中斷多任務+狀態機 單片機軟件結構設計

以下是一個鍵盤掃描的例子，這里假設tick = 20 ms, ScanKeyboard()函數控制口線的輸出掃描，并檢測輸入轉換為鍵碼，利用每個state之間20 ms的間隔去抖動。

enum EnumKey {

EnumKey_NoKey =0,

…

};

struct StructKey {

intkeyValue;

boolkeyPressed;

} ;

struct StructKeyProcess key;

void ProcessKey() { (*states[state])(); }

void state0() { }

void state1() { key.keyPressed = false; state++; }

void state2() { if (ScanKey() != EnumKey_NoKey) state++; }//next state if a key pressed

void state3()

{//debouncing state

key.keyValue = ScanKey();

if (key.keyValue == EnumKey_NoKey)

state--;

else {

key.keyPressed = true;

state++;

}

}

void state4() {if (ScanKey() == EnumKey_NoKey) state++; }//next state if the key released

void state5() {ScanKey() == EnumKey_NoKey? state = 1 : state--; }

上面的鍵盤處理過程顯然比通常使用標志去抖的程序簡潔清晰，而且沒有軟件延時去抖的困擾。以此類推，各個任務都可以劃分成一個個的state,每個state實際上占用不多的處理時間。某些任務可以劃分成若干個子任務，每個子任務再劃分成若干個狀態。

(題外話：對于常數類型，建議使用enum分類組織，避免使用大量#define定義常數)

對于一些完全不能分割，必須獨占的任務來說，比如我以前一個低成本應用中紅外遙控器的軟件解碼任務，這時只能犧牲其他的任務了。兩種做法：一種是關閉中斷，完全的獨占;

void RunTaskN()

{

Disable_Interrupt;

…

Enable_Interrupt;

}

第二種，允許定時中斷發生，保證某些時基register得以更新;

void Timer_Interrupt()

{

SetTimer();

Enable_Timer_Interrupt;

UpdateTimingRegisters();

if (watchDogCounter = 0) {

ResetStack();

for (i=0; i

(*tasks[i])();

while (1) IDLE；

}

else

watchDogCounter--;

}

只要watchDogCounter不為0，那么中斷正常返回到中斷點，繼續執行先前被中斷的任務，否則，復位stack,重新進行任務循環。這種狀況下，中斷處理過程極短，對獨占任務的影響也有限。

中斷驅動多任務配合狀態機的使用，我相信這是mcu下無os系統較好的設計結構。對于絕大多數mcu程序設計來說，可以極大的減輕程序結構的安排，無需過多的考慮各個任務之間的時間安排，而且可以讓程序簡潔易懂。缺點是，程序員必須花費一定的時間考慮如何切分任務。

下面是一段用C改寫的CD Player中檢測disc是否存在的偽代碼，用以展示這種結構的設計技巧，原源代碼為Z8 mcu匯編,基于Sony的DSP, Servo and RF處理芯片,通過送出命令字來控制主軸/滑板/聚焦/尋跡電機，并讀取狀態以及CD的sub Q碼。這個處理任務只是一個大任務下用state machine切開的一個二級子任務，tick = 20 ms。

state1() { InitializeMotor(); state++; }

state2() {

if (innerSwitch != ON) {

SendCommand(EnumCommand_SlidingMotorBackward);

timeout = MILLISECOND(10000)；

state++;//滑板電機向內運動,直至觸及最內開關。

}

else

state +=2;

}

state3() {

if ((--timeout) == 0) {//note: some C compliers do not support (--timeout) ==

SendCommand(EnumCommand_SlidingMotorStop)

systemErrorCode = EnumErrorCode_InnerSwitch;

state = 0;// 10 s超時錯誤，

}

else {

if (innerSwitch == ON) {

SendCommand(EnumCommand _SlidingMotorStop)

timeout = MILLISECOND(200);// 200ms電機停止時間

state++;

}

}

}

state4() { if ((--timeout) == 0) state++; }//等待電機完全停止

state5() {

SendCommand(EnumCommand_SlidingMotorForward);

timeout = MILLISECOND(2000)；

state++;

}//滑板電機向外運動,脫離inner switch

state6() {

if ((--timeout) == 0) {

SendCommand(EnumCommand_SlidingMotorStop)

systemErrorCode = EnumErrorCode_InnerSwitch;

state = 0;// 2 s超時錯誤，

}

else {

if (innerSwitch == OFF) {

SendCommand(EnumCommand_SlidingMotorStop)

timeout = MILLISECOND(200);// 200ms電機停止時間

state++;

}

}

}

state7() { state4(); }

state8() { LaserOn(); state++; retryCounter = 3;}//打開激光器

state9() {

SendCommand(FocusUp);

state++;

timeout = MILLISECOND(2000)；

}//光頭上舉，檢測聚焦過零3次，判斷cd是否存在

state10() {

if (FocusCrossZero){

systemStatus.Disc = EnumStatus_DiscExist;

SendCommand(EnumCommand_AutoFocusOn);//有cd,打開自動聚焦。

state = 0;//本任務結束。

playProcess.state = 1;//啟動play任務

}

else if ((--timeout) == 0) {

SendCommand(EnumCommand_ FocusClose);//光頭聚焦復位

if ((--retryCounter) == 0) {

systemStatus.Disc = EnumStatus_Nodisc;//無盤

displayProcess.state = EnumDisplayState_NoDisc;//顯示閃爍的無盤

LaserOff();

state = 0;//任務停止

}

else

state--;//再試

}

}

stateStop() {

SendCommand(EnumCommand_SlidingMotorStop);

SendCommand(EnumCommand_FocusClose);

state = 0;

}