LEDs状态灯任务(线程)设计 （基于RTOS）

我们学习MCU开发，大部分都是面向过程的开发，但实际项目一般要求我们有面向对象（模块化）的方式来开发。

刚学习C语言开发的朋友，应该常常听说面向对象，但实际对于面向对象开发可能还是不太了解。

为了初学者进一步理解，本文结合实际项目（LEDs状态灯）给大家带来比较基础的模块化设计。

Ⅰ关于C语言的模块化

对于MCU的开发，大部分人都还是习惯性用的C语言，原因之一在于C语言具有高效的特点。

可以了解一下，许多操作系统的内核使用的编程语言，其实都用到了C语言，这就是C语言的优点，也是C语言这么多年不衰败的原因。

说回来，对于MCU的开发，除了C语言，当然还可以其它语言，像C++有许多人就用上了。

C++语言本身就是面向对象的开发语言，定义一个类，可以包含许多成员。站在C语言的角度，可以理解成定义一个结构体，里面包含许多数据类型。如下面要说的LEDs数据结构体:

typedef struct { uint8_t Mode; //模式(常灭 常亮 闪烁) uint8_t Status; //当前状态(灭 亮) uint16_t OffTimes; //灭时间(xLED_COUNT_PERIOD毫秒) uint16_t OnTimes; //亮时间 uint16_t Counter; //计数(计时) void (*OffFun)(void); //灭函数接口 void (*OnFun)(void); //亮函数接口 }LED_TypeDef;

可以看到，结构体里面包含整型变量，函数指针。

补充，指针函数与函数指针的区别：

1、指针函数：本质是一个函数，函数返回类型是某一类型的指针。

格式： 类型标识符 *函数名(参数表)

如：int *f(x，y);

2、函数指针：本质是一个指针，指向函数的指针变量。

格式：类型说明符 (*函数名)(参数)

如：int (*f) (int x);

Ⅱ为什么要模块化设计

假如一个系统中做的事情非常多，比如：采集两个增量式编码器、两个绝对值编码器、控制4个电机、控制多个LED状态灯、通信收发数据，采集温度、湿度、超声波雷达等···许多模块，那么问题来了，这么多模块，你的软件该如何设计？

答案就是需要模块化设计。

模块化设计，包含底层驱动，中间接口函数，应用程序等。对于MCU级别的开发，为了规范，建议大家从底层设计到应用层设计都按照模块化的方式来设计。

简单的来说，模块化就是源文件、数据结构、变量、函数命名等需要按照模块的方式来设计。比如LEDs状态灯：IO口的定义用LED（模块），文件名用led，变量、函数名抬头用LED，定义一个LED数据结构（模块的数据结构）等。

模块化的设计优点在于：便于源代码管理、移植、理解等等。（相信有许多自己写的代码，放一段时间之后，重新再次阅读，可能看了半天都不明白源代码的意思。）

ⅢLEDs实例讲述

为方便大家理解，拿一个简单的LEDs状态灯的实例来分析。里面使用到了RTOS简单系统延时（本文不讲述关于RTOS的知识）。文末提供例程下载地址。

1.描述

绿、黄、红三个（可以自己添加许多个）LED状态灯，可独自实现常灭、常亮、闪烁三个模式。

闪烁：灭、亮时间可设置（提供函数接口修改）。

在一个线程（任务）里面执行。

3个LED不同亮灭时间效果：

2.数据结构

typedef struct { uint8_t Mode; //模式(常灭 常亮 闪烁) uint8_t Status; //当前状态(灭 亮) uint16_t OffTimes; //灭时间(xLED_COUNT_PERIOD毫秒) uint16_t OnTimes; //亮时间 uint16_t Counter; //计数(计时) void (*OffFun)(void); //灭函数接口 void (*OnFun)(void); //亮函数接口 }LED_TypeDef;

为了方便理解，只使用一个数据结构（实际大的项目可能有多个包含，类似C++继承关系）。

3.底层LED函数接口

void LEDGreen_Off(void);

void LEDGreen_On(void);

void LEDYellow_Off(void);

void LEDYellow_On(void);

void LEDRed_Off(void);

void LEDRed_On(void);

主要就是亮灭函数接口，这里提供三组LED（根据需求可添加）。

4.定义局部变量

static LED_TypeDef sLEDG_Structure; //绿灯 static LED_TypeDef sLEDY_Structure; //黄灯 static LED_TypeDef sLEDR_Structure; //红灯

5.初始化变量

/************************************************函数名称 ： LED_Data_Init功 能 ： 数据初始化参 数 ： 无返 回 值 ： 无作 者 ： strongerHuang*************************************************/ static void LED_Data_Init(void){ /* 绿灯 */ sLEDG_Structure.Mode = LED_MODE_FLICKER; //初始化为闪烁 sLEDG_Structure.OffTimes = 50; //灭亮时间 sLEDG_Structure.OnTimes = 50; sLEDG_Structure.Counter = 0; //计数归零 sLEDG_Structure.OffFun = LEDGreen_Off; //灭函数接口 sLEDG_Structure.OnFun = LEDGreen_On; //亮函数接口 /* 黄灯 */ sLEDY_Structure.Mode = LED_MODE_ON; //初始化为常亮 sLEDY_Structure.OffTimes = 0; //灭亮时间 sLEDY_Structure.OnTimes = 0; sLEDY_Structure.Counter = 0; //计数归零 sLEDY_Structure.OffFun = LEDYellow_Off; //灭函数接口 sLEDY_Structure.OnFun = LEDYellow_On; //亮函数接口 /* 红灯 */ sLEDR_Structure.Mode = LED_MODE_ON; //初始化为常亮 sLEDR_Structure.OffTimes = 0; //灭亮时间 sLEDR_Structure.OnTimes = 0; sLEDR_Structure.Counter = 0; //计数归零 sLEDR_Structure.OffFun = LEDRed_Off; //灭函数接口 sLEDR_Structure.OnFun = LEDRed_On; //亮函数接口 /* 对外调用接口(例子) */ LEDG_Set(LED_MODE_FLICKER, 50, 50); LEDY_Set(LED_MODE_FLICKER, 50, 10); LEDR_Set(LED_MODE_FLICKER, 20, 30);}

这里重要的就是要初始化灭亮函数接口。

6.LEDs任务（线程）

/************************************************函数名称 ： LED_Task_Proc功 能 ： 状态灯任务程序参 数 ： pvParameters --- 可选参数返 回 值 ： 无作 者 ： strongerHuang*************************************************/ static void LED_Task_Proc(void *pvParameters){ static TickType_t xLastWakeTime; xLastWakeTime = xTaskGetTickCount(); for(;;) { //间隔固定计数周期(采样时间) vTaskDelayUntil(&xLastWakeTime, LED_COUNT_PERIOD); /* 浏览LEDs */ LED_Scan(&sLEDG_Structure); LED_Scan(&sLEDY_Structure); LED_Scan(&sLEDR_Structure); }}

流程图：

7.LED浏览（或者说处理）

/************************************************函数名称 ： LED_Scan功 能 ： 状态灯扫描(修改状态)参 数 ： LED_Struct --- 状态灯数据结构返 回 值 ： 无作 者 ： strongerHuang*************************************************/ static void LED_Scan(LED_TypeDef *LED_Struct){ /* 1.常灭模式 */ if(LED_MODE_OFF == LED_Struct->Mode) { LED_Struct->Status = LED_STATUS_OFF; //状态置为"灭" LED_Struct->OffFun(); //灭灯 } /* 2.常亮模式 */ else if(LED_MODE_ON == LED_Struct->Mode) { LED_Struct->Status = LED_STATUS_ON; //状态置为"亮" LED_Struct->OnFun(); //亮灯 } /* 3.闪烁模式 */ else if(LED_MODE_FLICKER == LED_Struct->Mode) { /* 在灭的状态 */ if(LED_STATUS_OFF == LED_Struct->Status) { LED_Struct->Counter++; if(LED_Struct->Counter >= LED_Struct->OffTimes) { LED_Struct->Counter = 0; LED_Struct->OnFun(); //亮灯 LED_Struct->Status = LED_STATUS_ON; //状态置为"亮" } } /* 在亮的状态 */ else if(LED_STATUS_ON == LED_Struct->Status) { LED_Struct->Counter++; if(LED_Struct->Counter >= LED_Struct->OnTimes) { LED_Struct->Counter = 0; LED_Struct->OffFun(); //灭灯 LED_Struct->Status = LED_STATUS_OFF; //状态置为"灭" } } else { LED_Struct->Status = LED_STATUS_OFF; //状态置为"灭" } } /* 4.未知模式 */ else { LED_Struct->Status = LED_STATUS_OFF; //状态置为"灭" LED_Struct->OffFun(); //灭灯 }}

源代码工程下载地址：

链接：https://pan.baidu.com/s/1cNtwJDdCOfyYwsvKCclFyw

密码：kk74