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        侃侃單片機(jī)裸奔的程序框架

        作者: 時間:2016-11-26 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏


        以上用了4個狀態(tài),一般的鍵盤掃描只用前面3個狀態(tài)就可以了,后面一個狀態(tài)是為增加“連鍵”功能設(shè)計的。連鍵——即如果按下某個鍵不放,則迅速的多次響應(yīng)該鍵值,直到其釋放。在主循環(huán)中每隔10ms讓該鍵盤掃描函數(shù)執(zhí)行一次即可;我們定其時限為10ms,當(dāng)然要求并不嚴(yán)格。

        2數(shù)碼管的顯示
        一般情況下我們用的八位一體的數(shù)碼管,采用動態(tài)掃描的方法來完成顯示;非常慶幸人眼在高于50hz以上的閃爍時發(fā)現(xiàn)不了的。所以我們在動態(tài)掃描數(shù)碼管的間隔時間是充裕的。這里我們定其時限為4ms(250HZ) ,用定時器定時為2ms,在定時中斷程序中進(jìn)行掃描的顯示,每次只顯示其中的一位;當(dāng)然時限也可以弄長一些,更推薦的方法是把顯示函數(shù)放入主循環(huán)中,而定時中斷中置位相應(yīng)的標(biāo)志位即可;

        // Timer 0 比較匹配中斷服務(wù),4ms定時
        interrupt [TIM0_COMP] void timer0_comp_isr(void)
        {
        display(); // 調(diào)用LED掃描顯示
        ……………………
        }
        void display(void) // 8位LED數(shù)碼管動態(tài)掃描函數(shù)
        {
        PORTC = 0xff; // 這里把段選都關(guān)閉是很必要的,否則數(shù)碼管會產(chǎn)生拖影
        PORTA = led_7[dis_buff[posit]];
        PORTC = position[posit];
        if (++posit >=8 )
        posit = 0;
        }
        3串口接收數(shù)據(jù)幀
        串口接收時用中斷方式的,這無可厚非。但如果你試圖在中斷服務(wù)程序中完成一幀數(shù)據(jù)的接收就麻煩大了。永遠(yuǎn)記住,中斷服務(wù)函數(shù)越短越好,否則影響這個程序的實時性能。一個數(shù)據(jù)幀一般包括若干個字節(jié),我們需要判斷一幀是否完成,校驗是否正確。在這個過程中我們不能用軟件延時,更不能用死循環(huán)等待等方式;
        所以我們在串口接收中斷函數(shù)中,只是把數(shù)據(jù)放置于一個緩沖隊列中。
        至于組成幀,以及檢查幀的工作我們在主循環(huán)中解決,并且每次循環(huán)中我們只處理一個數(shù)據(jù),每個字節(jié)數(shù)據(jù)的處理間隔的彈性比較大,因為我們已經(jīng)緩存在了隊列里面。

        void UARTimeEvent(void)
        {
        if (TxTimer != 0)//發(fā)送需要等待的時間遞減
        --TxTimer;
        if (++RxTimer > RX_FRAME_RESET)//
        RxCnt = 0;//如果接受超時(即不完整的幀或者接收一幀完成),把接收的不完整幀覆蓋
        }

        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) //接收數(shù)據(jù)于緩沖中
        RxBufWrIdx= 0;
        if (++RxBufCnt == RX_BUFFER_SIZE){
        RxBufCnt= 0;
        //RxBufferOvf=1;
        }
        }
        }


        INT8U ChkRxFrame(void)
        {
        INT8Udat;
        INT8Ucnt;
        INT8Usum;
        INT8Uret;
        ret =RX_NULL;
        if (RxBufCnt != 0){
        RxTimer = 0; //清接收計數(shù)時間,UARTimeEvent()中對于接收超時做了放棄整幀數(shù)據(jù)的處理
        //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)// 組成一幀
        {
        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;
        }
        以上的代碼ChkRxFrame()可以放于串口接收數(shù)據(jù)處理函數(shù)RxProcess() 中,然后放入主循環(huán)中執(zhí)行即可。以上用一個計時變量RxTimer,很微妙的解決了接收幀超時的放棄幀處理,它沒有用任何等待,而且主循環(huán)中每次只是接收一個字節(jié)數(shù)據(jù),時間很短。


        我們開始架構(gòu)整個系統(tǒng)的框架:
        我們選用一個系統(tǒng)不常用的TIMER來產(chǎn)生系統(tǒng)所需的系統(tǒng)基準(zhǔn)節(jié)拍,這里我們選用4ms;
        在meg8中我們代碼如下:
        // 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;
        }
        然后我們設(shè)計一個TimeEvent()函數(shù),來調(diào)用一些在以指定的頻率需要循環(huán)調(diào)用的函數(shù),
        比如每個4ms我們就進(jìn)行喂狗以及數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示,每隔1s我們就調(diào)用led閃爍程序,每隔20ms我們進(jìn)行鍵盤掃描程序;
        void TimeEvent (void)
        {
        if (TimeIntFlg){
        TimeIntFlg = 0;
        ClearWatchDog();
        display(); // 在4ms事件中,調(diào)用LED掃描顯示,以及喂狗
        if (++Time4ms > 5){
        Time4ms = 0;
        TimeEvent20ms();//在20ms事件中,我們處理鍵盤掃描read_keyboard_FUN2()

        if (++Time100ms > 10){
        Time100ms = 0;
        TimeEvent1Hz();// 在1s事件中,我們使工作指示燈閃爍
        }
        }
        UARTimeEvent();//串口的數(shù)據(jù)接收事件,在4ms事件中處理
        }
        }
        顯然整個思路已經(jīng)很清晰了,cpu需要處理的循環(huán)事件都可以根據(jù)其對于時間的要求很方便的加入該函數(shù)中。但是我們對這事件有要求:
        執(zhí)行速度快,簡短,不能有太長的延時等待,其所有事件一次執(zhí)行時間和必須小于系統(tǒng)的基準(zhǔn)時間片4ms(根據(jù)需要可以加大系統(tǒng)基準(zhǔn)節(jié)拍)。所以我們的鍵盤掃描程序,數(shù)碼管顯示程序,串口接收程序都如我先前所示。如果逼不得已需要用到較長的延時(如模擬IIc時序中用到的延時)
        我們設(shè)計了這樣的延時函數(shù):
        void RunTime250Hz (INT8U delay)//此延時函數(shù)的單位為4ms(系統(tǒng)基準(zhǔn)節(jié)拍)
        {
        while (delay){
        if (TimeIntFlg){
        --delay;
        TimeEvent();
        }
        TxProcess();
        RxProcess();
        }
        }
        我們需要延時的時間=delay*系統(tǒng)記住節(jié)拍4ms,此函數(shù)就確保了在延時的同時,我們其它事件(鍵盤掃描,led顯示等)也并沒有被耽誤;

        好了這樣我們的主函數(shù)main()將很簡短:
        Void main (voie)
        {
        Init_all();
        while (1)
        {
        TimeEvent(); //對于循環(huán)事件的處理
        RxProcess();//串口對接收的數(shù)據(jù)處理
        TxProcess();// 串口發(fā)送數(shù)據(jù)處理

        }
        }
        整體看來我們的系統(tǒng)就成了將近一個萬能的模版了,根據(jù)自己所選的cpu,選個定時器,在添加自己的事件函數(shù)即可,非常靈活方便實用,一般的單片機(jī)能勝任的場合,該模版都能搞定。
        整個系統(tǒng)以全局標(biāo)志作為主線,形散神不散;系統(tǒng)耗費(fèi)比較小,只是犧牲了一個Timer而已,在資源缺乏的單片機(jī)中,非常適;曾經(jīng)看過一個網(wǎng)友的模版“單片機(jī)實用系統(tǒng)”,其以51為例子寫的,整體思路和這個差不多,不過他寫得更為規(guī)范緊湊,非常欣賞;但個人覺得代碼開銷量要大些,用慣了都一樣哦。但是由于本系統(tǒng)以全局標(biāo)志為驅(qū)動事件,所以比較感覺比較凌亂,全局最好都做好注釋,而其要注意一些隱形的函數(shù)遞歸情況,千萬不要遞歸的太深哦(有的單片機(jī)不支持)。

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