硬件——STM32 , 软件框架

单片机应用程序的框架大概有三种:

1,简单的前后台顺序执行程序.

2,时间片轮询法.

3,应用操作系统.

下面我们主要来讲解时间片轮询法:

在这里我们先介绍一下定时器的复用功能。就是使用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：

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：
#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,用于存放每个任务需要的时间
uint8  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

3. 在定时器中断服务函数中添加：
/**************************************************************************************
* FunctionName : TimerInterrupt()
* Description : 定时中断服务函数
* EntryParameter : None
* ReturnValue : None
**************************************************************************************/
void TimerInterrupt(void)                   //定时器溢出之后就会进入到这里,可以是1ms,也可以是10ms
{
    uint8 i;

for (i=0; i<TASKS_NUM; i++)        //分别去查看每个任务,这里TASKS_NUM是表示任务的个数,这里是3个
    {
        if (TaskCount[i])                         //TaskCount[i],这个是代表第i个任务当前延迟的时间,如果没有到延迟时间到0,就继续延迟
        {
              TaskCount[i]--;                     //减少一个刻度
              if (TaskCount[i] == 0)           //如果TaskCount[i]为0,说明我们指定的时间到了
              {
                    TaskMark[i] = 0x01;       //TaskMark[i],表示第i个任务的延迟已经完成,可以执行了
              }
        }
   }
}

4. 在我们的应用程序中，在需要的应用  [延迟]  的地方添加如下代码：

TaskCount[0] = 20;        // 延时20ms,比如按键程序,需要我们每20ms检测一次,并不需要实时查看
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。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。  [即:在一个函数运行的间隙中我们可以运行其他的函数]

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个新的应用程序。

时间片轮询法的架构：

1.设计一个结构体：这个是定义的一个  模子, 用于扣蛋糕用的,  实际上是定义任务包括几个要素,我们把任务的要素都列出来,

这样就可以使每个任务都有规定格式的要素了

typedef struct _TASK_COMPONENTS      //任务结构体,任务的几个要素  [这个是很重要的]
{
    uint8 Run;                                               // 程序运行标记：0-不运行，1-运行  ,这里是程序会不会运行
    uint8 Timer;                                            // 计时器, 这个是用于在定时器中减减的
    uint8 ItvTime;                                          // 任务运行间隔时间, 这个是用于更新参数的
    void (*TaskHook)(void);                          // 要运行的任务函数
} TASK_COMPONENTS;                           // 任务定义

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，便于移植和理解。
/**************************************************************************************
* FunctionName   : TaskRemarks()          //放到定时器中
* Description    : 任务标志处理
* EntryParameter : None
* ReturnValue    : None
**************************************************************************************/
void TaskRemarks(void)                            //要放到  timer中断中
{
    uint8 i;
    for (i=0; i<TASKS_MAX; i++)                 // 逐个任务时间处理
    {
         if (TaskComps[i].Timer)                     // 时间不为0 , 可是我有一个问题, 什么时候用 . 什么时候用 ->
        {
            TaskComps[i].Timer--;                   // 减去一个节拍
            if (TaskComps[i].Timer == 0)         // 时间减完了
            {
                 TaskComps[i].Timer = TaskComps[i].ItvTime;       // 恢复计时器值，从新下一次
                 TaskComps[i].Run = 1;            // 任务可以运行, 任务的延迟已经过了, 可以继续运行了
            }
        }
   }
}

3. 任务处理：实现任务管理操作, 用于循环判断哪个任务需要运行了
/**************************************************************************************
* FunctionName   : TaskProcess()
* Description    : 任务处理
* EntryParameter : None
* ReturnValue    : None
**************************************************************************************/
void TaskProcess(void)
{
    uint8 i;
    for (i=0; i<TASKS_MAX; i++)           // 逐个任务时间处理
    {
         if (TaskComps[i].Run)                 // 这个标志不为0, 标志为0, 标志置1是在timer时间中断中, 是在时间查询那里的
        {
             TaskComps[i].TaskHook();      // 运行任务, 这个是一个函数, 在运行完这个函数后, 我们下一步操作就是清除标志位
             TaskComps[i].Run = 0;           // 标志清0
        }
    }   
}

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. 定义一个上面定义的那种结构体变量：
/**************************************************************************************
* Variable definition                           
**************************************************************************************/
static TASK_COMPONENTS TaskComps[] =
{   //0:程序刚开始不运行;  60:用于减减的计数;  60:函数重复周期,用于重装减减;  TaskDisplayClock:是一个函数名,用于重复运行的刷屏;
    {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。。。。
};

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。

上面的结构体初始化表示,我们有三个任务:

①每1s执行一下时钟显示，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由于按键在按下时电平会抖动，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迟20ms等待电平稳定后才开始采集电平，而这里我们每20ms扫描一次，效果是非常不错的，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。

TaskDisplayClock, TaskKeySan,  TaskDispStatus 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来分别完成三个任务。

2. 任务列表：(也叫作任务清单)
typedef enum _TASK_LIST
{
    TAST_DISP_CLOCK,               // 显示时钟
    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
} TASK_LIST;
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。