【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 :35 AL07:00】 三鍵輸入：模式設(shè)定 set，加一 up，減一 down。 按鍵操作：長(zhǎng)按 set 鍵進(jìn)入時(shí)間設(shè)定模式，在進(jìn)入設(shè)定模式以前，隨意短按任意鍵，不產(chǎn)生任何作用， 保證時(shí)間不被隨便修改；同一鍵短按鍵選擇設(shè)定對(duì)象；加減鍵長(zhǎng)按直接退出設(shè)定模式。進(jìn)入設(shè)定模式后， 長(zhǎng)時(shí)間 10s 不按鍵，自動(dòng)退出按鍵模式；以上所有的操作時(shí)鐘正常走鐘。聲音提示：所有按鍵操作伴隨聲音提示，長(zhǎng)短按鍵有不同的提示聲，按鍵手感好。 鬧鐘設(shè)置：鬧鐘設(shè)置信息寫入 DS1302 芯片的暫存 RAM，保證主電源掉電數(shù)據(jù)不丟失；鬧鐘精確到分鐘；鬧鐘可禁用，并有顯示提示；鬧鐘鬧鈴時(shí)，任意按鍵結(jié)束鬧鈴。 多任務(wù)程序架構(gòu) 為了程序移植性好，維護(hù)性好，易裁剪，我們有必要引入多任務(wù)編程思想，就是一個(gè)系統(tǒng)由多個(gè)任務(wù) 構(gòu)成，各任務(wù)之間相對(duì)獨(dú)立。我在這里提出一種基于定時(shí)器中斷的多任務(wù)輪循程序架構(gòu)，如圖 (a)所示。在 主程序中，根據(jù)任務(wù)延時(shí)量判斷任務(wù)是否就緒，各任務(wù)輪循占用 CPU，由任務(wù)延時(shí)量控制任務(wù)執(zhí)行頻度及 CPU 關(guān)照度，而任務(wù)延時(shí)量又由定時(shí)器中斷控制。 關(guān)于任務(wù)實(shí)時(shí)性的理解：從人機(jī)交互角度考慮，很多任務(wù)實(shí)時(shí)性要求是相對(duì)的，例如 LCD 顯示刷新， 就不需要很快的刷新頻度，即使被顯示的內(nèi)容更新足夠快，LCD 顯示刷新也不需要很快，因?yàn)?LCD 顯示 是給人看的，如果每秒刷新 20 次，已經(jīng)足夠了，這里結(jié)合數(shù)字鐘顯示任務(wù)，每秒 3 次就可以達(dá)到要求了； 又如按鍵掃描，掃描執(zhí)行頻度則不能太慢，太慢容易丟失有效鍵值，至少每秒應(yīng)保持 50 次以上的執(zhí)行頻 度才行；同樣 DS1302 實(shí)時(shí)時(shí)鐘讀取頻度，每秒 3 次就可以了。不同任務(wù)，需要不同的執(zhí)行頻度（CPU 關(guān)照度），如果采用傳統(tǒng)大循環(huán)模式，各任務(wù)按一個(gè)頻度運(yùn)行，顯然不適合本設(shè)計(jì)。這里還涉及到多種延時(shí)需要，例如按鍵去抖動(dòng)、蜂鳴器發(fā)聲等，如果采用傳統(tǒng) 循環(huán)延時(shí)法，不僅極大浪費(fèi) CPU 資源，而且造成不同任務(wù)之間相互影響，很難找到一個(gè)平衡點(diǎn)，特別不利于程序維護(hù)，我們形象稱這種程序?yàn)槊鏃l程序。(a) 定時(shí)中斷的多任務(wù)輪循程序架構(gòu)流程圖 基于定時(shí)器中斷的多任務(wù)輪循架構(gòu)，各子任務(wù)必須設(shè)計(jì)成主動(dòng)放棄 CPU 運(yùn)行模式，子任務(wù)不能設(shè)計(jì) 成死循環(huán)流程，子任務(wù)的執(zhí)行依靠主程序任務(wù)調(diào)度來實(shí)現(xiàn)。正因?yàn)楦魅蝿?wù)不搶占 CPU，所以程序設(shè)計(jì)不用 考慮現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)問題，簡(jiǎn)化了程序設(shè)計(jì)。(b) 所示，定時(shí)器固定節(jié)拍中斷，該節(jié)拍需 滿足最快任務(wù)執(zhí)行頻度需要，例如 50Hz，對(duì)于按鍵掃描程序，每秒按 50 次頻度執(zhí)行即可，而 LCD1602 可以按每秒 3 次頻度執(zhí)行，實(shí)時(shí)時(shí)鐘數(shù)據(jù)讀取也只需按每秒 3 次頻度執(zhí)行一次。(b） Mini51 板實(shí)時(shí)時(shí)鐘流程圖 任務(wù)執(zhí)行頻度由任務(wù)延時(shí)量 task_delay[ID]控制，各任務(wù)延時(shí)量在定時(shí)中斷中減一，直到延時(shí)量為零， 相關(guān)相關(guān)任務(wù)就緒。務(wù)調(diào)度過程就是對(duì)任務(wù)延時(shí)量檢測(cè)過程，只有任務(wù)延時(shí)量為零時(shí)，CPU 從其它任務(wù)中 返回后立即執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)，由于不同任務(wù)延時(shí)量不同，從而實(shí)現(xiàn)不同任務(wù)具有不同的執(zhí)行頻度而相互不受影響。這里還必須滿足一個(gè)條件，就是每個(gè)任務(wù)執(zhí)行一次的時(shí)間不能太長(zhǎng)超過一次定時(shí)中斷時(shí)間，否則 任務(wù)之間執(zhí)行頻度會(huì)有影響，對(duì)于 50Hz 的中斷頻率，每個(gè)任務(wù)執(zhí)行時(shí)間最好不超過 20ms，既 CPU 光顧 一次任務(wù)時(shí)間要在 20ms 以內(nèi)，這樣就可以保證任務(wù)之間相互完全不受影響。 定時(shí)中斷在這里就是心臟，依靠定時(shí)中斷完成任務(wù)延時(shí)量的修改，從而實(shí)現(xiàn)不同任務(wù)運(yùn)行頻度控制。 定時(shí)器設(shè)置及初始化代碼如下：define TIME_PER_SEC 50 //定義定時(shí)中斷頻度，由執(zhí)行頻度要求最快的任務(wù)確定，太高會(huì)降低CPU 運(yùn)行效率，太低任務(wù)頻度不好分配，一般 200Hz 以下，這里采用 50Hz。 define CLOCK 22118400 //定義時(shí)鐘晶振,單位 Hz，與硬件一致即可void OS_Init_Timer0(void) //定時(shí)器 0 初始化{uchar i。for(i=0。iMAX_TASK。i++) task_delay[i]=0。//任務(wù)延時(shí)量初始化TMOD = (TMOD amp。 0xf0) | 0x01。 //定時(shí)器 0 工作在模式 1，16Bit 定時(shí)器模式TH0 = 255CLOCK/TIME_PER_SEC/12/256。 TL0 = 255CLOCK/TIME_PER_SEC/12%256。 TR0 =1。 //開啟定時(shí)器ET0 =1。 //開啟定時(shí)器中斷} 這里通過宏定義，把易變參數(shù)在頭文件中定義，這樣使得程序容易修改，便于移植。void OS_Timer0(void) interrupt 1 using 2 //定時(shí)中斷服務(wù){(diào)uchar i。TH0=255CLOCK/TIME_PER_SEC/12/256。 TL0=255CLOCK/TIME_PER_SEC/12%256。//每節(jié)拍對(duì)任務(wù)延時(shí)量減 1 ，減至 0 后，任務(wù)就緒。for(i=0。iMAX_TASK。i++){if(task_delay[i]0) task_delay[i]。//任務(wù)延時(shí)量減一歸零，使任務(wù)就緒}} 在定時(shí)中斷服務(wù)中，執(zhí)行的任務(wù)必須很簡(jiǎn)短，重置定時(shí)器初值，把大于 0 的任務(wù)延時(shí)量減 1，該定時(shí) 中斷作為心臟跳動(dòng)，不斷進(jìn)出運(yùn)行，為了節(jié)省 CPU 時(shí)間，該中斷任務(wù)越簡(jiǎn)單越好。 任務(wù)調(diào)度 任務(wù)調(diào)度在主程序 main（）中完成，系統(tǒng)初始化之后，在一個(gè)大循環(huán)中，對(duì)各任務(wù)的延時(shí)量是否為零 判斷，當(dāng)任務(wù)延時(shí)量為零時(shí)，表示該任務(wù)就緒，當(dāng)前一個(gè)任務(wù)主動(dòng)放棄 CPU 之后，馬上啟動(dòng)就緒的新任 務(wù)。各任務(wù)之間不具有搶占功能，因此不用考慮堆棧與保護(hù)，初學(xué)者也能夠完全掌握。 void main(void){sys_init()。 //系統(tǒng)初始化，包含各子任務(wù)初始化 OS_Init_Timer0()。//定時(shí)器初始化 INT_GLOBAL(1)。//開總中斷 while(1){//根據(jù)任務(wù)延時(shí)量是否為零選擇執(zhí)就緒任務(wù)執(zhí)行，任務(wù)執(zhí)行完成后返回再恢復(fù)設(shè)定的延時(shí)量if(task_delay[0]==0) {task0()。task_delay[0]=TIME_PER_SEC/50。} if(task_delay[1]==0) {task1()。task_delay[1]=TIME_PER_SEC/20。} if(task_delay[2]==0) {task2()。task_delay[2]=TIME_PER_SEC/01。} if(task_delay[3]==0) {task3()。task_delay[3]=TIME_PER_SEC/02。} if(task_delay[4]==0) {task4()。task_delay[4]=TIME_PER_SEC/03。} if(task_delay[5]==0) {task5()。task_delay[5]=TIME_PER_SEC/04。} if(task_delay[6]==0) {task6()。task_delay[6]=TIME_PER_SEC/05。} if(task_delay[7]==0) {task7()。task_delay[7]=TIME_PER_SEC/06。}}} 紅色數(shù)字表示任務(wù)執(zhí)行的頻度，即每秒鐘執(zhí)行多少次。各個(gè)不同的任務(wù)，根據(jù)需要，設(shè)定不同的延時(shí) 量，延時(shí)量在定時(shí)中斷中逐步減一歸零，每個(gè)任務(wù)必須主動(dòng)放棄 CPU，正因此，各任務(wù)執(zhí)行時(shí)間最好不要 超過定時(shí)中斷節(jié)拍時(shí)間單位，這里為 20ms，否則將影響其它任務(wù)運(yùn)行。 按鍵掃描 按鍵掃描任務(wù)流程圖 按鍵輸入需要要實(shí)現(xiàn)以下功能：按鍵去抖動(dòng)，快速單次觸發(fā)，長(zhǎng)按單次觸發(fā)，長(zhǎng)按多次連續(xù)觸發(fā)，同 一按鍵既有長(zhǎng)按又有短按功能。 由于該任務(wù)在一定的頻度內(nèi)執(zhí)行，通過定義狀態(tài)機(jī)記錄該任務(wù)的歷史運(yùn)行狀態(tài)，由于一次按鍵不能立 即確定鍵值，需要去抖動(dòng)處理，我可以用狀態(tài)機(jī)把首次按鍵記住，在二次按鍵時(shí)確認(rèn)鍵值，同樣，長(zhǎng)短按 鍵也是用狀態(tài)機(jī)和計(jì)數(shù)器控制，通過任務(wù)多次調(diào)用積累時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)延時(shí)而又不占用 CPU 資源，這 就是此種定時(shí)器中斷的多任務(wù)輪循架構(gòu)程序設(shè)計(jì)的精髓所在。 以 50Hz 的頻度掃描鍵盤，基本不會(huì)出現(xiàn)按鍵丟失現(xiàn)象。通過狀態(tài)機(jī)計(jì)數(shù)器控制，去抖動(dòng)，長(zhǎng)短按鍵，單次多次按鍵等各種復(fù)雜的控制，部分程序解讀如下：define KEY_PORT P3 //定義按鍵接口define KEY_VAL KEY