單片機多任務編程方法介紹單片機多任務編程方法介紹 Edan Lee Email edan lee QQ 284622554 前言前言 從事單片機學習和工作已有多年 多年下來對單片機開發有一 點自己的認識 想將自己的積累和大家分享 應該對初學者有一點 幫助 還有很多不足的地方 歡迎來函探討 因為文學功底不行所 以直接進入主題 主體內容主體內容 本文的主要目的是介紹在沒有操作系統的多任務編程方法 所 有例子都以 51 單片機為基礎 內容編排 1 多任務簡介 2 任務分拆 3 軟件定時器 4 系統架構 5 例子 多任務簡介多任務簡介 對于單片機的多任務就是 CPU 處理多個任務 但是在同一個時 間 CPU 只能處理一個任務 在處理多任務的時候其實就是將 CPU 分 時復用 具體是在一個時間內處理一個任務 在接下來的時間里處 理另一個任務 這個時間一般很短 在操作系統里就是指時間片 單片機因為資源少的原因很少會帶操作系統來工作 但是可以從多 任務的基本原本出發模擬操作系統的多任務 為了一個任務不會獨 占 CPU 就將任務分成 N 個小任務 劃分原則是在任務需要等待的 地方劃分 每次運行到這個任務的時候 CPU 只執行其中的一個或 者多個小任務 任務分拆任務分拆 在一個 LED 閃爍的小程序中原理是點亮 LED 延時 關閉 LED 延時 循環 define LEDOn LED Port 0 define LEDOff LED Port 1 sbit LED Port P1 0 不精確延時 void Delay unsigned int t while t LED 閃爍處理 void LEDFlash void LEDOn Delay 1000 LEDOff Delay 1000 主函數 void main void LEDFlash 上例中的 LED 閃爍處理函數可以用一個進程控制器 變量 將其 分成四個部分 void LEDFlash void static unsigned char step 0 進程控制器 switch step case 0 LEDOn step break case 1 Delay 1000 step break case 2 LEDOff step break case 3 Delay 1000 step 0 break 上例對于這個小程序來說變得復雜了點 step 就是將 LEDFlash 函數拆分成了 4 個小部分 每次進入 LEDFlash 這個函數只執行了一 個小部分 這是多任務編程的基礎 軟件定時器軟件定時器 在上例中的程序中加入另一個燈閃爍不同的頻率的時候就會出 現問題 因為當執行 Delay 時 CPU 不可以做其它的事情 為了解決這個問題就要引入定時器來處理延時 原理是程序判 斷定時是否到而決定是否往下執行 那么上面的程序就變成 void LEDFlash void static unsigned char step 0 進程控制器 switch step case 0 LEDOn step 定時器初始化 break case 1 if 定時未到 break step break case 2 LEDOff step 定時器初始化 break case 3 if 定時未到 break step 0 break 硬件的定時器是有限的 為了可以使用更多的定時器就需要用 軟件定時器 具體就是用變量做累加或者遞減 和定時器計脈沖的 原理是一樣的 為了使軟件定時器更精準 就可以對硬件定時器的 溢出次數計數 那軟件定時器的定時時間就是硬件定時器溢出時間 的整數倍 unsigned char Tim 2 兩個軟件定時器 void Time0Irq void interupt 1 Tim 0 Tim 1 例子就可以變成 void LEDFlash void static unsigned char step 0 進程控制器 switch step case 0 LEDOn step Tim 0 0 break case 1 if Tim 0 x x 是延時的時間 break step break case 2 LEDOff step Tim 0 0 break case 3 if Tim 0 8 TL0 T0VALUE TMOD 0 x01 方式 1 16 位定時器 ET0 1 允許中斷 EA 1 TR0 1 起動定時器 0 定時器 0 中斷處理 void Time0Irq void interrupt 1 unsigned char i TH0 T0VALUE 8 TL0 T0VALUE for i 0 i Tim 0 break step break case 2 LED0Off step Tim 0 0 break case 3 if MS 500 Tim 0 break step 0 break 每秒閃 5 2 次 void LED1Flash void static unsigned char step 0 進程控制器 switch step case 0 LED1On step Tim 1 0 break case 1 if MS 200 Tim 1 break step break case 2 LED1Off step Tim 1 0 break case 3 if MS 200 Tim 1 break step 0 break void main void Tim0Init while 1 LED0Flash LED1Flash 經過優化后可以變成下面的形式 include define T0VALUE 65536 1000000 200 5ms define LED0On LED0 0 define LED0Off LED0 1 define LED1On LED1 0 define LED1Off LED1 1 define S 1 200 define S 2 400 sbit LED0 P1 0 sbit LED1 P1 1 軟件定時器數量 define MAX T 2 軟件定時器 unsigned int Tim MAX T 定時器 0 初始化 void Tim0Init void TH0 T0VALUE 8 TL0 T0VALUE TMOD 0 x01 方式 1 16 位定時器 ET0 1 允許中斷 EA 1 TR0 1 起動定時器 0 定時器 0 中斷處理 void Time0Irq void interrupt 1 unsigned char i TH0 T0VALUE 8 TL0 T0VALUE for i 0 i Tim 0 break step break endif case 2 LED0Off step 0 Tim 0 S 1 break if 0 case 3 if S 1 Tim 0 break step 0 break endif 間隔兩秒閃爍 void LED1Flash void static unsigned char step 0 進程控制器 if 0 Tim 1 return switch step case 0 LED1On step 2 Tim 1 S 2 break if 0 case 1 if S 2 Tim 1 b