2018年10月06日 | 单片机轮询模式多任务并行处理

时间片轮询思路介绍：

时间片轮询法，在很多书籍中有提到，而且有很多时候都是与操作系统一起出现，也就是说很多时候是操作系统中使用了这一方法。不过我们这里要说的这个时间片轮询法并不是挂在操作系统下，而是在前后台程序中使用此法。也是本贴要详细说明和介绍的方法。

      对于时间片轮询法，虽然有不少书籍都有介绍，但大多说得并不系统，只是提提概念而已。下面本人将详细介绍本人模式，并参考别人的代码建立的一个时间片轮询架构程序的方法，我想将给初学者有一定的借鉴性。

    使用1个定时器，可以是任意的定时器，这里不做特殊说明，下面假设有3个任务，那么我们应该做如下工作：

 1. 初始化定时器，这里假设定时器的定时中断为1ms(当然你可以改成10ms，这个和操作系统一样，中断过于频繁效率就低，中断太长，实时性差)。

 2. 定义一个数值：

 #define TASK_NUM   (3)                  //  这里定义的任务数为3，表示有三个任务会使用此定时器定时。

 uint16 TaskCount[TASK_NUM] ;           //  这里为三个任务定义三个变量来存放定时值

uint8  TaskMark[TASK_NUM];             //  同样对应三个标志位，为0表示时间没到，为1表示定时时间到。

 3. 在定时器中断服务函数中添加：

 
void TimerInterrupt(void)
{
    uint8 i;

    for (i=0; i
    {
        if (TaskCount[i]) 
        {
              TaskCount[i]--; 
              if (TaskCount[i] == 0) 
              {
                    TaskMark[i] = 0x01; 
              }
        }
   }
}

 代码解释：定时中断服务函数，在中断中逐个判断，如果定时值为0了，表示没有使用此定时器或此定时器已经完成定时，不着处理。否则定时器减一，知道为零时，相应标志位值1，表示此任务的定时值到了。

4. 在我们的应用程序中，在需要的应用定时的地方添加如下代码，下面就以任务1为例：

 TaskCount[0] = 20;       // 延时20ms

TaskMark[0]  = 0x00;     // 启动此任务的定时器

 到此我们只需要在任务中判断TaskMark[0] 是否为0x01即可。其他任务添加相同，至此一个定时器的复用问题就实现了。用需要的朋友可以试试，效果不错哦。。。。。。。。。。。

通过上面对1个定时器的复用我们可以看出，在等待一个定时的到来的同时我们可以循环判断标志位，同时也可以去执行其他函数。

循环判断标志位：

那么我们可以想想，如果循环判断标志位，是不是就和上面介绍的顺序执行程序是一样的呢？一个大循环，只是这个延时比普通的for循环精确一些，可以实现精确延时。

执行其他函数：

那么如果我们在一个函数延时的时候去执行其他函数，充分利用CPU时间，是不是和操作系统有些类似了呢？但是操作系统的任务管理和切换是非常复杂的。下面我们就将利用此方法架构一直新的应用程序。

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以上是时间片轮询法的思路介绍，下面具体介绍其架构和关键的函数：

时间片轮询法的架构：

 1.设计一个结构体：

// 任务结构

typedef struct _TASK_COMPONENTS
{
    uint8 Run;                 // 程序运行标记：0-不运行，1运行
    uint8 Timer;              // 计时器
    uint8 ItvTime;              // 任务运行间隔时间
    void (*TaskHook)(void);    // 要运行的任务函数
} TASK_COMPONENTS;       // 任务定义

这个结构体的设计非常重要，一个用4个参数，注释说的非常详细，这里不在描述。

 2. 任务运行标志出来，此函数就相当于中断服务函数，需要在定时器的中断服务函数中调用此函数，这里独立出来，并于移植和理解。

void TaskRemarks(void)
{
    uint8 i;

    for (i=0; i
    {
         if (TaskComps[i].Timer)          // 时间不为0
        {
            TaskComps[i].Timer--;         // 减去一个节拍
            if (TaskComps[i].Timer == 0)       // 时间减完了
            {
                 TaskComps[i].Timer = TaskComps[i].ItvTime;       // 恢复计时器值，从新下一次
                 TaskComps[i].Run = 1;           // 任务可以运行
            }
        }
   }
}

大家认真对比一下次函数，和上面定时复用的函数是不是一样的呢？

3. 任务处理

void TaskProcess(void)
{
    uint8 i;

    for (i=0; i
    {
         if (TaskComps[i].Run)           // 时间不为0
        {
             TaskComps[i].TaskHook();         // 运行任务
             TaskComps[i].Run = 0;          // 标志清0
        }
    }   
}

此函数就是判断什么时候该执行那一个任务了，实现任务的管理操作，应用者只需要在main()函数中调用此函数就可以了，并不需要去分别调用和处理任务函数。

到此，一个时间片轮询应用程序的架构就建好了，大家看看是不是非常简单呢？此架构只需要两个函数，一个结构体，为了应用方面下面将再建立一个枚举型变量。

下面我就就说说怎样应用吧，假设我们有三个任务：时钟显示，按键扫描，和工作状态显示。

1. 定义一个上面定义的那种结构体变量

static TASK_COMPONENTS TaskComps[] = 
{
    {0, 60, 60, TaskDisplayClock},            // 显示时钟
    {0, 20, 20, TaskKeySan},               // 按键扫描
    {0, 30, 30, TaskDispStatus},            // 显示工作状态

     // 这里添加你的任务。。。。

};

在定义变量时，我们已经初始化了值，这些值的初始化，非常重要，跟具体的执行时间优先级等都有关系，这个需要自己掌握。

大概意思是，我们有三个任务，没1s执行以下时钟显示，因为我们的时钟最小单位是1s，所以在秒变化后才显示一次就够了。

由于按键在按下时会参数抖动，而我们知道一般按键的抖动大概是20ms，那么我们在顺序执行的函数中一般是延伸20ms，而这里我们每20ms扫描一次，是非常不错的出来，即达到了消抖的目的，也不会漏掉按键输入。

为了能够显示按键后的其他提示和工作界面，我们这里设计每30ms显示一次，如果你觉得反应慢了，你可以让这些值小一点。后面的名称是对应的函数名，你必须在应用程序中编写这函数名称和这三个一样的任务。

2. 任务列表

// 任务清单

typedef enum _TASK_LIST
{
    TAST_DISP_CLOCK,            // 显示时钟
    TAST_KEY_SAN,             // 按键扫描
    TASK_DISP_WS,             // 工作状态显示
     // 这里添加你的任务。。。。
     TASKS_MAX                                           // 总的可供分配的定时任务数目
} TASK_LIST;

好好看看，我们这里定义这个任务清单的目的其实就是参数TASKS_MAX的值，其他值是没有具体的意义的，只是为了清晰的表面任务的关系而已。

3. 编写任务函数

void TaskDisplayClock(void)
{

}

void TaskKeySan(void)
{

}

void TaskDispStatus(void)
{

}

// 这里添加其他任务。。。。。。。。。

现在你就可以根据自己的需要编写任务了。

4. 主函数

int main(void) 
{ 
    InitSys();                  // 初始化

    while (1)
    {
        TaskProcess();             // 任务处理
    }
}

到此我们的时间片轮询这个应用程序的架构就完成了，你只需要在我们提示的地方添加你自己的任务函数就可以了。是不是很简单啊，有没有点操作系统的感觉在里面？

 本文摘录处：http://blog.163.com/zhaojun_xf/blog/static/300505802011102233952153/

       不防试试把，看看任务之间是不是相互并不干扰？并行运行呢？当然重要的是，还需要，注意任务之间进行数据传递时，需要采用全局变量，除此之外还需要注意划分任务以及任务的执行时间，在编写任务时，尽量让任务尽快执行完成。。。。。。。。。