上一課：
【小黑嵌入式系統(tǒng)第五課】嵌入式系統(tǒng)開發(fā)流程——開發(fā)工具、交叉開發(fā)環(huán)境、開發(fā)過程(生成&調(diào)試&測試)、發(fā)展趨勢
下一課：
【小黑嵌入式系統(tǒng)第七課】PSoC? 5LP 開發(fā)套件（CY8CKIT-050B ）——PSoC? 5LP主芯片、I/O系統(tǒng)、GPIO控制LED流水燈的實(shí)現(xiàn)

一 單片機(jī)的C語言簡述

1、為什么要用C語言？

理由1：大幅減少編程勞動量

理由2：代碼的通用性

• C語言可以為世界上任何一款處理器編程 (包括所有單片機(jī))
• 在任何一款單片機(jī)上開發(fā)的程序，都可以移植到別的處理器上。
• 代碼的模塊化、可復(fù)用性 => 減少重復(fù)勞動、加快開發(fā)速度。

2、單片機(jī)的C語言怎么學(xué)？

PSoC Creator集成開發(fā)環(huán)境所配備的PSoC 5LP編譯器為GCC-ARM（GNU Compiler Collection for ARM Embedded Processors），是一款免費(fèi)的C/C++編譯器。其文檔位于圖中g(shù)cc目錄內(nèi)。
C預(yù)處理器、鏈接器、匯編器、調(diào)試器、函數(shù)庫等相關(guān)軟件工具的文檔位于圖中的pdf目錄及其子目錄內(nèi)。

之一：變量定義

處理器、編譯器類型的不同，在變量定義上與VC略有不同。

幾個特殊關(guān)鍵詞的含義:
　
const：定義常量。const關(guān)鍵字定義的常量被放在ROM中，常用于定義如系數(shù)表、顯示段碼表等。
static ：相當(dāng)于本地全局變量，在函數(shù)內(nèi)使用，可以避免全局變量使用混亂。
volatile ：定義“揮發(fā)性”變量。編譯器將認(rèn)為該變量的值會隨時改變，對該變量的任何操作都不會被優(yōu)化掉。

之二：特殊寄存器操作

結(jié)論：

(1)特殊寄存器經(jīng)過定義之后，可以像變量一樣操作。

(2)包含單片機(jī)頭文件，就已經(jīng)完成了變量定義工作。

之三：位操作

結(jié)論：若處理器不支持單個位的操作，則要用左邊的方式實(shí)現(xiàn)。

之四：中斷

結(jié)論：(1)C語言將中斷作為特殊函數(shù) (2)該函數(shù)由中斷機(jī)制調(diào)用

之五：內(nèi)部函數(shù)(intrinsic Function)

結(jié)論：
(1)內(nèi)部函數(shù)是將該款單片機(jī)的一些特殊指令做成函數(shù)形式
(2)在使用前，要包含內(nèi)部函數(shù)頭文件。

之六：函數(shù)的可重入性

結(jié)論：
(1)低端單片機(jī)因資源少，函數(shù)用靜態(tài)傳遞，不可重入。
(2)中高端單片機(jī)編譯器，函數(shù)用棧傳遞，允許重入。

討論與總結(jié)：

1、即使是初學(xué)者，也完全可以在不深入了解匯編指令系統(tǒng)的情況下直接開始C語言開發(fā)

2、任何一款處理器的C語言，都是在標(biāo)準(zhǔn)C語言 (ANSI-C) 上增加對相應(yīng)處理器的特殊操作而構(gòu)成。

3、C編譯器的表現(xiàn)通常非常優(yōu)秀。如果沒有幾年的手工匯編經(jīng)驗(yàn)3很難寫出比C編譯器更高效的代碼。
4、如果在編程過程中將硬件差異集中到某個很小的局部，整個程序通過很簡單的修改就能編譯成另一CPU的機(jī)器碼。這就是所謂的“代碼移植”，是嵌入式軟件設(shè)計(jì)最重要的思想之一。
5、在一開始就樹立可移植性、模塊化的概念，養(yǎng)成好的編程習(xí)慣，這正是下一部分對減少重復(fù)勞動、加快開發(fā)速度有很大幫助的主要目的。

二 程序設(shè)計(jì)規(guī)范

1、什么要學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)規(guī)范？

1、程序不僅要被計(jì)算機(jī)執(zhí)行，還要給程序員閱讀，以及被今后重復(fù)使用。
2、一個風(fēng)格清爽而嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)范化的程序更容易被讀懂，更容易被修改、排錯和移植。
3、規(guī)范化編程、高度一致的風(fēng)格和正確的習(xí)慣還有助于保持思維清晰，寫出正確無誤的代碼。特別是一個開發(fā)團(tuán)隊(duì)共同工作時，規(guī)范一致化的編程尤其重要
4、每個初學(xué)者在項(xiàng)目初期都會因?yàn)椴涣季幊塘?xí)慣浪費(fèi)大量時間，因此若能在開始寫程序時就重視規(guī)范化問題，對順利渡過提高階段有很大幫助。

2、程序規(guī)范的基本原則？

原則:

(1)一致的代碼風(fēng)格，統(tǒng)一的變量名、函數(shù)名命名規(guī)則

(2)符合英語語法、可閱讀的代碼

(3)關(guān)鍵代碼100%注釋

(4)硬件有關(guān)、硬件無關(guān)代碼分離，可移植性強(qiáng)

(5)每個對象都具有完善的封裝，接口形式簡潔、易用

(6）對所有資源嚴(yán)格要求硬件隔離層，軟件中不允許直接訪問硬件，不允許跨層調(diào)用。

（一）編程風(fēng)格

（二）可移植性

1)消除CPU差異

若希望自己寫的程序在不同處理器上運(yùn)行，首先需要了解這些處理器的不同之處。其中包括硬件的不同以及特殊語法的差異。例如MSP430單片機(jī)沒有位操作指令，8051單片機(jī)有，若兩者之間程序需相互移植，首先需要消滅這個差異。

2)消除硬件差異

更改數(shù)碼管硬件布線，無需重寫段碼表

3)封裝

封裝是指將軟/硬件對象的屬性與行為綁定在一起，并放置在一個模塊單元內(nèi)。該單元負(fù)責(zé)將所描述的屬性隱藏起來，外界對其內(nèi)部屬性的所有訪問只能通過提供的應(yīng)用程序接口實(shí)現(xiàn)。

初學(xué)者常見問題：

4)應(yīng)用程序接口(API)

接口是對軟/硬件對象的抽象，對外提供的服務(wù)和訪問功能，

即：對象封裝后對外呈現(xiàn)成什么樣？

原則：（1）使用方便（2）功能豐富（3）但不要過多過濫

【例】為液晶顯示模塊規(guī)劃應(yīng)用程序接口：

5)軟件層次

例：菜單程序

　
（1）杜絕跨層調(diào)用
（2）功能模塊可以任意拼接、組合
（3）要有硬件隔離層(HAL)
（4）更換任意層代碼，上下層建筑不變

（三）版本管理、可配置

　
（1）盡可能減少軟件副本
（2）類似的產(chǎn)品/設(shè)計(jì)盡可能公用同一代碼
（3）利用宏定義配置功能
（4）永遠(yuǎn)在最新的代碼上開發(fā)，保留最新版

三 前后臺多任務(wù)程序設(shè)計(jì)

（一）前后臺程序的基本概念

任務(wù)(Task) ：指完成某一單一功能的程序
后臺程序：對時間要求不嚴(yán)格的任務(wù)，通常在主循環(huán)內(nèi)執(zhí)行
前臺程序：要求快速響應(yīng)或者時間嚴(yán)格的任務(wù)，通常中斷內(nèi)
隊(duì)列/緩沖：用于暫存后臺來不及處理的前臺事件

（二）前后臺程序的編寫基本原則

（1）任何一個任務(wù)都不能阻塞CPU。

每個任務(wù)都應(yīng)主動結(jié)束，讓出CPU。不能有等待、死循環(huán)、長延時等環(huán)節(jié)（對初學(xué)者來說是難點(diǎn)！）

（2）關(guān)注函數(shù)重入問題

可重入（Reentrancy）：函數(shù)在自己調(diào)用自己的時候，不必?fù)?dān)心數(shù)據(jù)被破壞。

從軟件工程角度對函數(shù)可重入的作用可以解釋為：具有可重入性的函數(shù)能夠被多個任務(wù)同時調(diào)用。在后臺程序中，任務(wù)都是順序執(zhí)行的，不存在多個任務(wù)同時調(diào)用一個函數(shù)的情況。但可能出現(xiàn)前臺中斷服務(wù)程序與后臺任務(wù)同時調(diào)用某個函數(shù)。

因此對于前后臺公用函數(shù)，必須是可重入的。

【例】：

（3）臨界代碼保護(hù)（Critical Code Protection）

臨界代碼：運(yùn)行時不可分割的代碼，這部分代碼不允許被中斷打斷。

1） 依靠軟件產(chǎn)生時間嚴(yán)格時序的程序段。

/***************************************************
*名稱:          Pulse 10us()
*功能:         產(chǎn)生10us脈沖
*入門參數(shù):     無
**************************************************/
void Pulse_10us()
{
	_DINT();            // -------以下是臨界代碼區(qū)，不允許被中斷
	IO=1;               // 置高
	_delay_cycles(8); 	// 高電平持續(xù)10us (O賦值身耗2us)
	IO=0;               //置低
	_EINTO0;            // -------以上是臨界代碼區(qū)-----------
}

2）共享資源互斥性造成的臨界代碼

程序中任何可被占用的實(shí)體都稱為“資源”。資源可以是硬件設(shè)備，如定時器、串口、打印機(jī)、鍵盤、LCD顯示器等，也可以是變量、數(shù)組、隊(duì)列、等數(shù)據(jù)。

被一個以上任務(wù)所占用的資源叫做“共享資源”。共享資源若不能同時被多任務(wù)占用，則具有“互斥性”（Mutual Exclusive）。

【例】：前后臺同時調(diào)用液晶顯示函數(shù)造成花屏

（4）臨界代碼的保護(hù)方法

• 關(guān)中斷、開中斷
  隱患: 如果在A函數(shù)的臨界代碼區(qū)調(diào)用了另一個函數(shù)B，B函數(shù)內(nèi)也有臨界代碼區(qū)，從B函數(shù)返回時，中斷被打開了，這將造成A函數(shù)后續(xù)代碼失去臨界保護(hù)。所以，使用該方法時，不能在臨界代碼區(qū)調(diào)用任何具其他有臨界代碼的函數(shù)!
• 利用硬件棧保存中斷使能狀態(tài)
  優(yōu)點(diǎn):不影響函數(shù)調(diào)用
  缺點(diǎn):很多單片機(jī)的C語言不支持操作硬件棧
• 利用變量保存中斷使能狀態(tài)
  缺點(diǎn):每一段臨界代碼要消耗2-4字節(jié)內(nèi)存
• 利用模擬棧保存中斷使能狀態(tài)
  缺點(diǎn):速度慢

典型錯誤1：在臨界代碼區(qū)調(diào)用其他臨界代碼

A()
{	
	int_Disable();	
	B();	// 這期間中斷是開的，所執(zhí)行的代碼不被臨界保護(hù)
	int_Enable();
}


B()
{
	int_Disable();	
	// ...
	int_Enable();
}

典型錯誤2：在主函數(shù)和中斷中都調(diào)用LCD操作函數(shù)

• LCD操作耗時長，不應(yīng)放在中斷中。
• LCD操作是臨界代碼，LCD是互斥性共享資源，LCD操作函數(shù)都是不可重入的，如果主函數(shù)里沒有做臨界代碼保護(hù)，結(jié)果就是沒多久屏幕就花了或呈死機(jī)效果。

討論與總結(jié)

1. 后臺中任務(wù)順序執(zhí)行。每個后臺任務(wù)中的內(nèi)存(局部變量)在任務(wù)結(jié)束后可以全部釋放，讓給下一個任務(wù)使用。即使在RAM很少的處理器上也能同時執(zhí)行眾多任務(wù)。
2. 后臺中任務(wù)順序執(zhí)行。天然避免了后臺任務(wù)資源互斥問題，但仍需考慮前后臺之間的資源互斥問題。
3. 前后臺程序的結(jié)構(gòu)靈活，實(shí)現(xiàn)形式與實(shí)現(xiàn)手段多樣，是使用最廣的程序結(jié)構(gòu)，但缺乏架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，維護(hù)、升級、排錯都很困難。
4. 必須要程序員自己來判斷和處理臨界代碼的隱患。
5. 程序多任務(wù)的執(zhí)行依靠每個任務(wù)的非阻塞性來保證，是編程最大的難點(diǎn)，下一節(jié)將介紹的FSM將是解決這一問題的利器!

四 FSM：狀態(tài)機(jī)建模

1、什么是狀態(tài)機(jī)？

有限狀態(tài)自動機(jī)（Finite-State Machine, FSM），簡稱狀態(tài)機(jī)，是表示有限個狀態(tài)以及在這些狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移和動作等行為的數(shù)學(xué)模型。

2、為什么要引入狀態(tài)機(jī)？

流程圖的缺陷：

1、不能用于描述“任何時候”發(fā)生的事件
2、無法描述“由外部事件決定流程”的程序
3、不適合描述帶有阻塞的并發(fā)過程
4、難以描述大量的獨(dú)立事件。

需要：能夠描述并發(fā)結(jié)構(gòu)的軟件，能從行為的角度來描述軟件，且能夠根據(jù)模型生成代碼，也能夠?qū)浖M(jìn)行完整測試的新手段—狀態(tài)機(jī)模型。

3、流程圖無法描述的軟件行為舉例

（1）不能用于描述“任何時候”發(fā)生的事件

（2）不能用于描述由外部事件決定流程的事件

【例】：電子表有兩個按鍵，但按鍵順序完全由外部決定

（3）不適合描述帶有阻塞的并發(fā)過程

【例】：一個單片機(jī)同時控制2臺電動機(jī)完成運(yùn)轉(zhuǎn)時序

（4）不適合描述大量的獨(dú)立事件

【例】：投幣式自動咖啡機(jī)程序

流程圖：投幣->選咖啡->出咖啡->結(jié)束
然 而…

• 如果沒有放咖啡杯就選擇咖啡，會發(fā)生什么情況？

• 如果咖啡杯未滿之前，用戶取走了咖啡杯，會發(fā)生什么情況？

• 如果咖啡灌了一半時，用戶取走咖啡杯，再放回，能否把剩下一半繼續(xù)加滿？

• 如果咖啡灌了一半時，用戶取走咖啡杯，不再放回，剩下一半是否會加到下一用戶杯中？

• 如果咖啡杯未滿之前，用戶取走了咖啡杯，然后按退幣扭，該如何處理？

• 如果還沒有完成一次點(diǎn)單之前，用戶再次投幣，會發(fā)生什么情況？

• 如果一杯咖啡尚未加滿時，用戶又點(diǎn)了另一種咖啡，會發(fā)生什么情況？

• 如果用戶一次投入兩杯咖啡的錢，該怎樣處理？

• 如果咖啡存儲容器已空，用戶點(diǎn)單時能否正確提示？

• 如果咖啡杯未滿之前，咖啡機(jī)空了，能否給用戶退款？
  …

4、引入“狀態(tài)機(jī)” 的優(yōu)勢

上面這些例子中，軟件下一步要執(zhí)行的功能不僅與外界入信息有關(guān)，還與系統(tǒng)的“當(dāng)前狀態(tài)”有關(guān)。狀態(tài)機(jī)就是一種基于“狀態(tài)”與“事件”的軟件描述手段!其優(yōu)勢在于:

(1) 能夠處理并發(fā)。由于系統(tǒng)在每一時刻只能有唯一的狀態(tài)，在每一個狀態(tài)下，可能發(fā)生的事件也是有限的。因此系統(tǒng)中即使存在有大量的獨(dú)立事件，軟件描述也會簡單得多。

(2) 能夠消除阻寒。真正需要CPU處理的只有系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生改變的那一刻，在系統(tǒng)等待事件到來的期間，是不需要CPU處理的。如果能夠用狀態(tài)與事件的形式來描述軟件，能夠?qū)PU從等待事件發(fā)生的過程中解放出來，從而生成無阻塞的代碼。

(3) 能夠降低系統(tǒng)的復(fù)雜度，提高可測性

5、狀態(tài)機(jī)的表示方法：狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖

圓圈：狀態(tài) (有限個)
有向箭頭：狀態(tài)轉(zhuǎn)移
Event事件：事件發(fā)生時將觸發(fā)狀態(tài)轉(zhuǎn)移
Action動作：狀態(tài)轉(zhuǎn)移的同時執(zhí)行動作

6、由狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖生成代碼

方法1、在狀態(tài)中判斷事件（事件查詢）

switch(State)		//根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)決定程序分支
{
	case S0:			//在s0狀態(tài)
		if(Event0)
		{			//如果查詢到Event0事件
					Action0();
		}
		else if(Event1)
		{			//如果查詢到Event1事件
					Action1();
					State=S1;
		}
		else if(Event2)
		{			//如果查詢到Event2事件
					Action3();
					State=S2;
		}
		break;
	case S1:			//在s1狀態(tài)
		if(Event2)
		{			//如果查詢到Event2事件
					Action2();
					State=S2;
		}
		break;
......

方法2、在事件中判斷狀態(tài)（事件觸發(fā))

7、狀態(tài)機(jī)建模舉例

例1 電子表程序

====A鍵中斷====
switch(Status)		/*根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)處理A鍵所引發(fā)的狀態(tài)跳跳轉(zhuǎn)*/
{
	case DISP_TIMME: Status = DISP_DATE;break://時間顯示時按A鍵，顯示日期
	case DISP_DATE: Status = DISP_SEC; break;
	case DISP_SEC: Status= DISP_TIME; break;
	case SET_HOUR: if(++Hour>23) Hour=0; break; //小時設(shè)置時按A鍵調(diào)整小時case SET_MINUTE: if(++Min>59) Min=0; break;
	case SET_MONTH: if(++Month>12) Month=1; break;
	case SET_DATE: if(++Date>31) Date=0; break;
}

====B鍵中斷=====
switch (Status)			/*/根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)處理B鍵所引發(fā)的狀態(tài)跳轉(zhuǎn)/*/
{
case DISP_TIME;		Status= SET_HOUR; break;	//時間顯示時按B鍵,設(shè)置小時
case DISP_DATH;		Status= SET_HOUR: break;	//日期顯示時按B鍵,設(shè)置小時
case DISP_SEC;		Second 0; break;			//秒鐘顯示時按B鍵,秒歸零
case SET_HOUR;		Status= SET_MINUTE; break;	//小時設(shè)置時按B鍵，分鐘設(shè)置
case SET_MINUTE;	Status= SET_MONTH; break;	//分鐘設(shè)置時按B鍵月設(shè)置
case SET_MONTH;		Status= SET_DATE; break;	//月設(shè)置時按B鍵，日設(shè)置
case SET_DATE;		Status= DISP_TIME; break;	//日設(shè)置時按B鍵，顯示時間
}

例2 長短按鍵識別

例3 事件序列匹配

五 模塊化程序設(shè)計(jì)

1、模塊化程序的原則

1. 非阻寒性 不能長時間占用CPU，更不死等待某個事件的發(fā)生，盡快地讓出CPU，供后續(xù)任務(wù)執(zhí)行。
2. 硬件隔離 屏蔽硬件特征，起到硬件隔離層的作用。上層軟件將不涉及直接硬件操作。
3. 模塊獨(dú)立性 各個程序庫之間沒有代碼關(guān)聯(lián)性(沒有互相調(diào)用和隸屬關(guān)系)，在使用時，各個模塊文件可以任意拼接、組合、拆分。
4. 時間獨(dú)立性 使用緩沖區(qū)、事件隊(duì)列等手段，對時間關(guān)聯(lián)性強(qiáng)的事件進(jìn)行斬存和緩沖，使之可以被異步處理。
5. 可移植性 代碼都按照標(biāo)準(zhǔn)C的規(guī)范，很容易的移植到其他處理器上，或者其它硬件平臺上。
6. 100%注釋 注釋關(guān)鍵代碼的功能或設(shè)計(jì)意圖，以及每個函數(shù)的功能.入口出口參數(shù)、說明及注意事項(xiàng)，使用范例等。
7. 開放性 方便日后修改、添加新的功能函數(shù)。

2、鍵盤模塊化程序

3、帶長短鍵識別的鍵盤模塊化程序

4、串口收發(fā)模塊化程序

5、數(shù)碼管顯示模塊化程序

6、時鐘和日歷程序

六 事件觸發(fā)多任務(wù)程序設(shè)計(jì)

1、什么是事件觸發(fā)程序？

任務(wù)全部在中斷內(nèi)完成，主程序休眠。
可以看做前后臺程序中，只有前臺任務(wù)。

特點(diǎn)：1）實(shí)時性較好，事件響應(yīng)較快；2）低功耗

2、事件觸發(fā)程序的程序架構(gòu)

中斷：獲取原始的事件信息。
事件引擎：判斷何種事件發(fā)生，并調(diào)用相應(yīng)處理程序。
（一個中斷有多個中斷源時）
事件處理程序：只負(fù)責(zé)某個事件的處理，要求非阻塞。

3、事件觸發(fā)程序設(shè)計(jì)范例

有3個按鍵 (S1、S2、S3)，按下為低電平。外部輸入電壓從ADC輸入。設(shè)計(jì)一款超低功耗的電壓表，要求用事件觸發(fā)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)下列功能:

1. 實(shí)現(xiàn)電壓測量功能，每秒刷新顯示2次電壓測量值。
   每次測量值由ADC連續(xù)采樣4次求平均得到。
2. 按下S1鍵時，斬停采樣與顯示刷新(保持功能)
3. 按下S2鍵時，恢復(fù)采樣與刷新。
4. 按下S3鍵時，將采樣數(shù)據(jù)從串口發(fā)出。

第3步:編寫5個事件處理程序，此時并不關(guān)心事件如何發(fā)生如何被檢測到，以及按什么順序發(fā)生

第4步:測試。按照預(yù)先設(shè)定的順序，依次調(diào)用5個事件處理程序(并不需要硬件上真的發(fā)生事件)，模擬事件發(fā)生，即可進(jìn)行代碼測試。

第5步:編寫事件引擎，在中斷內(nèi)檢測和判判斷事件，并分別調(diào)用相應(yīng)的事件處理程序。

七 時間觸發(fā)系統(tǒng)

時間觸發(fā)系統(tǒng)可以理解為一種特殊的事件觸發(fā)系統(tǒng)，但它另有自己的特點(diǎn)。

例子：一個醫(yī)生，必須在一些護(hù)理人員的幫助下，通宵照顧十個危重病人，方案可以是

● 安排護(hù)理人員在某個病人出現(xiàn)嚴(yán)重問題時喚醒他
——事件觸發(fā)
● 每小時鬧鈴，鬧鈴響時起床去探訪每個病人
——時間觸發(fā)

以每小時的間隔探訪病人，醫(yī)生能在嚴(yán)重并發(fā)癥出現(xiàn)之前探訪每個病人并安排合理的治療。另外，工作量在整個晚上平攤。于是，所有病人都能平安地度過這個夜晚。

而前一種方式可能會出現(xiàn)護(hù)理人員在喚醒醫(yī)生時，有多個病人都出現(xiàn)了嚴(yán)重并發(fā)癥，需要依次做手術(shù)，后面的病人有可能來不及得到手術(shù)治療。

這個醫(yī)院的例子在事件驅(qū)動的系統(tǒng)中，即可能同時發(fā)生幾個事件。需要處理同時發(fā)生的多個事件不但增加了系統(tǒng)復(fù)雜性，而且降低了對事件觸發(fā)系統(tǒng)在所有情況下的行為做出預(yù)計(jì)的能力。

相比而言，在時間觸發(fā)的嵌入式系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)人員能夠通過仔細(xì)安排可控的順序，保證一次只處理一個事件。

許多嵌入式系統(tǒng)并不需要睡眠，采用時間觸發(fā)方法有很多好處，有助于改善可靠性和安全性（如廣泛應(yīng)用于航空航天工業(yè)和汽車工業(yè)），主要原因在于系統(tǒng)的行為可以預(yù)計(jì)。

時間觸發(fā)方法還能降低CPU的負(fù)荷，并減少存儲器的使用量。

嵌入式系統(tǒng)需要執(zhí)行的任務(wù)分為兩種：

  ● **周期性任務(wù)**，比如每100ms執(zhí)行一次
  ● **單次任務(wù)**，如在50ms的延遲后執(zhí)行一次

考慮方案1：

void main(void)
{
    Init_System();
    while(1)
    {
        X();                     // 執(zhí)行任務(wù)（耗時10ms）
        Delay_90ms();   // 延遲90ms
    }
}

需要知道任務(wù)X的精確運(yùn)行時間

這個運(yùn)行時間永不變化—— 不可行

考慮方案2：

基于定時器中斷，在一定的時刻調(diào)用函數(shù)

如果要支持多個任務(wù)（這些任務(wù)一般具有不同的運(yùn)行時間并以不同的時間間隔運(yùn)行），可以每個任務(wù)都使用一個定時器。

但：浪費(fèi)硬件資源（或者不夠用）、硬件的維護(hù)增加、會同時產(chǎn)生多個定時器中斷。——不合理

解決方案：使用調(diào)度器

● 調(diào)度器可以看作是一個簡單的操作系統(tǒng)，允許以周期性或單次方式來調(diào)用任務(wù)。

● 從底層的角度來看，調(diào)度器可以看作是一個由許多不同任務(wù)共享的定時器中斷服務(wù)程序。

用調(diào)度器來調(diào)度三個任務(wù)的執(zhí)行：

void main(void)
{
    SCH_Init();     // 設(shè)置調(diào)度器一次

    /*---- 增加各任務(wù)至任務(wù)隊(duì)列（時間分辨率為1ms）----*/
    // Function_A將每隔2ms運(yùn)行一次
    SCH_Add_Task(Function_A, 0, 2);
    // Function_B將每隔10ms運(yùn)行一次
    SCH_Add_Task(Function_B, 1, 10); 
    // Function_C將每隔15ms運(yùn)行一次
    SCH_Add_Task(Function_C, 3, 15); 

    SCH_Start();   // 啟動調(diào)度
    while(1)
    {
       // 按調(diào)度算法執(zhí)行任務(wù)隊(duì)列中各任務(wù)
       SCH_Dispatch_Tasks();   
    }
}

調(diào)度器的分類

  ● 合作式調(diào)度器
  ● 搶占式調(diào)度器

合作式調(diào)度器：
● 任務(wù)在特定的時刻被調(diào)度運(yùn)行（以周期性或單次方式）

● 當(dāng)任務(wù)需要運(yùn)行時，被添加到等待隊(duì)列

● 當(dāng)CPU空閑時，運(yùn)行等待任務(wù)中的下一個（如果有的話）

● 前一任務(wù)運(yùn)行直到完成，才輪到下一個等待任務(wù)

● 簡單，用少量代碼即可實(shí)現(xiàn)

● 一次只為一個任務(wù)分配存儲器

● 通常完全由高級語言如C實(shí)現(xiàn)

● 小心設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)外部事件

● 簡單、可預(yù)測、可靠并且安全

搶占式調(diào)度器：

● 任務(wù)在特定的時刻被調(diào)度運(yùn)行（以周期性或單次方式）

● 當(dāng)任務(wù)需要運(yùn)行時，被添加到等待隊(duì)列

● 等待的任務(wù)運(yùn)行一段固定的時間，如果沒有完成，將被暫停并放回到等待隊(duì)列。然后下一個等待任務(wù)（如果有的話）將運(yùn)行一段固定的時間。

● 高優(yōu)先級的任務(wù)可以搶占低優(yōu)先級任務(wù)優(yōu)先運(yùn)行

● 復(fù)雜，“并行處理的”任務(wù)試圖訪問公用資源時需避免沖突等

● 必須為被搶占任務(wù)的所有中間狀態(tài)分配存儲器

● 通常（至少是部分）由匯編語言編寫

● 對外部事件響應(yīng)快

● 與合作式調(diào)度比，通常認(rèn)為其更不可預(yù)測、并且可靠性較低

混合式調(diào)度器：

● 支持多個合作式調(diào)度的任務(wù)

● 支持一個搶占式任務(wù)（可以“中斷”合作式任務(wù)）文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-740066.html

到了這里，關(guān)于【小黑嵌入式系統(tǒng)第六課】嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——C語言簡述、程序涉及規(guī)范、多任務(wù)程序設(shè)計(jì)、狀態(tài)機(jī)建模(FSM)、模塊化設(shè)計(jì)、事件觸發(fā)、時間觸發(fā)的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！