c51單片機(jī)的多任務(wù)機(jī)制及應(yīng)用-資料下載頁
2025-08-12 10:11本頁面
【導(dǎo)讀】出了源代碼和一個(gè)應(yīng)用實(shí)例。通過中斷進(jìn)行實(shí)時(shí)任務(wù)切換，具有結(jié)構(gòu)簡單清晰、代碼量少、不需使用匯編等優(yōu)點(diǎn)。該方法亦可應(yīng)用于其他單片機(jī)系統(tǒng)。然而由于程序只能按順序依次執(zhí)行，缺乏靈活性，只能使用中斷。函數(shù)實(shí)時(shí)地處理一些較短的任務(wù)，在較復(fù)雜的應(yīng)用中使用極為不便。務(wù)操作系統(tǒng)的出現(xiàn)解決了這個(gè)問題。在多任務(wù)系統(tǒng)中，可以同時(shí)執(zhí)行多個(gè)并行任。務(wù)，任務(wù)之間可以相互跳轉(zhuǎn)。但是嵌入式操作系統(tǒng)在提供強(qiáng)大功能的同時(shí)，也帶。來了代碼量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、對硬件要求較高、開發(fā)難度大且成本高等問題。之間通過信號量、郵箱、消息隊(duì)列等傳遞信息。在很多情況下并不需要這些功能，撥打戶主電話、通知管理中心等工作。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)地震時(shí)，管理中心發(fā)送一個(gè)串?？诖a給主板CPU，使CPU進(jìn)入災(zāi)難報(bào)警狀態(tài)，執(zhí)行響警鈴、語音報(bào)警等操作。板的CPU有4種不同的工作狀態(tài)。其次，各狀態(tài)之間的切換十分困難，用C語言寫的程序?yàn)榍竽K化，一般。性強(qiáng)的多任務(wù)程序，程序流程如圖3所示。
【正文】 鍵盤發(fā)送一串口數(shù)據(jù)并要求鍵盤回送。這樣就實(shí)現(xiàn)了各個(gè)狀態(tài)的切換。 實(shí)現(xiàn)任務(wù)調(diào)度需要解決 3 個(gè)關(guān)鍵問題： ① 獲取任務(wù)入口點(diǎn)的程序地址。由于使用 C 語言不能直接獲取和修改程序計(jì)數(shù)器 PC 的值，而在調(diào)用函數(shù)時(shí)會將 PC 值入棧，利用這個(gè)特點(diǎn)在任務(wù)入口處之前調(diào)用 Get_Next_PC 函數(shù)即可從堆棧中獲得入口地址。 Get_Next_PC 中， SP為堆棧指針，得到的 PC值要加 4才是任務(wù)入口地址，因?yàn)椴榭捶磪R編窗口可知，將函數(shù)返回值傳給全局變量 PC_Value 需要兩條 2 字節(jié)長的 mov 指令。 ② 修改中斷返回地址。修改中斷返回地址的操作與獲取 PC 值類似，都是通過修改堆棧中的內(nèi)容實(shí)現(xiàn)。但是由于編譯器自身的特點(diǎn)，在進(jìn)入中斷時(shí)，編譯器除了把返回地址入棧外，還會計(jì)算自身及它所調(diào)用的函數(shù)對寄存器 ACC、 B、 DPH、 DPL、 PSW、 R0 ～ R7 的改變，并將它認(rèn)為被改變了的寄存器也入棧保護(hù)。如果堆棧結(jié)構(gòu)會隨中斷函數(shù)內(nèi)容改變而變化，就沒辦法計(jì)算中斷返回地址堆棧中的位置。解決方法是，在中斷函數(shù)定義時(shí)加上關(guān)鍵字 using 0 告訴編譯器中斷函數(shù)及其調(diào)用的函數(shù)將使用寄存器組 0，這樣工作寄存器 R0～ R7 將不會被保存。 ACC、 PSW、 DPH、 DPL在對 PC_Value 操作時(shí)已經(jīng)用到，在中斷函數(shù)開頭定義兩個(gè)變量 a b1 并令它們相乘，使 B寄存器也被入棧，這樣堆棧的結(jié)構(gòu)就是固定的了。 ③防止堆棧溢出。由于在調(diào)用函數(shù)時(shí)編譯器會將當(dāng)前地址入棧，返回時(shí)再出棧，當(dāng)任務(wù)切換即中斷多次發(fā)生在函數(shù)調(diào)用過程中時(shí)，堆棧會因?yàn)橹蝗氩怀龆罱K導(dǎo)致溢出。這是不能容許的。因此，應(yīng)在主函數(shù)開頭初始化后立刻將ＳＰ值保存，再在每次任務(wù)切換后都將ＳＰ恢復(fù)為初值 ，這可以有效防止堆棧溢出。 結(jié)語 根據(jù)以上的比較與分析可以看出這種實(shí)現(xiàn)多任務(wù)機(jī)制的方法具有如下優(yōu)點(diǎn)：與采用單任務(wù)機(jī)制的程序相比，其結(jié)構(gòu)簡單清晰，易于控制；利用中斷和堆棧實(shí)現(xiàn)任務(wù)切換時(shí)的長跳轉(zhuǎn)，完全不需使用匯編語言，可移植性強(qiáng)；增加的代碼量極小，實(shí)時(shí)性好，節(jié)省程序開發(fā)時(shí)間。 以上介紹的方法已經(jīng)通過測試并應(yīng)用于幾個(gè)實(shí)際項(xiàng)目中，包括智能小區(qū)安防系統(tǒng)、汽車 CAN 總線控制系統(tǒng)等，取得了良好效果。只要根據(jù)具體的硬件與編譯環(huán)境稍作修改，亦可應(yīng)用于其他的單片機(jī)系統(tǒng)中。 參考文獻(xiàn) 1. 張培仁 . 基于 C語言編 程 MCS51單片機(jī)原理與應(yīng)用 . 北京：清華大學(xué)出版社 , . 2. 胡大可等 . 基于單片機(jī) 8051 的嵌入式開發(fā)指南 . 北京：電子工業(yè)出版社 ,
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