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给网友lixiaodaoaaa-----如何释放CPU

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红金龙吸味|  楼主 | 2010-1-6 17:51 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
在网上众多的单片机学习资料中,最基础的实验无疑于点亮LED了,即控制单片机的I/O的电平的变化。
如同如下实例代码一般

void main(void)
{

LedInit() ;


While(1)


{


LED = ON ;



DelayMs(500) ;


LED = OFF ;


DelayMs(500) ;

}
}

程序很简单,从它的结构可以看出,LED先点亮500MS,然后熄灭500MS,如此循环下去,形成的效果就是LED1HZ的频率进行闪烁。下面让我们分析上面的程序有没有什么问题。
看来看出,好像很正常的啊,能有什么问题呢?这个时候我们应该换一个思路去想了。试想,整个程序除了控制LED = ON LED = OFF 这两条语句外,其余的时间,全消耗在了DelayMs(500)这两个函数上。而在实际应用系统中是没有哪个系统只闪烁一只LED就其它什么事情都不做了的。因此,在这里我们要想办法,把CPU解放出来,让它不要白白浪费500MS的延时等待时间。宁可让它一遍又一遍的扫描看有哪些任务需要执行,也不要让它停留在某个地方空转消耗CPU时间。

从上面我们可以总结出
(1)
无论什么时候我们都要以实际应用的角度去考虑程序的编写。
(2)
无论什么时候都不要让CPU白白浪费等待,尤其是延时(超过1MS)这样的地方。

下面让我们从另外一个角度来考虑如何点亮一颗LED


首先定义LED的接口
#define LED
P0

然后为亮灭常数定义一个宏,假设当P0输出为低电平时候LED亮,P0输出为高电平时,LED熄灭。
#define LED_ON()
LED = 0x00 ;
//
所有LED
#define LED_OFF()
LED = 0xff ;
//
所有LED熄灭
下面到了重点了,究竟该如何释放CPU,避免其做延时空等待这样的事情呢。很简单,我们为系统产生一个1MS的时标。假定LED需要亮500MS,熄灭500MS,那么我们可以对这个1MS的时标进行计数,当这个计数值达到500时候,清零该计数值,同时把LED的状态改变。
unsigned int g_u16LedTimeCount = 0 ;
//LED
计数器
unsigned char g_u8LedState = 0 ;
//LED
状态标志, 0表示亮,1表示熄灭

void LedProcess(void)
{
if(0 == g_u8LedState)
//
如果LED的状态为亮,则点亮LED
{

LED_ON() ;

}
else
//
否则熄灭LED
{

LED_OFF() ;

}
}


void LedStateChange(void)
{

if(g_bSystemTime1Ms)
//
系统1MS时标到
{

g_bSystemTime1Ms = 0 ;


g_u16LedTimeCount++ ;
//LED
计数器加一

if(g_u16LedTimeCount >= 500)
//
计数达到500,500MS到了,改变LED的状态。

{


g_u16LedTimeCount = 0 ;


g_u8LedState
= ! g_u8LedState ;

}
}
}

上面有一个变量没有提到,就是g_bSystemTime1Ms 。这个变量可以定义为位变量或者是其它变量,在我们的定时器中断函数中对其置位,其它函数使用该变量后,应该对其复位(0)

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沙发
红金龙吸味|  楼主 | 2010-1-6 17:51 | 只看该作者
我们的主函数就可以写成如下形式(示意代码)

void main(void)

{

         while(1)

{

    LedProcess() ;

    LedStateChange() ;

}

}



因为LED的亮或者灭依赖于LED状态变量(g_u8LedState)的改变,而状态变量的改变,又依赖于LED计数器的计数值g_u16LedTimeCount ,只有计数值达到一定后,状态变量才改变)所以,两个函数都没有堵塞CPU的地方。让我们来从头到尾分析一遍整个程序的流程。



程序首先执行LedProcess() ;函数

因为g_u8LedState 的初始值为0 (见定义,对于全局变量,在定义的时候最好给其一个确定的值)所以LED被点亮,然后退出LedStateChange()函数,执行下一个函数LedStateChange()

在函数LedStateChange()内部首先判断1MS的系统时标是否到了,如果没有到就直接退出函数,如果到了,就把时标清0以便下一个时标消息的到来,同时对LED计数器加一,然后再判断LED计数器是否到达我们预先想要的值500,如果没有,则退出函数,如果有,对计数器清0,以便下次重新计数,同时把LED状态变量取反,然后退出函数。

由上面整个流程可以知道,CPU所做的事情,就是对一些计数器加一,然后根据条件改变状态,再根据这个状态来决定是否点亮LED。这些函数执行所花的时间都是相当短的,如果主程序中还有其它函数,则CPU会顺次往下执行下去。对于其它的函数(如果有的话)也要采取同样的措施,保证其不堵塞CPU,如果全部基于这种方法设计,那么对于一般小型非严格实时系统,我们的系统可以保证多个任务(多个函数)同时执行。系统的实时性得到了一定的保证,从宏观上看来,就是多个任务并发执行。

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