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英雄联盟平台投注:多任务机制在单片机系统中的应用


英雄联盟首页外围|摘取 要:明确提出了一种崭新的基于任务机制的单片机系统程序结构,辩论了明确构建方法,并得出应用于实例。关键词:多任务机制 单片机系统 中断机制  传统的单片机系统监控程序一般来说是基于单任务机制的。这种机制具备非常简单直观,易于控制的优点。

然而由于程序不能按单一的线索顺序继续执行,缺少灵活性,在简单系统中无法胜任。为了在更加普遍的领域应用于单片机系统,必需对传统的单任务机制展开改良。  多任务机制是现代操作系统才具备的引人注目优点。

在这种机制下,CPU的运行时间被区分为许多小的时间片,由某种调度算法按有所不同优先级别分配给有所不同的应用程序。多个应用程序分别在自己所的时间片内采访CPU,从而导致微观上轮流运营,宏观上所发运营的多任务效果。  在单片机系统中引进多任务机制,可以有效地提高程序结构,符合简单系统的拒绝。

任何多任务本质上都借助中断机制。标准化单片机中都容许用于中断,从而确保了在单片机系统中构建多任务的切实可行。

而单片机运算能力的受限拒绝多任务调度算法必需简练。  1 两种机制的较为  一个典型的单片机监控系统一般来说还包括输出、输入掌控,数据处理,表明以及键盘管理。在传统的单任务机制下,程序使用循环方式,其流程图如图1右图。

  由流程由此可知,在单任务机制下,各功能模块按相同顺序包含一个整体,作为一个任务获得继续执行。而在实际应用于中,各个模块拒绝的继续执行频率往往不完全一致,如输出取样频率有可能拒绝很高,而单位时间内键盘扫瞄的次数则比较较较少,系统这种简单的定点拒绝在单任务机制下无法符合。

另外在这种结构下程序一旦创建,各模块的继续执行顺序即已相同,对于需在运营时动态转变继续执行结构的系统,程序只用许多条件辨别和分枝移往语句展开掌控,减少了程序的复杂性。程序作为一个整体而不存在可读性和可维护性很差,调试不便,对有数程序展开扩展,也需先理解整个程序结构,减少了扩展可玩性。  考虑到单片机已完成的系统功能往往可以分解成为若干比较独立国家的模块,我们可以将这些模块解读为子任务,并引入多任务机制展开管理,从而构成一种崭新的程序结构。

其示意图如图2右图。  在这种结构下,各功能模块由系统调度程序启动继续执行完后回到系统调度程序,彼此正处于等同于地位,其继续执行顺序也较为灵活性,且可在程序运行过程中动态地转变继续执行结构。各子任务的继续执行频率拒绝展现出为它们的优先级,优先级越高的子任务单位时间内继续执行次数就越多,从而其继续执行频率越高。各子任务在自己所的时间片内运营,通过合理设计时间片大小和各任务的优先级,可以大自然地符合系统内各种简单的定点拒绝。

  在多任务结构下程序的调试与确保也显得更容易。程序以并存模块形式不存在,各模块间功能独立国家,相互影响小,可以便利地分开调试,并找寻问题所在。对程序的扩展更加便利,不必变更原先结构,只需减少要扩展的部分才可。

  2 多任务机制的构建  利用单片机具备的内部时钟中断,可以便利地构建多任务机制。下面以常用的MCS51系列单片机为事例,解释其构建方法。

  由多任务机制的特点,必需获取一个系统时钟,根据系统时钟将CPU运行时间区分为若干时间片,由系统调度程序分得各个任务模块。我们可由MCS51系统单片机内带的定时器已完成这一工作。

定点参数的自由选择不应考虑到系统中各种定点拒绝,定点频率一般不应设计为各模块拒绝继续执行频率的整数倍频。  为了构建多任务,还须要结构一个任务调度表并确保一个系统任务指针。

任务调度表每一表项占到4个字节,留存各任务模块的入口地址和采访计数器,表格项数相等须要调度的任务模块数。任务调度表命令了各任务的继续执行顺序和优先级别。在程序创建时可在程序存储器中创建一份缺省的任务调试表并在程序运行初始化时调到系统RAM中,在程序运行期间可根据实际必须改动RAM中的任务调度表,使各任务的继续执行顺序和优先级别获得动态调整。

系统任务指针为一个1字节整数,指向系统当前于是以继续执行的任务。由任务指针和任务调度表配置文件可以寻找适当的任务程序入口地址。  多任务机制的明确构建由调度程序已完成。

调度程序在每个时钟片的开始获得掌控,它将系统任务指针特4,使之指向下一个任务模块,并根据新的任务指针查询任务调度表,将任务的采访计数器减半一,看否为零。不为零则必要回到;为零则将当前任务入口地址读取DPTR寄存器,用JMP@A+DPTR指令转而继续执行适当的任务模块。各任务模块继续执行完将适当采访计数器置成初值,可供调度程序下一次用于。任务指针抵达调试表未尾时,由任务调度程序将其废黜,使之指向任务调度表结尾,新的开始程序周期。

  由上述构建方案由此可知,各任务模块在时钟中断程序中继续执行,这可很好地符合各任务模块对继续执行频率的拒绝。但考虑到单片机调度能力受限的特点,为各个任务模块分配的时间片比实际所须要有可能另有富余,而各任务模块作为时钟中断例程继续执行完都回到到主程序。因此可将某些对继续执行频率无拒绝的任务模块放进主程序运行,从而充分利用各时间片内的富余时间,提升程序运行效率。  构建多任务的关键在于合理地将系统功能分解成为各个任务模块。

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一般可将程序分成输出、输入、数据处理、表明、键盘扫瞄等任务模块。分解成系统功能不应留意以下几个问题:  (1)各个任务模块须要尽可能短小精悍,在系统时间片内应能充份行到继续执行。在设计任务模块时应尽可能将其中的延时拒绝转化成为对模块继续执行频率的拒绝。

如在动态显示模块设计中每位表明间拒绝有1-2ms左右的延时来确保表明平稳,若使用一次将所有位全部表明一遍的方案,表明模块将显得冗长,不适合在中断程序中继续执行。我们可以使用一次只表明一位的方法,这样的表明模块由于没延时而获得精简,位贞之间的延时时间可由模块继续执行频率来要求。

  (2)在设计中若不可避免经常出现某一任务模块过长而无法在系统时间片内继续执行完的情况,可由下列两种方法解决问题:  第一种方法是若此模块无继续执行频率的拒绝和时间上的严苛容许,可将其放进主程序,充分利用各时间片的富余时间继续执行。  第二种方法是在转入该任务模块时将系统时钟暂停,这样相等于临时给此模块分配了可选运行时间。在模块继续执行完时应新的关上系统时钟,使多任务调度程序能长时间工作。

  (3)各任务模块在功能上应尽可能互相独立国家,以确保程序调试和确保的便利。  (4)若某些模块必需相互配合工作,可以使用公共单元展开通信,维持实时。  综上所述,在单片机系统中构建多任务机制,要借助时钟中断。

由定时器产生系统时间片,由系统调度程序将时间片分配给各任务模块。合理设计各任务模块可充分发挥多任务机制的优越性。

  3 应用于实例  利用单片机AT89C51设计一个应用于系统。拒绝系统同时拒绝接受两个地下通道的数据输出,一个地下通道每10ms收集一次,用作表明和打印机,另一地下通道每2ms收集一次,用作监控;表明使用LED数码管动态显示方式;系统拒绝备有键盘拒绝接受用户命令;系统拒绝间隔10s自动打印机一次结果,打印机程序不应反对两种有所不同型号的打印机(由用户通过键盘自由选择)。  由前述构建方案,可如下设计各任务模块:  首先不应获取两个输出模块,其继续执行频率分别为1次/10ms和1次/2ms,可分别记作I1,I2模块。  由于使用动态显示方案,设计表明模块为每次表明一位。

为维持表明平稳,每两位表明之间须要间隔一定时间,这里订为2ms。即拒绝表明模块的继续执行频率为1次/2ms。

表明模块记作D模块。  键盘扫瞄的去响延时时间订为50ms,因此键盘管理模块的继续执行频率为1次/50ms。

键盘管理模块记作K模块。  系统拒绝获取打印机功能,因此还须要设计打印机模块,其继续执行频率为1次/10s。由于要反对两种有所不同的打印机,不应设计两个打印机模块获取服务,分别记作P1,P2模块。

  此外系统还理应数据切换程序及其它涉及功能模块。由于这些功能模块并没严苛的时间容许,可以放进主程序中继续执行,不参予多任务调度。  由上述分析由此可知,系统拒绝同时调度5个任务模块(P1与P2并不同时用于),因此任务调度表设计为5个表项。

系统拒绝的最低继续执行频率为1次/2ms,可将系统时间片长度设计为400s。由此可计算出来出有各任务模块采访计数器的值,如表格1。  表格1  模块名十进制计数值16十进制计数值      I1    5    0005      I2    1    0001      D    1    0001      K    25    0019    P1,P2    5000  1388  若使用P1作为缺省打印机管理程序,则可创建缺省的任务调度表如表格2右图。

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