在底層代碼編寫中，初始的框架設(shè)計總會面臨選擇，針對實際的硬件使用環(huán)境，大家對于使用的軟件框架有很多選擇，今天我簡單描述一些比較常用的架構(gòu)，讓大家能夠理解并選擇合適的架構(gòu)。

總述

1. 簡單的順序執(zhí)行程序：這類寫法是大多數(shù)人使用的方法，不需用思考程序的具體架構(gòu)，直接按照執(zhí)行順序編寫應(yīng)用程序即可。

2.前后臺執(zhí)行程序：在順序執(zhí)行的情況上增添中斷前臺處理機制，配置順序執(zhí)行的后臺大循環(huán)程序，組合成可以實時響應(yīng)的程序。

3. 時間片輪循法：在前后臺的執(zhí)行架構(gòu)上，通過計數(shù)器進一步規(guī)劃程序，定時執(zhí)行特定的片段。

4. 實時操作系統(tǒng)：實時操作系統(tǒng)又叫RTOS，實時性，RTOS的內(nèi)核負(fù)責(zé)管理所有的任務(wù)，內(nèi)核決定了運行哪個任務(wù)，何時停止當(dāng)前任務(wù)切換到其 他任務(wù)，這個是內(nèi)核的多任務(wù)管理能力。多任務(wù) 管理給人的感覺就好像芯片有多個CPU，多任務(wù)管理實現(xiàn)了CPU資源的最大化利用，多任務(wù)管理有助于實現(xiàn)程序的模塊化開發(fā)，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的實時應(yīng)用。

除了實時性，還有可剝奪內(nèi)核，顧名思義就是可以剝奪其他任務(wù)的CPU使用權(quán)，它總是運行就緒任務(wù)中的優(yōu)先級最高的那個任務(wù)。

1.簡單的順序執(zhí)行程序

這種應(yīng)用程序比較簡單，一般作為初階簡單使用，實時性以及要求不太高的情況下，可以使用。程序的設(shè)計比較簡單，思路比較清晰。但是主循環(huán)的邏輯比較復(fù)雜的時候，如果沒有完整的流程圖指導(dǎo)，其他人很難看懂程序運行邏輯。

下面寫一個順序執(zhí)行的程序模型

int main（void） { uint8 TaskValue; InitSys（）; // 初始化 while （1） { TaskValue= GetTaskValue（）; switch （TaskValue） { case x： TaskDispStatus（）; break; 。。. default： break; } } }

2.前后臺執(zhí)行程序

這種程序特點是，后臺大循環(huán)中一直執(zhí)行默認(rèn)的程序，中斷服務(wù)程序（ISR）產(chǎn)生相應(yīng)中斷標(biāo)記，主程序運行與中斷標(biāo)記相關(guān)聯(lián)的任務(wù)程序。一般實現(xiàn)有如下思路：

通過設(shè)置標(biāo)志變量，然后在前臺響應(yīng)中斷的時候進行對標(biāo)志變量的置位或者復(fù)位，實現(xiàn)事件的信號獲取，再在后臺主循環(huán)進行中斷所對應(yīng)事物或者數(shù)據(jù)的處理，將程序流程轉(zhuǎn)移到主程序。

前后臺執(zhí)行的程序

void IRQHandler（void）{ if（GetITStatus == 1） { SysFlag = 1; GetITStatus = 0; }}int main（void） { uint8 TaskValue; InitSys（）; // 初始化 while （1） { TaskValue= GetTaskValue（）; switch （TaskValue） { case x： if（SysFlag == 1） { TaskDispStatus（）; SysFlag == 0; } break; 。。. default： break; } } }

3.時間片輪循架構(gòu)

時間片輪循法，大家看到它的時候，一般會將它與操作系統(tǒng)進行比較。不是說操作系統(tǒng)包含這種方法，而是在前后臺程序中配合時間管理形成時間片輪循架構(gòu)。

這種架構(gòu)已經(jīng)最大限度接近RTOS，時間管理，中斷管理，任務(wù)管理，已經(jīng)都有了，只不過RTOS會對內(nèi)核進行更深入的修改，有針對delay延時的線程切換，搶占式任務(wù)切換這些更為復(fù)雜一些的功能等。

時間片輪循程序

時間片管理主要是通過對定時多處復(fù)用，在定時器計數(shù)，定時進行標(biāo)志位的變化，繼而主程序?qū)?biāo)志真假的判斷，實現(xiàn)不同時間不同任務(wù)狀態(tài)執(zhí)行。

因為此架構(gòu)代碼比較好，我適當(dāng)進行詳細(xì)描述。

step

1：初始化相應(yīng)的定時器：注意設(shè)置定時器的間隔頻率，可以按照芯片的性能設(shè)置。例如，設(shè)置定時中斷為1ms，也可以設(shè)置為10ms，輪循架構(gòu)中的定時器部分與操作系統(tǒng)的定時器部分具有一樣的功能，中斷過于頻繁，影響主程的序執(zhí)行效率；中斷間隔過長，實時響應(yīng)效果差。

2：針對定時器運行的任務(wù)設(shè)置一個函數(shù)結(jié)構(gòu)體標(biāo)志，用來在定時程序進行時間計數(shù)以及標(biāo)志操作。

#define TaskTAB_NUM 6 //任務(wù)數(shù)量__packed typedef struct{ u8 flag; //定時標(biāo)志 u32 numcount;//按照定時中斷進行計數(shù) u32 target; //設(shè)置的定時目標(biāo)數(shù)值 int（*fun）（void）;//設(shè)置定時執(zhí)行的目標(biāo)任務(wù)函數(shù)}TaskTimTypeDef

step

3：建立一個任務(wù)表，通過結(jié)構(gòu)體表的設(shè)置，確定任務(wù)執(zhí)行的時間表。

在定義變量時，我們已經(jīng)初始化了值，這些值的初始化，非常重要，跟具體的執(zhí)行時間優(yōu)先級等都有關(guān)系，這個需要自己掌握。

/*MdmSendTimTab任務(wù)函數(shù)默認(rèn)周期，單位5ms，TIM7*/static TaskTimTypeDef TaskTimTab［TaskTAB_NUM］ ={ {1， 0， 30000， *Task00}， //Task00 3000數(shù)值是設(shè)置的定時目標(biāo)值，如果覺得反應(yīng)過慢，可以將此值設(shè)置小 {1， 0， 3000， *Task01}， //Task01 {1， 0， 300， *Task02}， //Task02 {1， 0， 30， *Task03}， //Task03 {1， 0， 3， *Task04}， //Task04 {1， 0， 0xFFFFFFFF， *Task05}， //Task05 //可以按照TaskTAB_NUM數(shù)量添加任務(wù)};int Task00（void）//按照結(jié)構(gòu)體的函數(shù)模板（int（*fun）（void）;）寫任務(wù)函數(shù){。。.}//假設(shè)執(zhí)行按鍵操作int Task01（void）{。。.}//假設(shè)執(zhí)行USART發(fā)送任務(wù)int Task02（void）{。。.}//假設(shè)執(zhí)行CAN通訊int Task03（void）{。。.}//假設(shè)執(zhí)行繼電器控制int Task04（void）{。。.}//假設(shè)執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)解析int Task06（void）{。。.}//假設(shè)執(zhí)行空

step

4：定時中斷服務(wù)函數(shù)，按照我們需要的時間以及標(biāo)志操作進行計時。

//定時中斷服務(wù)函數(shù) void TimerInterrupt（void） { for（char i=0; i《TaskTAB_NUM; i++） { if（TaskTimTab［i］.flag == 1） { （TaskTimTab［i］.numcount《 TaskTimTab［i］.target）//比較目前定時計數(shù)與目標(biāo)時間 ？（TaskTimTab［i］.numcount++）：（TaskTimTab［i］.flag = 0）; } } }

step

5：主函數(shù)進行任務(wù)函數(shù)執(zhí)行。

int main（void） { InitSys（）; // 初始化 while （1） { for（char i=0; i《TaskTAB_NUM; i++）//// 任務(wù)處理 { if（TaskTimTab［i］.flag == 0） { if（TaskTimTab.flag == 0） { TaskTimTab［i］.flag = 1; TaskTimTab［i］.numcount= 0; TaskTimTab［i］.fun（）; } } } }

4.操作系統(tǒng)RTOS

嵌入式操作系統(tǒng)是更加優(yōu)化的執(zhí)行框架，針對多任務(wù)，功能復(fù)雜，擴展性要求強項目的代碼有非常好的使用。RTOS是針對不同處理器優(yōu)化設(shè)計的高效率實時多任務(wù)內(nèi)核，RTOS可以面對幾十個系列的嵌入式處理器MPU、MCU、DSP、SOC等提供類同的API接口，這是RTOS基于設(shè)備獨立的應(yīng)用程序開發(fā)基礎(chǔ)。因此，基于RTOS的C語言程序具有極大的可移植性。目前針對微嵌入式或者單片機的操作系統(tǒng)有VxWorks、UCOS、Free RTOS、國產(chǎn)的RTT，這些操作系統(tǒng)大同小異，基本的功能都類似：任務(wù)管理、任務(wù)間同步和通信、內(nèi)存管理、實時時鐘服務(wù)、中斷管理服務(wù)。

（圖片來源博客）

RTOS在時間輪循的架構(gòu)上繼續(xù)增加了任務(wù)掛起以及恢復(fù)，阻塞切換線程等，屬于功能累加，進一步的優(yōu)化。由于本次不是對RTOS的講解，本人學(xué)習(xí)應(yīng)用有UCOS、RTT、Free RTOS幾個操作系統(tǒng)，因為篇幅有限，時間有限，我抽時間再進行詳細(xì)的RTOS系統(tǒng)架構(gòu)學(xué)習(xí)等的介紹。

目前RTOS系統(tǒng)有很多，很多項目都傾向于使用RTOS，但是通過幾種架構(gòu)的分析明白不同的項目需要不同的架構(gòu)，并不是所有項目都需要，也都適合使用RTOS，例如項目中各個任務(wù)耦合性過大，如果用RTOS需要很多的任務(wù)同步，甚至都無法進行線程的規(guī)劃。這樣就完全失去RTOS意義，此時用某些裸機的架構(gòu)反而更合適。

責(zé)任編輯：haq