EEPW论坛

从参加全国大学生电子设计大赛初次接触单片机开发至今已经有4年了，初学单片机时，都会纠结于其各个模块功能的应用，如串口（232，485）对各种功能IC的控制,电机控制PWM，中断应用，定时器应用，人机界面应用，CAN总线等. 这是一个学习过程中必需的阶段，是基本功。

很庆幸，在参加电子设计大赛赛前培训时，MCU周围的控制都训练的很扎实。经过这个阶段后，后来接触不同的MCU就会发现，都大同小异，各有各的优势而已，学任何一种新的MCU都很容易入手包括一些复杂的处理器。而且对MCU的编程控制会提升一个高度概况——就是对各种外围进行控制(如果是对复杂算法的运算就会用DSP了），而外围与MCU的通信方式一般也就几种时序：IIC,SPI,intel8080,M6800。这样看来MCU周围的编程就是一个很简单的东西了。

然而这只是嵌入式开发中的一点皮毛而已，在接触过多种MCU,接触过复杂设计要求，跑过操作系统等等后，我们在回到单片机的裸机开发时，就不知不觉的就会考虑到整个程序设计的架构问题；一个好的程序架构，是一个有经验的工程师和一个初学者的分水岭。

以下是我对单片机程序框架以及开发中一些常用部分的认识总结：

任何对时间要求苛刻的需求都是我们的敌人，在必要的时候我们只有增加硬件成本来消灭它；比如你要8个数码管来显示，我们在没有相关的硬件支持的时候必须用MCU以动态扫描的方式来使其工作良好；而动态扫描将或多或少的阻止了MCU处理其他的事情。在MCU负担很重的场合，我会选择选用一个类似max8279外围ic来解决这个困扰；

然而庆幸的是，有着许多不是对时间要求苛刻的事情：
例如键盘的扫描，人们敲击键盘的速率是有限的，我们无需实时扫描着键盘，甚至可以每隔几十ms才去扫描一下；然而这个几十ms的间隔，我们的MCU还可以完成许多的事情；
单片机虽然是裸机奔跑，但是往往现实的需要决定了我们必须跑出操作系统的姿态——多任务程序；
比如一个常用的情况有4个任务：
1     键盘扫描；
2     led数码管显示；
3     串口数据需要接受和处理;
4     串口需要发送数据；
如何来构架这个单片机的程序将是我们的重点；

读书时代的我会把键盘扫描用查询的方式放在主循环中，而串口接收数据用中断，在中断服务函数中组成相应的帧格式后置位相应的标志位，在主函数的循环中进行数据的处理，串口发送数据以及led的显示也放在主循环中；

这样整个程序就以标志变量的通信方式，相互配合的在主循环和后台中断中执行；
然而必须指出其不妥之处：
每个任务的时间片可能过长，这将导致程序的实时性能差。如果以这样的方式在多加几个任务，使得一个循环的时间过长，可能键盘扫描将很不灵敏。所以若要建立一个良好的通用编程模型，我们必须想办法，消去每个任务中费时间的部分以及把每个任务再次分解；下面来细谈每个任务的具体措施：
1 键盘扫描
键盘扫描是单片机的常用函数，以下指出常用的键盘扫描程序中，严重阻碍系统实时性能的地方；
众所周知，一个键按下之后的波形是这样的（假定低有效）：
在有键按下后，数据线上的信号出现一段时间的抖动，然后为低，然后当按键释放时，信号抖动一段时间后变高。当然，在数据线为低或者为高的过程中，都有可能出现一些很窄的干扰信号。



2 数码管的显示
一般情况下我们用的八位一体的数码管，采用动态扫描的方法来完成显示；非常庆幸人眼在高于50hz以上的闪烁时发现不了的。所以我们在动态扫描数码管的间隔时间是充裕的。这里我们定其时限为4ms(250HZ) ，用定时器定时为2ms,在定时中断程序中进行扫描的显示，每次只显示其中的一位；当然时限也可以弄长一些，更推荐的方法是把显示函数放入主循环中，而定时中断中置位相应的标志位即可；

3          串口接收数据帧
串口接收时用中断方式的，这无可厚非。但如果你试图在中断服务程序中完成一帧数据的接收就麻烦大了。永远记住，中断服务函数越短越好，否则影响这个程序的实时性能。一个数据帧一般包括若干个字节，我们需要判断一帧是否完成，校验是否正确。在这个过程中我们不能用软件延时，更不能用死循环等待等方式；
所以我们在串口接收中断函数中，只是把数据放置于一个缓冲队列中。
至于组成帧，以及检查帧的工作我们在主循环中解决，并且每次循环中我们只处理一个数据，每个字节数据的处理间隔的弹性比较大，因为我们已经缓存在了队列里面。

整体看来我们的系统就成了将近一个万能的模版了，根据自己所选的cpu,选个定时器，在添加自己的事件函数即可，非常灵活方便实用，一般的单片机能胜任的场合，该模版都能搞定。
整个系统以全局标志作为主线，形散神不散；系统耗费比较小，只是牺牲了一个Timer而已，在资源缺乏的单片机中，非常适；曾经看过一个网友的模版“单片机实用系统”，其以51为例子写的，整体思路和这个差不多，不过他写得更为规范紧凑，非常欣赏；但个人觉得代码开销量要大些，用惯了都一样哦。但是由于本系统以全局标志为驱动事件，所以比较感觉比较凌乱，全局最好都做好注释，而其要注意一些隐形的函数递归情况，千万不要递归的太深哦（有的单片机不支持）。