单片机大致应用程序的三种架构总结、方法的利弊和适应范围

在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： 1. 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。 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。 3. 操作系统，此法应该是应用程序编写的最高境界。  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 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。    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。   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。   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
* EntryParameter : None
* ReturnValue    : None
**************************************************************************************/
int main(void) 
{ 
    uint8 keyValue;       InitSys();                  // 初始化       while (1)
    {
        TaskDisplayClock();
        keyValue = TaskKeySan();
        switch (keyValue)
       {
            case x: TaskDispStatus(); break;
            ...
            default: break;
        }
    }
}  
        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：  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 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：     代 码 /**************************************************************************************
* FunctionName : TimerInterrupt()
* Description : 定时中断服务函数
* EntryParameter : None
* ReturnValue : None
**************************************************************************************/
void TimerInterrupt(void)
{
    uint8 i;

    for (i=0; i     {
        if (TaskCount[i]) 
        {
              TaskCount[i]--; 
              if (TaskCount[i] == 0) 
              {
                    TaskMark[i] = 0x01; 
              }
        }
   }
}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。  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 TaskCount[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。。。。。。。。。。。   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。  循环判断标志位：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。  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。  时间片轮询法的架构：  1.设计一个结构体：     代 码 // 任务结构
typedef struct _TASK_COMPONENTS
{
    uint8 Run;                 // 程序运行标记：0-不运行，1运行
    uint8 Timer;              // 计时器
    uint8 ItvTime;              // 任务运行间隔时间
    void (*TaskHook)(void);    // 要运行的任务函数
} 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。     代 码 /**************************************************************************************
* FunctionName   : TaskRemarks()
* Description    : 任务标志处理
* EntryParameter : None
* ReturnValue    : None
**************************************************************************************/
void TaskRemarks(void)
{
    uint8 i;     for (i=0; i     {
         if (TaskComps[i].Timer)          // 时间不为0
        {
            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
            }
        }
   }
} 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？  3. 任务处理：     代 码 /**************************************************************************************
* FunctionName   : TaskProcess()
* Description    : 任务处理
* EntryParameter : None
* ReturnValue    : None
**************************************************************************************/
void TaskProcess(void)
{
    uint8 i;     for (i=0; i     {
         if (TaskComps[i].Run)           // 时间不为0
        {
             TaskComps[i].TaskHook();         // 运行任务
             TaskComps[i].Run = 0;          // 标志清0
        }
    }   
}

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。

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。

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. 定义一个上面定义的那种结构体变量：

代 码 /**************************************************************************************
* Variable definition                            
**************************************************************************************/
static 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。。。。 }; 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。   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。  2. 任务列表：     代 码 // 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。  3. 编写任务函数：     代 码 /**************************************************************************************
* FunctionName   : TaskDisplayClock()
* Description    : 显示任务 * EntryParameter : None
* ReturnValue    : None
**************************************************************************************/
void TaskDisplayClock(void)
{   } /**************************************************************************************
* FunctionName   : TaskKeySan()
* Description    : 扫描任务
* EntryParameter : None
* ReturnValue    : None
**************************************************************************************/
void TaskKeySan(void)
{
} /**************************************************************************************
* FunctionName   : TaskDispStatus()
* Description    : 工作状态显示
* EntryParameter : None
* ReturnValue    : None
**************************************************************************************/
void TaskDispStatus(void)
{
} // 这里添加其他任务。。。。。。。。。   现在你就可以根据自己的需要编写任务了。  4. 主函数：     代 码 /**************************************************************************************
* FunctionName   : main()
* Description    : 主函数
* EntryParameter : None
* ReturnValue    : None
**************************************************************************************/
int main(void) 
{ 
    InitSys();                  // 初始化     while (1)
    {
        TaskProcess();             // 任务处理
    }
}
       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。。。。。。。。   三、操作系统 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）。   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。    
代 码 /**************************************************************************************
* FunctionName   : main()
* Description    : 主函数
* EntryParameter : None
* ReturnValue    : None
**************************************************************************************/
int main(void) 
{ 
    OSInit();                // 初始化uCOS-II     OSTaskCreate((void (*) (void *)) TaskStart,        // 任务指针
                (void   *) 0,            // 参数
                (OS_STK *) &TaskStartStk[TASK_START_STK_SIZE - 1], // 堆栈指针
                (INT8U   ) TASK_START_PRIO);        // 任务优先级     OSStart();                                       // 启动多任务环境
                                        
    return (0); 
}     代 码 /**************************************************************************************
* FunctionName   : TaskStart()          
* Description    : 任务创建，只创建任务，不完成其他工作
* EntryParameter : None
* ReturnValue    : None
**************************************************************************************/
void TaskStart(void* p_arg)
{
    OS_CPU_SysTickInit();                                       // Initialize the SysTick. #if (OS_TASK_STAT_EN > 0)
    OSStatInit();                                               // 这东西可以测量CPU使用量 
#endif  OSTaskCreate((void (*) (void *)) TaskLed,     // 任务1
                (void   *) 0,               // 不带参数
                (OS_STK *) &TaskLedStk[TASK_LED_STK_SIZE - 1],  // 堆栈指针
                (INT8U   ) TASK_LED_PRIO);         // 优先级  // Here the task of creating your
                
    while (1)
    {
        OSTimeDlyHMSM(0, 0, 0, 100);
    }
}
       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。  延伸阅读：

你是单片机高手，还是菜鸟？看看程序框架就知道了

从大学参加电子设计大赛到现在，在单片机学习的道路上也有几年的摸索了，把自己的一些心得体会分享给大家。

初学单片机时，往往都会纠结于其各个模块功能的应用，如串口（232，485）对各种功能IC的控制,电机控制PWM，中断应用，定时器应用，人机界面应用，CAN总线等. 这是一个学习过程中必需的阶段，是基本功。很庆幸，在参加电子设计大赛赛前培训时，MCU周围的控制都训练的很扎实。经过这个阶段后，后来接触不同的MCU就会发现，都大同小异，各有各的优势而已，学任何一种新的MCU都很容易入手包括一些复杂的处理器。而且对MCU的编程控制会提升一个高度概况——就是对各种外围进行控制(如果是对复杂算法的运算就会用DSP了），而外围与MCU的通信方式一般也就几种时序：IIC,SPI,intel8080,M6800。这样看来MCU周围的编程就是一个很简单的东西了。

然而这只是嵌入式开发中的一点皮毛而已，在接触过多种MCU,接触过复杂设计要求，跑过操作系统等等后，我们在回到单片机的裸机开发时，就不知不觉的就会考虑到整个程序设计的架构问题；一个好的程序架构，是一个有经验的工程师和一个初学者的分水岭。

以下是我对单片机程序框架以及开发中一些常用部分的认识总结：

任何对时间要求苛刻的需求都是我们的敌人，在必要的时候我们只有增加硬件成本来消灭它；比如你要8个数码管来显示，我们在没有相关的硬件支持的时候必须用MCU以动态扫描的方式来使其工作良好；而动态扫描将或多或少的阻止了MCU处理其他的事情。在MCU负担很重的场合，我会选择选用一个类似max8279外围ic来解决这个困扰；

然而庆幸的是，有着许多不是对时间要求苛刻的事情：

例如键盘的扫描，人们敲击键盘的速率是有限的，我们无需实时扫描着键盘，甚至可以每隔几十ms才去扫描一下；然而这个几十ms的间隔，我们的MCU还可以完成许多的事情；

单片机虽然是裸机奔跑，但是往往现实的需要决定了我们必须跑出操作系统的姿态——多任务程序；

比如一个常用的情况有4个任务：

1、键盘扫描；

2、led数码管显示；

3、串口数据需要接受和处理;

4、串口需要发送数据；

如何来构架这个单片机的程序将是我们的重点；

读书时代的我会把键盘扫描用查询的方式放在主循环中，而串口接收数据用中断，在中断服务函数中组成相应的帧格式后置位相应的标志位，在主函数的循环中进行数据的处理，串口发送数据以及led的显示也放在主循环中；

这样整个程序就以标志变量的通信方式，相互配合的在主循环和后台中断中执行；

然而必须指出其不妥之处：

每个任务的时间片可能过长，这将导致程序的实时性能差。如果以这样的方式在多加几个任务，使得一个循环的时间过长，可能键盘扫描将很不灵敏。所以若要建立一个良好的通用编程模型，我们必须想办法，消去每个任务中费时间的部分以及把每个任务再次分解；下面来细谈每个任务的具体措施：

1、键盘扫描

键盘扫描是单片机的常用函数，以下指出常用的键盘扫描程序中，严重阻碍系统实时性能的地方；

众所周知，一个键按下之后的波形是这样的（假定低有效）：

在有键按下后，数据线上的信号出现一段时间的抖动，然后为低，然后当按键释放时，信号抖动一段时间后变高。当然，在数据线为低或者为高的过程中，都有可能出现一些很窄的干扰信号。

unsigned char kbscan(void)

{

unsigned char sccode,recode;

P2=0xf8; 

if ((P2&0xf8)!=0xf8) 

{

delay(100); //延时20ms去抖--------这里太费时了，很糟糕 

if((P2&0xf8)!=0xf8) 

{

sccode=0xfe; 

while((sccode&0x08)!=0) 

{

P2=sccode; 

if ((P2&0xf8)!=0xf8) 

break;

sccode=(sccode<<1)|0x01;

} 

recode=(P2&0xf8)|0x0f; 

return(sccode&recode); 

} 

}

return (KEY_NONE);

}

键盘扫描是需要软件去抖的，这没有争议，然而该函数中用软件延时来去抖（ms级别的延时），这是一个维持系统实时性能的一个大忌讳；

一般还有一个判断按键释放的代码：

While( kbscan() != KEY_NONE)

; //死循环等待

这样很糟糕，如果把键盘按下一直不放，这将导致整个系统其它的任务也不能执行，这将是个很严重的bug。

有人会这样进行处理：

While(kbsan() != KEY_NONE )

{

Delay(10);

If(Num++ > 10)

Break;

}

即在一定得时间内，如果键盘一直按下，将作为有效键处理。这样虽然不导致整个系统其它任务不能运行，但也很大程度上，削弱了系统的实时性能，因为他用了延时函数；

我们用两种有效的方法来解决此问题：

1、在按键功能比较简单的情况下，我们仍然用上面的kbscan()函数进行扫描，只是把其中去抖用的软件延时去了，把去抖以及判断按键的释放用一个函数来处理，它不用软件延时，而是用定时器的计时（用一般的计时也行）来完成；代码如下

void ClearKeyFlag(void)

{

KeyDebounceFlg = 0;

KeyReleaseFlg = 0;

}

void ScanKey(void)

{

++KeyDebounceCnt;//去抖计时（这个计时也可以放在后台定时器计时函数中处理）

KeyCode = kbscan();

if (KeyCode != KEY_NONE)

{

if (KeyDebounceFlg)//进入去抖状态的标志位

{

if (KeyDebounceCnt > DEBOUNCE_TIME)//大于了去抖规定的时间

{

if (KeyCode == KeyOldCode)//按键依然存在，则返回键值

{

KeyDebounceFlg = 0;

KeyReleaseFlg = 1;//释放标志

return; //Here exit with keycode

}

ClearKeyFlag(); //KeyCode != KeyOldCode，只是抖动而已

}

}else{

if (KeyReleaseFlg == 0)

{

KeyOldCode = KeyCode;

KeyDebounceFlg = 1;

KeyDebounceCnt = 0;

}else{

if (KeyCode != KeyOldCode)

ClearKeyFlag();

}

}

}else{

ClearKeyFlag();//没有按键则清零标志

}

KeyCode = KEY_NONE; 

}

在按键情况较复杂的情况，如有长按键，组合键，连键等一些复杂功能的按键时候，我们跟倾向于用状态机来实现键盘的扫描；

//

avr 单片机 中4*3扫描状态机实现

char read_keyboard_FUN2() 

{ 

static char key_state = 0, key_value, key_line,key_time; 

char key_return = No_key,i; 

switch (key_state) 

{ 

case 0: //最初的状态，进行3*4的键盘扫描

key_line = 0b00001000; 

for (i=1; i<=4; i++) // 扫描键盘 

{ 

PORTD = ~key_line; // 输出行线电平 

PORTD = ~key_line; // 必须送2次！！！（注1） 

key_value = Key_mask & PIND; // 读列电平 

if (key_value == Key_mask) 

key_line <<= 1; // 没有按键，继续扫描 

else 

{ 

key_state++; // 有按键，停止扫描 

break; // 转消抖确认状态 

} 

} 

break; 

case 1: //此状态来判断按键是不是抖动引起的

if (key_value == (Key_mask & PIND)) // 再次读列电平， 

{

key_state++; // 转入等待按键释放状态 

key_time=0;

} 

else 

key_state--; // 两次列电平不同返回状态0，（消抖处理） 

break; 

case 2: // 等待按键释放状态 

PORTD = 0b00000111; // 行线全部输出低电平 

PORTD = 0b00000111; // 重复送一次 

if ( (Key_mask & PIND) == Key_mask) 

{

key_state=0; // 列线全部为高电平返回状态0 

key_return= (key_line | key_value);//获得了键值

}

else if(++key_time>=100)//如果长时间没有释放

{

key_time=0;

key_state=3;//进入连键状态

key_return= (key_line | key_value);

} 

break; 

case 3://对于连键，每隔50ms就得到一次键值，windows xp 系统就是这样做的

PORTD = 0b00000111; // 行线全部输出低电平 

PORTD = 0b00000111; // 重复送一次 

if ( (Key_mask & PIND) == Key_mask) 

key_state=0; // 列线全部为高电平返回状态0 

else if(++key_time>=5) //每隔50MS为一次连击的按键

{

key_time=0;

key_return= (key_line | key_value);

} 

break; 

}

return key_return; 

}

以上用了4个状态，一般的键盘扫描只用前面3个状态就可以了，后面一个状态是为增加“连键”功能设计的。连键——即如果按下某个键不放，则迅速的多次响应该键值，直到其释放。在主循环中每隔10ms让该键盘扫描函数执行一次即可；我们定其时限为10ms,当然要求并不严格。

2、数码管的显示

一般情况下我们用的八位一体的数码管，采用动态扫描的方法来完成显示；非常庆幸人眼在高于50hz以上的闪烁时发现不了的。所以我们在动态扫描数码管的间隔时间是充裕的。这里我们定其时限为4ms(250HZ) ，用定时器定时为2ms,在定时中断程序中进行扫描的显示，每次只显示其中的一位；当然时限也可以弄长一些，更推荐的方法是把显示函数放入主循环中，而定时中断中置位相应的标志位即可；

// Timer 0 比较匹配中断服务,4ms定时 

interrupt [TIM0_COMP] void timer0_comp_isr(void) 

{ 

display(); // 调用LED扫描显示 

……………………

}

void display(void) // 8位LED数码管动态扫描函数 

{ 

PORTC = 0xff; // 这里把段选都关闭是很必要的，否则数码管会产生拖影

PORTA = led_7[dis_buff[posit]]; 

PORTC = position[posit]; 

if (++posit >=8 ) 

posit = 0; 

}

3、串口接收数据帧

串口接收时用中断方式的，这无可厚非。但如果你试图在中断服务程序中完成一帧数据的接收就麻烦大了。永远记住，中断服务函数越短越好，否则影响这个程序的实时性能。一个数据帧一般包括若干个字节，我们需要判断一帧是否完成，校验是否正确。在这个过程中我们不能用软件延时，更不能用死循环等待等方式；

所以我们在串口接收中断函数中，只是把数据放置于一个缓冲队列中。

至于组成帧，以及检查帧的工作我们在主循环中解决，并且每次循环中我们只处理一个数据，每个字节数据的处理间隔的弹性比较大，因为我们已经缓存在了队列里面。

/*==========================================

功能：串口发送接收的时间事件

说明：放在大循环中每10ms一次

输出：none

输入：none

==========================================*/

void UARTimeEvent(void)

{

if (TxTimer != 0)//发送需要等待的时间递减

--TxTimer;

if (++RxTimer > RX_FRAME_RESET) //

RxCnt = 0; //如果接受超时（即不完整的帧或者接收一帧完成），把接收的不完整帧覆盖

}

/*==========================================

功能：串口接收中断

说明：接收一个数据，存入缓存

输出：none

输入：none

==========================================*/

interrupt [USART_RXC] void uart_rx_isr(void)

{

INT8U status,data;

status = UCSRA;

data = UDR;

if ((status & (FRAMING_ERROR | PARITY_ERROR | DATA_OVERRUN))==0){

RxBuf[RxBufWrIdx] = data;

if (++RxBufWrIdx == RX_BUFFER_SIZE) //接收数据于缓冲中

RxBufWrIdx = 0； 

if (++RxBufCnt == RX_BUFFER_SIZE){

RxBufCnt = 0;

//RxBufferOvf=1;

}

}

}

/*==========================================

功能：串口接收数据帧

说明：当非0输出时，收到一帧数据

放在大循环中执行

输出：==0:没有数据帧

!=0:数据帧命令字

输入：none

==========================================*/

INT8U ChkRxFrame(void)

{

INT8U dat;

INT8U cnt;

INT8U sum;

INT8U ret;

ret = RX_NULL;

if (RxBufCnt != 0){

RxTimer = 0; //清接收计数时间，UARTimeEvent()中对于接收超时做了放弃整帧数据的处理

//Display();

cnt = RxCnt;

dat = RxBuf[RxBufRdIdx]; // Get Char

if (++RxBufRdIdx == RX_BUFFER_SIZE) 

RxBufRdIdx = 0;

Cli();

--RxBufCnt;

Sei();

FrameBuf[cnt++] = dat;

if (cnt >= FRAME_LEN)// 组成一帧

{

sum = 0;

for (cnt = 0;cnt < (FRAME_LEN - 1);cnt++)

sum+= FrameBuf[cnt];

if (sum == dat)

ret = FrameBuf[0];

cnt = 0;

}

RxCnt = cnt;

}

return ret;

}

以上的代码ChkRxFrame()可以放于串口接收数据处理函数RxProcess() 中，然后放入主循环中执行即可。以上用一个计时变量RxTimer，很微妙的解决了接收帧超时的放弃帧处理，它没有用任何等待，而且主循环中每次只是接收一个字节数据，时间很短。

我们开始架构整个系统的框架：

我们选用一个系统不常用的TIMER来产生系统所需的系统基准节拍，这里我们选用4ms；

在meg8中我们代码如下：

// Timer 0 overflow interrupt service routine

interrupt [TIM0_OVF] void timer0_ovf_isr(void)

{

// Reinitialize Timer 0 value

TCNT0=0x83;

// Place your code here

if ((++Time1ms & 0x03) == 0)

TimeIntFlg = 1;

}

然后我们设计一个TimeEvent()函数，来调用一些在以指定的频率需要循环调用的函数，

比如每个4ms我们就进行喂狗以及数码管动态扫描显示，每隔1s我们就调用led闪烁程序，每隔20ms我们进行键盘扫描程序；

void TimeEvent (void)

{

if (TimeIntFlg){

TimeIntFlg = 0;

ClearWatchDog();

display(); // 在4ms事件中，调用LED扫描显示，以及喂狗

if (++Time4ms > 5){

Time4ms = 0;

TimeEvent20ms()；//在20ms事件中，我们处理键盘扫描read_keyboard_FUN2() 

if (++Time100ms > 10){

Time100ms = 0;

TimeEvent1Hz();// 在1s事件中，我们使工作指示灯闪烁

} 

}

UARTimeEvent();//串口的数据接收事件，在4ms事件中处理

}

}

显然整个思路已经很清晰了，cpu需要处理的循环事件都可以根据其对于时间的要求很方便的加入该函数中。但是我们对这事件有要求：

执行速度快，简短，不能有太长的延时等待，其所有事件一次执行时间和必须小于系统的基准时间片4ms（根据需要可以加大系统基准节拍）。

所以我们的键盘扫描程序，数码管显示程序，串口接收程序都如我先前所示。如果逼不得已需要用到较长的延时（如模拟IIc时序中用到的延时）

我们设计了这样的延时函数：

void RunTime250Hz (INT8U delay)//此延时函数的单位为4ms(系统基准节拍)

{

while (delay){

if (TimeIntFlg){

--delay;

TimeEvent();

}

TxProcess();

RxProcess(); 

}

}

我们需要延时的时间=delay*系统记住节拍4ms,此函数就确保了在延时的同时，我们其它事件（键盘扫描，led显示等）也并没有被耽误；

好了这样我们的主函数main()将很简短：

Void main (voie)

{

Init_all();

while (1)

{ 

TimeEvent(); //对于循环事件的处理

RxProcess(); //串口对接收的数据处理

TxProcess();// 串口发送数据处理

}

}

整体看来我们的系统就成了将近一个万能的模版了，根据自己所选的cpu,选个定时器，在添加自己的事件函数即可，非常灵活方便实用，一般的单片机能胜任的场合，该模版都能搞定。

整个系统以全局标志作为主线，形散神不散；系统耗费比较小，只是牺牲了一个Timer而已，在资源缺乏的单片机中，非常适合；曾经看过一个网友的模版“单片机实用系统”，其以51为例子写的，整体思路和这个差不多，不过他写得更为规范紧凑，非常欣赏；但个人觉得代码开销量要大些，用惯了都一样哦。但是由于本系统以全局标志为驱动事件，所以比较感觉比较凌乱，全局最好都做好注释，而其要注意一些隐形的函数递归情况，千万不要递归的太深哦（有的单片机不支持）。

原文标题：实用：牛人总结的单片机三种应用程序架构！

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