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对单片机程序框架以及开发中一些常用部分的认识总结

2019-12-13 20:50 必威体育 梦魁132°c
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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:

/*==========================================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 Charif (++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;}

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):

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;

对单片机程序框架以及开发中一些常用部分的认识总结

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。

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:

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)。

1 键盘扫描

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}}

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;

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:

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:

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。

{while (delay){if (TimeIntFlg){--delay;TimeEvent();}TxProcess();RxProcess(); }}

然而庆幸的是,有着许多不是对时间要求苛刻的事情:

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=8 ) posit = 0; }

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:

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)

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: