( ^4 p( x& i    uint8 i;
5 E8 \+ h0 E+ d$ l- \$ V    for (i=0; i<TASKS_MAX; i++)          // 逐个任务时间处理
! T, i" V9 L' r; R' b, P- w    {
         if (TaskComps.Timer)          // 时间不为0
' i. A, R4 a  o        {
            TaskComps.Timer--;         // 减去一个节拍
            if (TaskComps.Timer == 0)       // 时间减完了
            {
                 TaskComps.Timer = TaskComps.ItvTime;       // 恢复计时器值，从新下一次
                 TaskComps.Run = 1;           // 任务可以运行
            }
        }
   }
}
大家认真对比一下次函数，和上面定时复用的函数是不是一样的呢？
  D; ~* L& ^: f2 c/ p2 q4 g
8 M* {1 @" D% g& t3. 任务处理：
( L. K! z4 n! l: d; q+ t( J代 码
0 s" E0 }$ O3 e  R6 a/**************************************************************************************
+ [' Y4 S' D2 N& y7 B5 I* FunctionName   : TaskProcess()
* Description    : 任务处理
" L8 E" [2 b+ f- r* U7 E- c* EntryParameter : None
* ReturnValue    : None
4 }1 G: C0 u& C2 q/ Z4 a**************************************************************************************/
( v- x7 x; E7 @void TaskProcess(void)
0 o/ u2 E1 m9 ?$ r* R3 o% ~{
; m* R' x$ k& \8 L& {    uint8 i;
    for (i=0; i<TASKS_MAX; i++)           // 逐个任务时间处理
    {
8 ]6 d5 e* U1 d8 R+ j7 V         if (TaskComps.Run)           // 时间不为0
        {
' P5 ?! r1 R6 M* B* a/ m4 O; q             TaskComps.TaskHook();         // 运行任务
2 X" x0 P; h0 z1 o             TaskComps.Run = 0;          // 标志清0
! {) A& j: y; e! ]8 P        }
    }   
5 i$ |8 q! u: o) u! e}
/ F- F, \: N6 Q+ i8 h
  [0 O, o5 h3 s$ k' G+ O  Z此函数就是判断什么时候该执行那一个任务了，实现任务的管理操作，应用者只需要在main()函数中调用此函数就可以了，并不需要去分别调用和处理任务函数。
, h+ ~# d7 `1 C& c
到此，一个时间片轮询应用程序的架构就建好了，大家看看是不是非常简单呢？此架构只需要两个函数，一个结构体，为了应用方面下面将再建立一个枚举型变量。
+ v+ J( r. @4 t0 d0 e4 x
, x2 s' n( C2 _& F  H- S) n下面就说说怎样应用吧，假设我们有三个任务：时钟显示，按键扫描，和工作状态显示。
& ^1 T# ]$ q& ~9 P/ e. o
/ ?- A1 I* S; B* B. `6 R9 c5 ]1. 定义一个上面定义的那种结构体变量：

4 \% O/ ?/ X- G2 c" y代 码
5 D) q0 Q4 x2 V/**************************************************************************************
/ c  }; |9 k2 Y, z' V* Variable definition                           
**************************************************************************************/
  q3 a* h! ]4 l( G8 ostatic TASK_COMPONENTS TaskComps[] =
{
    {0, 60, 60, TaskDisplayClock},            // 显示时钟
    {0, 20, 20, TaskKeySan},               // 按键扫描
    {0, 30, 30, TaskDispStatus},            // 显示工作状态
     // 这里添加你的任务。。。。
( B3 H6 @2 y! a) m7 U};
在定义变量时，我们已经初始化了值，这些值的初始化，非常重要，跟具体的执行时间优先级等都有关系，这个需要自己掌握。
* o/ Q; d9 R. a" J
①大概意思是，我们有三个任务，没1s执行以下时钟显示，因为我们的时钟最小单位是1s，所以在秒变化后才显示一次就够了。

②由于按键在按下时会参数抖动，而我们知道一般按键的抖动大概是20ms，那么我们在顺序执行的函数中一般是延伸20ms，而这里我们每20ms扫描一次，是非常不错的出来，即达到了消抖的目的，也不会漏掉按键输入。

③为了能够显示按键后的其他提示和工作界面，我们这里设计每30ms显示一次，如果你觉得反应慢了，你可以让这些值小一点。后面的名称是对应的函数名，你必须在应用程序中编写这函数名称和这三个一样的任务。

% p) p! Y/ ~5 T/ M6 g- X. |2. 任务列表：
代 码
// 任务清单
typedef enum _TASK_LIST
/ j3 Y% T/ C) }/ D3 G{
    TAST_DISP_CLOCK,            // 显示时钟
( \4 c  P% p$ q2 a3 |    TAST_KEY_SAN,             // 按键扫描
    TASK_DISP_WS,             // 工作状态显示
     // 这里添加你的任务。。。。
     TASKS_MAX                                           // 总的可供分配的定时任务数目
! m7 _- z% x4 L/ B8 S+ n} TASK_LIST;
! u" R8 \3 s: w# }好好看看，我们这里定义这个任务清单的目的其实就是参数TASKS_MAX的值，其他值是没有具体的意义的，只是为了清晰的表面任务的关系而已。

3. 编写任务函数：
代 码
/**************************************************************************************
; l# @! Y0 z: ]% H  w& j# p* FunctionName   : TaskDisplayClock()
  f* o- W: T$ J  d* Description    : 显示任务
* EntryParameter : None
* ReturnValue    : None
**************************************************************************************/
$ g' g/ h/ B% C- Zvoid TaskDisplayClock(void)
* k/ }3 h8 l4 I% `. g{
0 k* c- F- I6 U2 n3 @8 h6 l. D5 @- Q
}
+ H" m0 C  C3 j/**************************************************************************************
4 R$ y8 V$ ^. c/ J0 v* FunctionName   : TaskKeySan()
* Description    : 扫描任务
* EntryParameter : None
- |9 s2 U+ Q) x$ c* ReturnValue    : None
**************************************************************************************/
1 N) {% L+ o% A1 f  ^- b3 V3 hvoid TaskKeySan(void)
{
# q  N% J* w6 d' e
. v0 `7 e& L! H: a}
/**************************************************************************************
- \3 C8 J0 S% e+ [* FunctionName   : TaskDispStatus()
9 k2 y- V( F: j! H1 w% a* Description    : 工作状态显示
) k# a6 p' i6 g- S! M* EntryParameter : None
* ReturnValue    : None
" K+ j' m, ]& W9 E4 Q**************************************************************************************/
void TaskDispStatus(void)
. X. k" S/ ]8 H8 t- E{

}
; s* d# `4 k. p% Q$ u* f! X% }6 a// 这里添加其他任务。。。。。。。。。
4 P( w" a6 l; z( j+ H
现在你就可以根据自己的需要编写任务了。

* p8 Y1 d" G6 p- A7 l6 B4. 主函数：
. P) L6 Y4 Y& P: D) r代 码
/**************************************************************************************
8 ]7 A2 @6 b3 u* n* FunctionName   : main()
* Description    : 主函数
* EntryParameter : None
6 z% ]& y7 }2 j; ]% f6 ~* ReturnValue    : None
**************************************************************************************/
int main(void)
( w# `# N4 _! @+ N! f" N{
    InitSys();                  // 初始化
, }' a7 E; M/ S    while (1)
    {
8 ^' r; a: M! g4 T* X0 a        TaskProcess();             // 任务处理
3 w3 K. ~; h! }6 ^0 H    }
0 V- f! ^1 I+ ?6 q5 N" g' ?9 Y}
( A) s4 p2 Z, r' L* H# L+ b, }到此我们的时间片轮询这个应用程序的架构就完成了，你只需要在我们提示的地方添加你自己的任务函数就可以了。是不是很简单啊，有没有点操作系统的感觉在里面？

不防试试把，看看任务之间是不是相互并不干扰？并行运行呢？当然重要的是，还需要，注意任务之间进行数据传递时，需要采用全局变量，除此之外还需要注意划分任务以及任务的执行时间，在编写任务时，尽量让任务尽快执行完成。。。。。。。。
2 N! G  \) z5 @5 L( G
三、操作系统
, V3 R5 U. V( d" l5 W! I操作系统的本身是一个比较复杂的东西，任务的管理，执行本事并不需要我们去了解。但是光是移植都是一件非常困难的是，虽然有人说过“你如果使用过系统，将不会在去使用前后台程序”。但是真正能使用操作系统的人并不多，不仅是因为系统的使用本身很复杂，而且还需要购买许可证（ucos也不例外，如果商用的话）。

$ h' z! {7 V1 S) ?0 t: s" T; h( _9 f这里本人并不想过多的介绍操作系统本身，因为不是一两句话能过说明白的，下面列出UCOS下编写应该程序的模型。大家可以对比一下，这三种方式下的各自的优缺点。
  B7 z0 K* e" ?5 |0 h3 K  y
1 S, \6 t  V* r- K代 码
& }3 c# P2 ?" V% v. l. `/**************************************************************************************
+ i/ a) B* r9 Y! |7 Z1 I* FunctionName   : main()
* Description    : 主函数
2 O7 j4 A# t5 N7 H- S  K# h* EntryParameter : None
* ReturnValue    : None
* y( l" p: v* R% g5 ?**************************************************************************************/
int main(void)
, W: k8 h2 e6 n9 f  `8 F8 n{
. }; }  |: h& _  |5 I    OSInit();                // 初始化uCOS-II
    OSTaskCreate((void (*) (void *)) TaskStart,        // 任务指针
                (void   *) 0,            // 参数
1 F* Y! j0 }* H& x7 w0 L* N                (OS_STK *) &TaskStartStk[TASK_START_STK_SIZE - 1], // 堆栈指针
                (INT8U   ) TASK_START_PRIO);        // 任务优先级
1 H" A1 n- v! U; f" z* P  k* I    OSStart();                                       // 启动多任务环境

+ e9 K9 Q2 U$ |, X/ Y: N- }    return (0);
}
1 Q3 V4 V! D- g  V$ \4 [
2 O, n% ^8 L$ _5 I' r, o代 码
/**************************************************************************************
* FunctionName   : TaskStart()         
* Description    : 任务创建，只创建任务，不完成其他工作
* EntryParameter : None
+ c, D! l' G& x: W$ U, l* ReturnValue    : None
**************************************************************************************/
void TaskStart(void* p_arg)
{
    OS_CPU_SysTickInit();                                       // Initialize the SysTick.
& _% X2 i  w3 {+ w#if (OS_TASK_STAT_EN > 0)
    OSStatInit();                                               // 这东西可以测量CPU使用量
6 t6 e1 ]  N: c: e#endif
# }4 F4 F  b# y" {/ ~OSTaskCreate((void (*) (void *)) TaskLed,     // 任务1
                (void   *) 0,               // 不带参数
4 @  ^, `0 b1 p7 j! h" B                (OS_STK *) &TaskLedStk[TASK_LED_STK_SIZE - 1],  // 堆栈指针
' V% f$ _$ A% \4 N+ h                (INT8U   ) TASK_LED_PRIO);         // 优先级
9 V. U" ~9 m( ]" e% m% q// Here the task of creating your
* C- b" i. j: Y# K: q: P7 }% t
8 O( S( y% e  V    while (1)
    {
* A5 i+ B" B, d5 t6 a" I# M        OSTimeDlyHMSM(0, 0, 0, 100);
' _& i- J5 p' }& I    }
* U- K/ Q1 g2 I7 G) `/ v}
  U1 @* J9 G. j( L7 w) q8 ]不难看出，时间片轮询法优势还是比较大的，即由顺序执行法的优点，也有操作系统的优点。结构清晰，简单，非常容易理解。
! G0 D: d, R- x) w+ T

新手入门中。感谢分享。
8 D8 A2 X, o5 R9 U) Z2 T; i, Y
$ ^( M; [8 l: \+ h& J6 v! J& r里面有一个地方，我觉得按照上下文的理解，应该值有错误：
6 }2 v" A7 X- ?$ x" @2 V& V原文：{0, 60, 60, TaskDisplayClock},            // 显示时钟,60ms刷新一次。
按照描述：{0, 1000, 1000, TaskDisplayClock},            // 显示时钟，一秒刷新一次

时间轮转有一个问题,中断处理超过轮转的时长是否继续处理?
' P% h8 j7 k8 }$ M/ d2 m1 x$ p) e/ t如果等下一轮转任务处理后来处理,某些寄存器状态会超时。数据不能保真。。。

【分享经验】牛人总结的单片机应用程序架构，我也来移植试试

写的真不错，有系统的概念。学习了

在群里共享过，代码都移植好了，比较不错

写得比较详细  非常好 谢谢了！！！！！

不错。

真不错，有系统的概念。

好帖，学习了！

不错，学习学习！

学习了,谢谢!

学习了，谢谢楼主

学习

好帖，很有启发

对整理一下自己程序思路，有帮助

通俗易懂