精妙的微控制器非阻塞延時程式設計

對於每個微控制器愛好者及工程開發設計人員，在剛接觸微控制器的那最初的青蔥歲月裡，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，尤其是在除錯資源有限的環境中，有時會幫上大忙。

但對於絕大多數人，我們在最最初讓燈閃爍起來時大約都會用到阻塞延時實現，會像如下**的樣子：

while

(1)

然後，在我們接觸到定時器，我們會發現，原來用定時中斷來處理會更好。比如我們可以500ms中斷一次，讓燈亮或滅，其餘的時間系統還可以做非常之多的事情，效率一下提公升了很多。

這時我們就會慢慢意識到，第一種（阻塞延時）方法效率很低，讓晶元在那兒空執行幾百公釐，什麼也不做，真是莫大的浪費，尤其在晶元頻率較高，任務又很多時，這樣做就像在平坦寬闊的高速公路上挖了一大坑，出現事故可想而知。

但乙個微控制器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，每乙個時間到都完成不同的處理動作，如何去做呢。一般我們會想到在乙個定時中斷函式中再定義static 變數繼續定時，到了所需時間，做不同的動作。而這樣又會導致在乙個中斷裡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，並也不是很如的思維邏輯。

那麼有沒有更好的方法來實現呢，答案是肯定的。下面介紹我在乙個專案中偶遇，乙個精妙設計的非阻塞定時延時軟體的設計（此設計主要針對於無作業系統的裸機程式）。

在上篇文章中有對

systick的介紹，比如我要設定其10ms中斷一次，如何實現呢？

也很簡單，只需呼叫

core_cm3.h檔案中 systick_config 函式，當系統時鐘為72mhz，則設定成如下

即可systick_config（720000 ）; (遞減計數720000次後中斷一次) 。此時systick_handler中斷函式就會10ms進入一次；

任務定時用軟體是如何設計的呢？

且先看其資料結構，這也是精妙所在之處，在此作自頂向下的介紹：

其定義結構體型別如：

typedef struct

timer_struct;

其中char_field 為一聯合體，設計如下：

typedef union

char_field

而它內部的timer_bit是乙個可按位訪問的結構體：

typedef struct

timer_bit

此聯合體的這樣設計的目的將在後面的**中體現出來。

如此結構體的設計就完成了。

然後我們定義的一全域性變數，timer_struct gtimer;

並在標頭檔案中巨集定義如下：

#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.bit

另外為了後面程式清晰，再定義一狀態指示：

typedef enum

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定時中斷處理函式如，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)

if(0 =

=(gtimer.tick10msec % 10))if

(100 =

= gtimer.tick10msec)}

而這又有什麼用呢？

這時，我們需在主輪詢while(1)內最開始呼叫乙個定時處理函式如下：

void systimer _process(void)

if(btemp50msec)

if(btemp100msec)

if(btemp1sec)

gtimer.status.byte &

= 0x0f;}

此函式開頭與結尾兩句

gtimer.status.byte &

= 0xf0;

gtimer.status.byte &

= 0x0f

就分別巧妙的實現了bsystem*** （低4位）和 btemp***

（高4位）

的清零工作，不用再等定時到達後還需手動把計數值

清零。此處

清零工作

用到了聯合體中的變數共用乙個起始儲存空間的特性。

但要保證while(1)輪詢時間要遠小於10ms，否則將導致定時延時不準確。這樣，在每

輪詢一次，就先把

bsystem*** ，再根據

btemp***判斷是否時間到達，並把

對應的bsystem*** 置1，而後面所有的任務就都可以通過bsystem*** 來進行定時延時，在最後函式退出時，又會把

btemp***清零，為下一次時間到達後查詢判斷作好了準備。

說了這麼多，舉例說明一下如何應用：

void task_a_processing(void)

}void task_b_processing(void)

}void task_c_processing(void)

if(5 =

= ticks)

}void task_d_processing(void)}

以上示例四個任務程序，

在主輪詢裡可進行如下處理：

int main(void)}

這樣，就可以輕鬆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。）

精妙的微控制器非阻塞延時程式設計

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微控制器延時函式

51微控制器延時函式

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