mcu由于內(nèi)部資源的限制，軟件設(shè)計有其特殊性，程序一般沒有復(fù)雜的算法以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，代碼量也不大，通常不會使用OS(OperatingSystem),因為對于一個只有若干KROM,一百多byteRAM的mcu來說，一個簡單OS也會吃掉大部分的資源。
對于無os的系統(tǒng)，流行的設(shè)計是主程序(主循環(huán))+（定時）中斷，這種結(jié)構(gòu)雖然符合自然想法，不過卻有很多不利之處，首先是中斷可以在主程序的任何地方發(fā)生，隨意打斷主程序。其次主程序與中斷之間的耦合性（關(guān)聯(lián)度）較大，這種做法使得主程序與中斷纏繞在一起，必須仔細(xì)處理以防不測。
那么換一種思路，如果把主程序全部放入（定時）中斷中會怎么樣？這么做至少可以立即看到幾個好處:系統(tǒng)可以處于低功耗的休眠狀態(tài)，將由中斷喚醒進入主程序;如果程序跑飛，則中斷可以拉回；沒有了主從之分（其他中斷另計），程序易于模塊化。
(題外話：這種方法就不會有何處喂狗的說法，也沒有中斷是否應(yīng)該盡可能的簡短的爭論了)
為了把主程序全部放入（定時）中斷中，必須把程序化分成一個個的模塊，即任務(wù)，每個任務(wù)完成一個特定的功能，例如掃描鍵盤并檢測按鍵。設(shè)定一個合理的時基(tick),例如5,10或20ms,每次定時中斷，把所有任務(wù)執(zhí)行一遍，為減少復(fù)雜性，一般不做動態(tài)調(diào)度（最多使用固定數(shù)組以簡化設(shè)計，做動態(tài)調(diào)度就接近os了），這實際上是一種無優(yōu)先級時間片輪循的變種。來看看主程序的構(gòu)成：
voidmain()
{
….//Initialize
while(true){
IDLE；//sleep
}
}
這里的IDLE是一條sleep指令，讓mcu進入低功耗模式。中斷程序的構(gòu)成
voidTimer_Interrupt()
{
SetTimer();
ResetStack();
Enable_Timer_Interrupt;
….
進入中斷后，首先重置Timer,這主要針對8051,8051自動重裝分頻器只有8-bit,難以做到長時間定時；復(fù)位stack，即把stack指針賦值為棧頂或棧底（對于pic，TIDSP等使用循環(huán)棧的mcu來說，則無此必要），用以表示與過去決裂，而且不準(zhǔn)備返回到中斷點，保證不會保留程序在跑飛時stack中的遺體。Enable_Timer_Interrupt也主要是針對8051。8051由于中斷控制較弱，只有兩級中斷優(yōu)先級，而且使用了如果中斷程序不用reti返回，則不能響應(yīng)同級中斷這種偷懶方法，所以對于8051,必須調(diào)用一次reti來開放中斷：
_Enable_Timer_Interrupt:
acall_reti
_reti:reti
下面就是任務(wù)的執(zhí)行了，這里有幾種方法。第一種是采用固定順序，由于mcu程序復(fù)雜度不高，多數(shù)情況下可以采用這種方法：
…
Enable_Timer_Interrupt;
ProcessKey();
RunTask2();
…
RunTaskN();
while(1)IDLE；
可以看到中斷把所有任務(wù)調(diào)用一遍，至于任務(wù)是否需要運行，由程序員自己控制。另一種做法是通過函數(shù)指針數(shù)組：
#defineCountOfArray(x)(sizeof(x)/sizeof(x[0]))
typedefvoid(*FUNCTIONPTR)();
constFUNCTIONPTR[]tasks={
ProcessKey,
RunTask2，
…
RunTaskN
};
voidTimer_Interrupt()
{
SetTimer();
ResetStack();
Enable_Timer_Interrupt;
for(i=0;i<CountOfArray(tasks),i++)
(*tasks
)();
while(1)IDLE；
}
使用const是讓數(shù)組內(nèi)容位于codesegment（ROM)而非datasegment(RAM)中，8051中使用code作為const的替代品。
(題外話：關(guān)于函數(shù)指針賦值時是否需要取地址操作符&的問題，與數(shù)組名一樣，取決于compiler.對于熟悉匯編的人來說，函數(shù)名和數(shù)組名都是常數(shù)地址，無需也不能取地址。對于不熟悉匯編的人來說，用&取地址是理所當(dāng)然的事情。VisualC++2005對此兩者都支持)
這種方法在匯編下表現(xiàn)為散轉(zhuǎn),一個小技巧是利用stack獲取跳轉(zhuǎn)表入口:
movA,state
acallMultiJump
ajmpstate0
ajmpstate1
...
MultiJump:popDPH
popDPL
rlA
jmp@A+DPTR
還有一種方法是把函數(shù)指針數(shù)組（動態(tài)數(shù)組，鏈表更好，不過在mcu中不適用）放在datasegment中，便于修改函數(shù)指針以運行不同的任務(wù)，這已經(jīng)接近于動態(tài)調(diào)度了：
FUNCTIONPTR[COUNTOFTASKS]tasks;
tasks[0]=ProcessKey;
tasks[0]=RunTaskM;
tasks[0]=NULL;
...
FUNCTIONPTRpFunc;
for(i=0;i<COUNTOFTASKS;i++){
pFunc=tasks);
if(pFunc!=NULL)
(*pFunc)();
}
通過上面的手段，一個中斷驅(qū)動的框架形成了，下面的事情就是保證每個tick內(nèi)所有任務(wù)的運行時間總和不能超過一個tick的時間。為了做到這一點，必須把每個任務(wù)切分成一個個的時間片，每個tick內(nèi)運行一片。這里引入了狀態(tài)機(statemachine)來實現(xiàn)切分。關(guān)于statemachine,很多書中都有介紹，這里就不多說了。
(題外話：實踐升華出理論，理論再作用于實踐。我很長時間不知道我一直沿用的方法就是statemachine，直到學(xué)習(xí)UML/C++，書中介紹tachniquesforidentifyingdynamicbehvior，方才豁然開朗。功夫在詩外，掌握C++,甚至C#JAVA,對理解嵌入式程序設(shè)計，會有莫大的幫助)
狀態(tài)機的程序?qū)崿F(xiàn)相當(dāng)簡單，第一種方法是用swich-case實現(xiàn)：
voidRunTaskN()
{
switch(state){
case0:state0();break;
case1:state1();break;
…
caseM:stateM();break;
default:
state=0;
}
}
另一種方法還是用更通用簡潔的函數(shù)指針數(shù)組：
constFUNCTIONPTR[]states={state0,state1,…,stateM};
voidRunTaskN()
{
(*states[state])();
}
下面是statemachine控制的例子：
voidstate0(){}
voidstate1(){state++;}//nextstate;
voidstate2(){state+=2;}//gotostate4;
voidstate3(){state--;}//gotopreviousstate;
voidstate4(){delay=100;state++;}
voidstate5(){delay--;if(delay<=0)state++;}//delay100*tick
voidstate6(){state=0;}//gotothefirststate
一個小技巧是把第一個狀態(tài)state0設(shè)置為空狀態(tài)，即：
voidstate0(){}
這樣，state=0可以讓整個task停止運行，如果需要投入運行，簡單的讓state=1即可。
以下是一個鍵盤掃描的例子，這里假設(shè)tick=20ms,ScanKeyboard()函數(shù)控制口線的輸出掃描，并檢測輸入轉(zhuǎn)換為鍵碼，利用每個state之間20ms的間隔去抖動。
enumEnumKey{
EnumKey_NoKey=0,
…
};
structStructKey{
intkeyValue;
boolkeyPressed;
};
structStructKeyProcesskey;
voidProcessKey(){(*states[state])();}
voidstate0(){}
voidstate1(){key.keyPressed=false;state++;}
voidstate2(){if(ScanKey()!=EnumKey_NoKey)state++;}//nextstateifakeypressed
voidstate3()
{//debouncingstate
key.keyValue=ScanKey();
if(key.keyValue==EnumKey_NoKey)
state--;
else{
key.keyPressed=true;
state++;
}
}
voidstate4(){if(ScanKey()==EnumKey_NoKey)state++;}//nextstateifthekeyreleased
voidstate5(){ScanKey()==EnumKey_NoKey?state=1:state--;}
上面的鍵盤處理過程顯然比通常使用標(biāo)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(wù)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(wù)可以劃分成若干個子任務(wù)，每個子任務(wù)再劃分成若干個狀態(tài)。
(題外話：對于常數(shù)類型，建議使用enum分類組織，避免使用大量#define定義常數(shù))
對于一些完全不能分割，必須獨占的任務(wù)來說，比如我以前一個低成本應(yīng)用中紅外遙控器的軟件解碼任務(wù)，這時只能犧牲其他的任務(wù)了。兩種做法：一種是關(guān)閉中斷，完全的獨占;
voidRunTaskN()
{
Disable_Interrupt;
…
Enable_Interrupt;
}
第二種，允許定時中斷發(fā)生，保證某些時基register得以更新;
voidTimer_Interrupt()
{
SetTimer();
Enable_Timer_Interrupt;
UpdateTimingRegisters();
if(watchDogCounter=0){
ResetStack();
for(i=0;i<CountOfArray(tasks),i++)
(*tasks)();
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(xù)執(zhí)行先前被中斷的任務(wù)，否則，復(fù)位stack,重新進行任務(wù)循環(huán)。這種狀況下，中斷處理過程極短，對獨占任務(wù)的影響也有限。
中斷驅(qū)動多任務(wù)配合狀態(tài)機的使用，我相信這是mcu下無os系統(tǒng)較好的設(shè)計結(jié)構(gòu)。對于絕大多數(shù)mcu程序設(shè)計來說，可以極大的減輕程序結(jié)構(gòu)的安排，無需過多的考慮各個任務(wù)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(wù)。
下面是一段用C改寫的CDPlayer中檢測disc是否存在的偽代碼，用以展示這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計技巧，原源代碼為Z8mcu匯編,基于Sony的DSP,ServoandRF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(tài)以及CD的subQ碼。這個處理任務(wù)只是一個大任務(wù)下用statemachine切開的一個二級子任務(wù)，tick=20ms。
state1(){InitializeMotor();state++;}
state2(){
if(innerSwitch!=ON){
SendCommand(EnumCommand_SlidingMotorBackward);
timeout=MILLISECOND(10000)；
state++;//滑板電機向內(nèi)運動,直至觸及最內(nèi)開關(guān)。
}
else
state+=2;
}
state3(){
if((--timeout)==0){//note:someCcompliersdonotsupport(--timeout)==
SendCommand(EnumCommand_SlidingMotorStop)
systemErrorCode=EnumErrorCode_InnerSwitch;
state=0;//10s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innerswitch
state6(){
if((--timeout)==0){
SendCommand(EnumCommand_SlidingMotorStop)
systemErrorCode=EnumErrorCode_InnerSwitch;
state=0;//2s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(wù)結(jié)束。
playProcess.state=1;//啟動play任務(wù)
}
elseif((--timeout)==0){
SendCommand(EnumCommand_FocusClose);//光頭聚焦復(fù)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(wù)停止
}
else
state--;//再試
}
}
stateStop(){
SendCommand(EnumCommand_SlidingMotorStop);
SendCommand(EnumCommand_FocusClose);
state=0;
}
網(wǎng)友評論：^_^
網(wǎng)友評論：如果象LZ這樣的高手被你一句話氣跑了，豈不是讓很多新手失去請教的機會？�。�！
網(wǎng)友評論：為什么害死的是一只貓而不是一只老鼠或者別的？？？
網(wǎng)友評論：感謝樓主分享
網(wǎng)友評論：雖然很欣賞這種模式，可以降低功耗，但還是不愿意嘗試
貌似中斷服務(wù)程序還是簡單點好
網(wǎng)友評論：不看好！
網(wǎng)友評論：處理一個跑馬燈程序可能這樣做可以。但是真的需要處理一些實時度要求高一點的程序就不可行了。
網(wǎng)友評論：這是典型的協(xié)作式，但是這樣做不安全，容易丟失時間片。建議中斷里面設(shè)置標(biāo)志，把那一大套移到外面，這樣更安全。
網(wǎng)友評論：不錯！不錯�。。。。。。。�
網(wǎng)友評論：1.不是什么單片機都支持中斷嵌套，咱的意思，能放到外面的就不要放到中斷中，盡可能快的釋放中斷是中斷機制的本意
2.低功耗啥的和處理時間有關(guān)，在終端中處理同樣不低功耗
網(wǎng)友評論：學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)�。。。。。。。。。。。�！
網(wǎng)友評論：非常歡迎來自五湖四海的朋友,電子技術(shù)交流群:29303696
網(wǎng)友評論：還沒有認(rèn)真地看，不過，粗略地看一下有點像RTX51的辦法。
RTX51就是用T0作時間中斷計時器，主程序就可以是一個maintask,然后給每個任務(wù)分配一定的運行時間片，到時就中斷執(zhí)行別的任務(wù)，
不知道我說的對不對，我現(xiàn)在就新接手一個這樣的項目，遇到的問題是每個任務(wù)的運行時間有比較嚴(yán)格的要求，不可以太長，想請問一下樓主你怎么預(yù)算一下每個task的執(zhí)行時間？
網(wǎng)友評論：收藏
網(wǎng)友評論：中斷復(fù)雜化與簡約化并不矛盾，應(yīng)用不同，靈活選擇了
網(wǎng)友評論：沒法細(xì)細(xì)看完,樓主的意思是不是這樣的?(我不懂什么OS,操作系統(tǒng))
假設(shè)每5MS中斷一次,
中斷一次,做第1件事,要在5MS內(nèi)做完.做完空循環(huán).
中斷第2次,做第2件事,要在5MS內(nèi)做完.做完,做完空循環(huán).
中斷第3次,做第3件事,要在5MS內(nèi)做完.做完,做完空循環(huán).
...
中斷第N次,做第N件事,要在5MS內(nèi)做完.做完,清除中斷記數(shù)標(biāo)記.做完空循環(huán).
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
我在沒中斷的系統(tǒng)中這樣做:
計數(shù)器如果等于1,做第1件事,完成剛好200US,然后記數(shù)器加1.
計數(shù)器如果等于2,做第2件事,完成剛好200US,然后記數(shù)器加1.
計數(shù)器如果等于1,做第3件事,完成剛好200US,然后記數(shù)器加1.
...
計數(shù)器如果等于N,做第N件事,完成剛好200US,然后記數(shù)器清0.然后記數(shù)器加1.
網(wǎng)友評論：雖然我的觀點和樓主不同，我支持能在主程序做的絕不用中斷。例如按鍵去抖就用主程序周期，反正去抖有50％甚至更大的偏差都沒關(guān)系。
不過還是支持一下樓主原創(chuàng)。
網(wǎng)友評論：IC庫存管理軟件第一品牌，您的最佳選擇
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電 話：+86-755-83910101839102028306712183067044
移動電話：13510964861
地 址：深圳市福田區(qū)深南中路6002號人民大廈5樓
網(wǎng) 址：http://www.iclook.cn
QQ:860736028
網(wǎng)友評論：想法不錯．
網(wǎng)友評論：還是比較贊成所長的簡約中斷
網(wǎng)友評論：板凳
網(wǎng)友評論：好像有處筆誤constFUNCTIONPTR[]tasks={
constFUNCTIONPTRtasks[]={
網(wǎng)友評論：不好理解，個人感覺：
時序的主次將完全顛倒；
而且系統(tǒng)可能變得很復(fù)雜；
是否放在中斷中CPU運行的時間基本一樣，低功耗從何而來？
主程序往往耗時都很長，時序豈不是要大亂？
中斷中多安排一些例行性的動作，如顯示，讀健，發(fā)聲等，這個是提倡的，但整個主程序搬過來，實在看不出什么好處。
網(wǎng)友評論：技術(shù)資料中心
匯集全球各大廠商的產(chǎn)品資料，從技術(shù)參數(shù)到應(yīng)用筆記、解決方案、應(yīng)用筆記等一應(yīng)俱全，搜索方式靈活，各種技術(shù)資料相互關(guān)聯(lián)，資源集成度極高；同時，為了幫助工程師獲得更多新技術(shù)，ICBuy還將聯(lián)合各技術(shù)代理商開展在線技術(shù)培訓(xùn)。
億芯網(wǎng)，簡稱ICBuy，立足于通過互聯(lián)網(wǎng)為電子行業(yè)的用戶提供元器件相關(guān)信息服務(wù)，內(nèi)容包括技術(shù)資料中心、工程樣片零售商城、市場供貨信息查詢?nèi)齻�方面，為客戶提供從技術(shù)開發(fā)到小批量采購以及量產(chǎn)供應(yīng)商的選擇等一系列產(chǎn)品和信息服務(wù)。
相關(guān)鏈接:http://www.icbuy.com/
網(wǎng)友評論：樓主實在是把一件簡單的事情復(fù)雜化了。如果能合理應(yīng)用“狀態(tài)機”的概念，所謂的多任務(wù)處理就能輕松實現(xiàn)。
網(wǎng)友評論：不錯,努力學(xué)習(xí)中
網(wǎng)友評論：這樣能保證時鐘的準(zhǔn)確？你能保證中斷里的任務(wù)能在這么短的時間內(nèi)完成？假如你用了液晶，有刷寫液晶任務(wù)，他所耗用的時間早已經(jīng)夠定時器中段多次了。用這種方式，只能是任務(wù)少，且耗時短。
假如使用了ps2接口，而此時正在定時器中斷中處理任務(wù)，當(dāng)ps2設(shè)備有請求時，無法響應(yīng)，應(yīng)此會錯過這個響應(yīng)。此類對響應(yīng)要求苛刻的設(shè)備在這種系統(tǒng)中會很不可靠。
網(wǎng)友評論：雖然做過多年的單片機程序，還沒有想過原來可以這樣做，呵呵。。。
就像習(xí)慣了右手，卻忽視了左手也可以做一些事情，建議大家學(xué)習(xí)LZ變相思考的做法，沒準(zhǔn)能想出更好的辦法
與諸君共勉
網(wǎng)友評論：記號
網(wǎng)友評論：只是很多具體的情況是任務(wù)不多不復(fù)雜，這時所有任務(wù)都可以在中斷中完成。。。
網(wǎng)友評論：感覺不是個很好的一個構(gòu)架
當(dāng)然了，比沒有構(gòu)架好
網(wǎng)友評論：偶也是這么做的，就是有的觀點不敢茍同，個人認(rèn)為，一個時間片已經(jīng)足夠程序執(zhí)行了，想想12M晶振，平均每條語句算他2us,10ms一個時間片，可以執(zhí)行5000條語句，在狀態(tài)機的情況下并不是每條語句都執(zhí)行到的，一般的項目一個狀態(tài)執(zhí)行不可能5000條語句，好！執(zhí)行完跳出我可以讓它休眠，降低耗電，更重要的是增加的抗干擾性！偶覺得開門狗拉回來沒用，如果開門狗溢出，重啟，需要利用狀態(tài)機來返回，返回到原來執(zhí)行的狀態(tài)
網(wǎng)友評論：應(yīng)用的場合要求實時性高，用個狀態(tài)機機制好點。事件驅(qū)動，我不認(rèn)為中斷內(nèi)做太多的動作，一般在中斷做個時間標(biāo)志或者處理一些響應(yīng)程度高的動作。沒有必要復(fù)雜化
網(wǎng)友評論：中斷程序應(yīng)該做盡可能少的事情。
前后臺系統(tǒng)中，我喜歡這樣。
voidmain(void)
{
while(1)
{
Sleep();
SystemCounter++;
switch(status)
{
//各個任務(wù)......
}
}
}
網(wǎng)友評論：學(xué)習(xí)了。多謝LS
網(wǎng)友評論：不過用中斷要小心！
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網(wǎng)友評論：
voidmain(void)
{
ucharbuffer=SmartOption[0];//SmartOption
system_init();
receiver_init();
while(1)
{
keyscan_thread();
key_handle_therad();
minder_thread();
RF_encode_thread();
idle();
};
}
網(wǎng)友評論：有點操作系統(tǒng)的味道了