中断驱动多任务--- 单片机(MCU) 下的一种软件设计结构资料下载

MCU由于内部资源的限制，软件设计有其特殊性，程序一般没有复杂的算法以及数据结构，代码量也不大， 通常不会使用 OS (Operating System)， 因为对于一个只有若干K ROM、一百多byte RAM 的MCU来说，一个简单OS 也会吃掉大部分的资源。 对于无OS的系统，流行的设计是主程序（主循环 ）+（定时）中断，这种结构虽然符合自然想法，不过却有很多不利之处，首先是中断可以在主程序的任何地方发生，随意打断主程序。其次主程序与中断之间的耦合性（关联度）较大，这种做法 使得主程序与中断缠绕在一起，必须仔细处理以防不测。 那么换一种思路，如果把主程序全部放入（定时）中断中会怎么样？这么做至少可以立即看到几个好处：系统可以处于低功耗的休眠状态，将由中断唤醒进入主程序；如果程序跑飞，则中断可以拉回；没有了主从之分（其他中断另计），程序易于模块化。 为了把主程序全部放入（定时）中断中，必须把程序化分成一个个的模块，即任务，每个任务完成一个特定的功能，例如扫描键盘并检测按键。 设定一个合理的时基 （tick），例如 5、10 或 20 ms，每次定时中断，把所有任务执行一遍，为减少复杂性，一般不做动态调度（最多使用固定数组以简化设计，做动态调度就接近 OS了），这实际上是一种无优先级时间片轮循的变种。来看看主程序的构成： void main() { …. // 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： void Timer_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，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： … Enable_Timer_Interrupt; 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： #define CountOfArray(x) (sizeof(x)/sizeof(x[0])) typedef void (*FUNCTIONPTR)(); const FUNCTIONPTR[] tasks = { ProcessKey, RunTask2， … RunTaskN }; void Timer_Interrupt() { SetTimer(); ResetStack(); Enable_Timer_Interrupt; for (i=0; i (*tasks[i])(); while (1) IDLE； } 使用const 是让数组内容位于 code segment （ROM) 而非 data segment (RAM) 中，8051 中使用 code 作为 const 的替代品。 (题外话：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。Visual C++ 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：