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