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侃侃單片機(jī)裸奔的程序框架

作者: 時(shí)間:2016-11-26 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏


以上用了4個(gè)狀態(tài),一般的鍵盤掃描只用前面3個(gè)狀態(tài)就可以了,后面一個(gè)狀態(tài)是為增加“連鍵”功能設(shè)計(jì)的。連鍵——即如果按下某個(gè)鍵不放,則迅速的多次響應(yīng)該鍵值,直到其釋放。在主循環(huán)中每隔10ms讓該鍵盤掃描函數(shù)執(zhí)行一次即可;我們定其時(shí)限為10ms,當(dāng)然要求并不嚴(yán)格。

2數(shù)碼管的顯示
一般情況下我們用的八位一體的數(shù)碼管,采用動(dòng)態(tài)掃描的方法來(lái)完成顯示;非常慶幸人眼在高于50hz以上的閃爍時(shí)發(fā)現(xiàn)不了的。所以我們?cè)趧?dòng)態(tài)掃描數(shù)碼管的間隔時(shí)間是充裕的。這里我們定其時(shí)限為4ms(250HZ) ,用定時(shí)器定時(shí)為2ms,在定時(shí)中斷程序中進(jìn)行掃描的顯示,每次只顯示其中的一位;當(dāng)然時(shí)限也可以弄長(zhǎng)一些,更推薦的方法是把顯示函數(shù)放入主循環(huán)中,而定時(shí)中斷中置位相應(yīng)的標(biāo)志位即可;

// Timer 0 比較匹配中斷服務(wù),4ms定時(shí)
interrupt [TIM0_COMP] void timer0_comp_isr(void)
{
display(); // 調(diào)用LED掃描顯示
……………………
}
void display(void) // 8位LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描函數(shù)
{
PORTC = 0xff; // 這里把段選都關(guān)閉是很必要的,否則數(shù)碼管會(huì)產(chǎn)生拖影
PORTA = led_7[dis_buff[posit]];
PORTC = position[posit];
if (++posit >=8 )
posit = 0;
}
3串口接收數(shù)據(jù)幀
串口接收時(shí)用中斷方式的,這無(wú)可厚非。但如果你試圖在中斷服務(wù)程序中完成一幀數(shù)據(jù)的接收就麻煩大了。永遠(yuǎn)記住,中斷服務(wù)函數(shù)越短越好,否則影響這個(gè)程序的實(shí)時(shí)性能。一個(gè)數(shù)據(jù)幀一般包括若干個(gè)字節(jié),我們需要判斷一幀是否完成,校驗(yàn)是否正確。在這個(gè)過(guò)程中我們不能用軟件延時(shí),更不能用死循環(huán)等待等方式;
所以我們?cè)诖诮邮罩袛嗪瘮?shù)中,只是把數(shù)據(jù)放置于一個(gè)緩沖隊(duì)列中。
至于組成幀,以及檢查幀的工作我們?cè)谥餮h(huán)中解決,并且每次循環(huán)中我們只處理一個(gè)數(shù)據(jù),每個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)的處理間隔的彈性比較大,因?yàn)槲覀円呀?jīng)緩存在了隊(duì)列里面。

void UARTimeEvent(void)
{
if (TxTimer != 0)//發(fā)送需要等待的時(shí)間遞減
--TxTimer;
if (++RxTimer > RX_FRAME_RESET)//
RxCnt = 0;//如果接受超時(shí)(即不完整的幀或者接收一幀完成),把接收的不完整幀覆蓋
}

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) //接收數(shù)據(jù)于緩沖中
RxBufWrIdx= 0;
if (++RxBufCnt == RX_BUFFER_SIZE){
RxBufCnt= 0;
//RxBufferOvf=1;
}
}
}


INT8U ChkRxFrame(void)
{
INT8Udat;
INT8Ucnt;
INT8Usum;
INT8Uret;
ret =RX_NULL;
if (RxBufCnt != 0){
RxTimer = 0; //清接收計(jì)數(shù)時(shí)間,UARTimeEvent()中對(duì)于接收超時(shí)做了放棄整幀數(shù)據(jù)的處理
//Display();
cnt = RxCnt;
dat = RxBuf[RxBufRdIdx];// Get Char
if (++RxBufRdIdx == RX_BUFFER_SIZE)
RxBufRdIdx = 0;
Cli();
--RxBufCnt;
Sei();
FrameBuf[cnt++] = dat;
if (cnt >= FRAME_LEN)// 組成一幀
{
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;
}
以上的代碼ChkRxFrame()可以放于串口接收數(shù)據(jù)處理函數(shù)RxProcess() 中,然后放入主循環(huán)中執(zhí)行即可。以上用一個(gè)計(jì)時(shí)變量RxTimer,很微妙的解決了接收幀超時(shí)的放棄幀處理,它沒(méi)有用任何等待,而且主循環(huán)中每次只是接收一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù),時(shí)間很短。


我們開(kāi)始架構(gòu)整個(gè)系統(tǒng)的框架:
我們選用一個(gè)系統(tǒng)不常用的TIMER來(lái)產(chǎn)生系統(tǒng)所需的系統(tǒng)基準(zhǔn)節(jié)拍,這里我們選用4ms;
在meg8中我們代碼如下:
// Timer 0 overflow interrupt service routine
interrupt [TIM0_OVF] void timer0_ovf_isr(void)
{
// Reinitialize Timer 0 value
TCNT0=0x83;
// Place your code here
if ((++Time1ms & 0x03) == 0)
TimeIntFlg = 1;
}
然后我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)TimeEvent()函數(shù),來(lái)調(diào)用一些在以指定的頻率需要循環(huán)調(diào)用的函數(shù),
比如每個(gè)4ms我們就進(jìn)行喂狗以及數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示,每隔1s我們就調(diào)用led閃爍程序,每隔20ms我們進(jìn)行鍵盤掃描程序;
void TimeEvent (void)
{
if (TimeIntFlg){
TimeIntFlg = 0;
ClearWatchDog();
display(); // 在4ms事件中,調(diào)用LED掃描顯示,以及喂狗
if (++Time4ms > 5){
Time4ms = 0;
TimeEvent20ms();//在20ms事件中,我們處理鍵盤掃描read_keyboard_FUN2()

if (++Time100ms > 10){
Time100ms = 0;
TimeEvent1Hz();// 在1s事件中,我們使工作指示燈閃爍
}
}
UARTimeEvent();//串口的數(shù)據(jù)接收事件,在4ms事件中處理
}
}
顯然整個(gè)思路已經(jīng)很清晰了,cpu需要處理的循環(huán)事件都可以根據(jù)其對(duì)于時(shí)間的要求很方便的加入該函數(shù)中。但是我們對(duì)這事件有要求:
執(zhí)行速度快,簡(jiǎn)短,不能有太長(zhǎng)的延時(shí)等待,其所有事件一次執(zhí)行時(shí)間和必須小于系統(tǒng)的基準(zhǔn)時(shí)間片4ms(根據(jù)需要可以加大系統(tǒng)基準(zhǔn)節(jié)拍)。所以我們的鍵盤掃描程序,數(shù)碼管顯示程序,串口接收程序都如我先前所示。如果逼不得已需要用到較長(zhǎng)的延時(shí)(如模擬IIc時(shí)序中用到的延時(shí))
我們?cè)O(shè)計(jì)了這樣的延時(shí)函數(shù):
void RunTime250Hz (INT8U delay)//此延時(shí)函數(shù)的單位為4ms(系統(tǒng)基準(zhǔn)節(jié)拍)
{
while (delay){
if (TimeIntFlg){
--delay;
TimeEvent();
}
TxProcess();
RxProcess();
}
}
我們需要延時(shí)的時(shí)間=delay*系統(tǒng)記住節(jié)拍4ms,此函數(shù)就確保了在延時(shí)的同時(shí),我們其它事件(鍵盤掃描,led顯示等)也并沒(méi)有被耽誤;

好了這樣我們的主函數(shù)main()將很簡(jiǎn)短:
Void main (voie)
{
Init_all();
while (1)
{
TimeEvent(); //對(duì)于循環(huán)事件的處理
RxProcess();//串口對(duì)接收的數(shù)據(jù)處理
TxProcess();// 串口發(fā)送數(shù)據(jù)處理

}
}
整體看來(lái)我們的系統(tǒng)就成了將近一個(gè)萬(wàn)能的模版了,根據(jù)自己所選的cpu,選個(gè)定時(shí)器,在添加自己的事件函數(shù)即可,非常靈活方便實(shí)用,一般的單片機(jī)能勝任的場(chǎng)合,該模版都能搞定。
整個(gè)系統(tǒng)以全局標(biāo)志作為主線,形散神不散;系統(tǒng)耗費(fèi)比較小,只是犧牲了一個(gè)Timer而已,在資源缺乏的單片機(jī)中,非常適;曾經(jīng)看過(guò)一個(gè)網(wǎng)友的模版“單片機(jī)實(shí)用系統(tǒng)”,其以51為例子寫(xiě)的,整體思路和這個(gè)差不多,不過(guò)他寫(xiě)得更為規(guī)范緊湊,非常欣賞;但個(gè)人覺(jué)得代碼開(kāi)銷量要大些,用慣了都一樣哦。但是由于本系統(tǒng)以全局標(biāo)志為驅(qū)動(dòng)事件,所以比較感覺(jué)比較凌亂,全局最好都做好注釋,而其要注意一些隱形的函數(shù)遞歸情況,千萬(wàn)不要遞歸的太深哦(有的單片機(jī)不支持)。

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