對于每個單片機愛好者及工程開發設計人員,在剛接觸單片機的那最初的青蔥歲月里,都有過點亮跑馬燈的經歷。從看到那一排排小燈按著我們的想法在跳動時激動心情。到隨著經驗越多,越來又會感覺到這個小燈是個好東西,尤其是在調試資源有限的環境中,有時會幫上大忙。
一:阻塞式延時
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while(1){=OFF;Delay_ms(500);=ON;Delay_ms(500);}
二:定時器延時
但一個單片機中的定時器畢竟有限,如果我需要幾十個或者更多不同時間的定時中斷,每一個時間到都完成不同的處理動作,如何去做呢。一般我們會想到在一個定時中斷函數中再定義static 變量繼續定時,到了所需時間,做不同的動作。而這樣又會導致在一個中斷里做了很多不同的事情,會搶占主輪詢更多時間,有時甚至喧賓奪主,并也不是很如的思維邏輯。
那么有沒有更好的方法來實現呢,答案是肯定的。下面介紹我在一個項目中偶遇,一個精妙設計的非阻塞定時延時軟件的設計(此設計主要針對于無操作系統的裸機程序)。
三:非阻塞式延時設計
在之前的文章中有對systick的介紹,比如我要設置其10ms中斷一次,如何實現呢?
也很簡單,只需調用core_cm3.h文件中 SysTick_Config函數 ,當系統時鐘為72MHZ,則設置成如下即可SysTick_Config(720000); (遞減計數720000次后中斷一次) 。此時SysTick_Handler中斷函數就會10ms進入一次;
任務定時用軟件是如何設計的呢 ?
且先看其數據結構,這也是精妙所在之處,在此作自頂向下的介紹:
其定義結構體類型如:
typedef struct{uint8_t Tick10Msec;Char_Field Status;} Timer_Struct;
其中Char_Field 為一聯合體,設計如下:
typedefunion{unsigned char byte;Timer_Bit field;} Char_Field{
?而它內部的Timer_Bit是一個可按位訪問的結構體:
typedef struct{unsigned char bit0: 1;unsigned char bit1: 1;unsigned char bit2: 1;unsigned char bit3: 1;unsigned char bit4: 1;unsigned char bit5: 1;unsigned char bit6: 1;unsigned char bit7: 1;} Timer_Bit
此聯合體的這樣設計的目的將在后面的代碼中體現出來。
如此結構體的設計就完成了。
然后我們定義的一全局變量,Timer_Struct gTimer;
并在頭文件中宏定義如下:
#define bSystem10Msec gTimer.Status.field.bit0#define bSystem50Msec gTimer.Status.field.bit1#define bSystem100Msec gTimer.Status.field.bit2#define bSystem1Sec gTimer.Status.field.bit3#define bTemp10Msec gTimer.Status.field.bit4#define bTemp50Msec gTimer.Status.field.bit5#define bTemp100Msec gTimer.Status.field.bit6#define bTemp1Sec gTimer.Status.field.bit7
另外為了后面程序清晰,再定義一狀態指示:
typedef enum{TIMER_RESET = 0,TIMER_SET = 1,TimerStatus;
至此,準備工作就完成了。下面我們就開始大顯神通了!
首先,10ms定時中斷處理函數如,可以看出,每到達10ms 將把bTemp10Msec置1,每50ms 將把bTemp50Msec置1,每100ms 將把bTemp100Msec置1,每1s 將把bTemp1Sec置1。
void SysTick_Handler(void){bTemp10Msec = TIMER_SET;++gTimer.Tick10Msec;if (0 == (gTimer.Tick10Msec % 5)){bTemp50Msec = TIMER_SET;}if (0 == (gTimer.Tick10Msec % 10)){bTemp100Msec = TIMER_SET;}if (100 == gTimer.Tick10Msec){= 0;bTemp1Sec = TIMER_SET;}}
而這又有什么用呢 ?
這時,我們需在主輪詢while(1)內最開始調用一個定時處理函數如下:
void SysTimer _Process(void){gTimer.Status.byte &= 0xF0;if (bTemp10Msec){bSystem10Msec = TIMER_SET;}if (bTemp50Msec){bSystem50Msec = TIMER_SET;}if (bTemp100Msec){bSystem100Msec = TIMER_SET;}if (bTemp1Sec){bSystem1Sec = TIMER_SET;}gTimer.Status.byte &= 0x0F;}
此函數開頭與結尾兩句:
gTimer.Status.byte &= 0xF0;gTimer.Status.byte &= 0x0F
就分別巧妙的實現了bSystemXXX (低4位) 和 bTempXXX(高4位)的清零工作,不用再等定時到達后還需手動把計數值清零。此處清零工作用到了聯合體中的變量共用一個起始存儲空間的特性。
但要保證while(1)輪詢時間要遠小于10ms,否則將導致定時延時不準確。這樣,在每輪詢一次,就先把bSystemXXX ,再根據bTempXXX判斷是否時間到達,并把對應的bSystemXXX 置1,而后面所有的任務就都可以通過bSystemXXX來進行定時延時,在最后函數退出時,又會把bTempXXX清零,為下一次時間到達后查詢判斷作好了準備。
說了這么多,舉例說明一下如何應用:
void Task_A_Processing(void){if(TIMER_SET == bSystem50Msec){//do something}}void Task_B_Processing(void){if(TIMER_SET == bSystem100Msec){//do something}}void Task_C_Processing(void){static uint8_t ticks = 0;if(TIMER_SET == bSystem100Msec){ticks ++ ;}if(5 == ticks){ticks = 0;//do something}}void Task_D_Processing(void){if(TIMER_SET == bSystem1Sec){//do something}}
以上示例四個任務進程,
在主輪詢里可進行如下處理:
int main(void){while(1){SysTimer _Process();Task_A_Processing();Task_B_Processing();Task_C_Processing();Task_D_Processing();}}
這樣,就可以輕松且清晰實現了多個任務,不同時間內處理不同事件。(但注意,每個任務處理中不要有阻塞延時,也不要處理過多的事情,以致處理時間較長。可設計成狀態機來處理不同任務。
審核編輯:湯梓紅
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原文標題:【軟件】精妙的用STM32單片機設計的非阻塞延時程序
文章出處:【微信號:玩轉單片機與嵌入式,微信公眾號:玩轉單片機與嵌入式】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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