CH579M开发笔记10——定时器实现时间片编程

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在我的理解中，我把单片机编程分为4种，这4种编程风格，或者说是算法风格，基本代表了电子工程师编程的四个阶段吧。

1：学院派编程方法

          之所以称之为学院派编程方法，是因为这个编程方法在大学校园比较流行，也正是因为这个原因，刚毕业的大学生也大多采取这类编程方法。我非常不建议这类编程方法，下面以按键检测举例分析：

 

         这样检测按键是不行的，因为单片机是在死等按键释放而不执行其他任何操作。老师讲解的时候，只是告诉你了最基本的方法，用最简单的方法让你明白怎样使用单片机检测按键，这样做既对又不对。对是因为的确达到了教学目的，完成了传道授业的任务；不对是因为给同学们造成了很大误导，甚至说是交给了同学们错误的方法，直到某一天跳进深坑还浑然不知。如果项目的要求是通过按键调整数码管显示的数据，在按键按下的时间里，单片机在死等，那么数码管的显示是无法刷新数据的，这显然是不合理的，事实上也不会有开发者会采用这样的方式。

 

2：传统编程方法

          有的同学会问，既然死等不可以，那我不死等好了，或者说我不一直死等，并且我用延时一段时间的方式消抖，效果也挺不错的。敲黑板，这里的延时方式消抖，恐怕也是大学老师教给你的吧。（在这里没有恶意，实在是感觉这类方法不适合再出现在大学课堂之上了，已经害了许多人，作者就是受害者之一。）

 

       我们一边看图一边分析，这个按键检测的思路比起第一种方法有很大进步，放弃了死等按键释放的方式，先检测按键是否按下，如果按下，消抖延时20ms，防止误触发，如果20ms后检测按键还是按下的，执行相对应的动作。可是再回到刚刚问过的问题，如果项目要求数码管显示，这20ms实在是太长了，数码管20ms刷新一次，给人的感觉是闪烁的很厉害，这显然不是我们想要的效果。而且20ms延时消抖，这样的消抖方式也是我不推荐的，至于采用什么样的消抖方式，下文会讲到。

         同时，我还想提出一个问题，如果我的端口非常紧张，只剩下一个按键，这时候，要用一个按键代表两种功能——长按和短按，面对这样的问题，采用第二种方法就不足以解决了。实际上，第二种方法存在的问题不止这些，稍微考虑不严密，就可能造成逻辑错误。慎用delay！慎用delay！慎用delay！重要的事情说三遍。

 

3：时间片+状态机编程方法

        所谓时间片+状态机编程方法，就是一个任务分解，利用状态机分步执行。这样做的好处是逻辑清晰，软件维护成本小，再次增加或修改功能时，也不容易影响其他部分的代码。

首先，实现这种编程方法要有一个时间基准，我一般采用的方法是定时器中断，每过一段时间定时器溢出，在中断函数里把标志位置1，然后再在主函数里检查标志位的状态来判断时间点是否来临。

        举个LED闪烁例子来说明一下这个编程方法。定时器的周期是10ms，中断函数10ms触发一次。每次中断响应函数触发后，都将标志位flag_10ms设为1，在main函数中检查flag_10ms的值，如果为1，则证明10ms的时间已经到了。当计数值led_time的值为100时，则意味着1秒钟的时间到了，此时我们再翻转LED的电平状态，就可以实现1秒一次的周期闪烁了。

       由于该方法便于处理不同状态不同任务情况下单片机的编程，在后续的文章中，我们的代码都将采用时间片编程的方法编写。

 

 

 

4：嵌入式系统编程方法

       我的理解是，嵌入式系统编程的方法是在程序中加入了操作系统的概念，基本的原理和时间片+状态机编程方法类似，但是要比前者复杂的多，其中还涉及到内存、堆栈等概念。一般简单的应用不必采用操作系统的编程方法，有点大炮打蚊子的感觉，但是涉及到人机交互等复杂应用的场合，嵌入式系统编程方法会让软件编程变得有条不紊，稳定可靠。

       国产的RT Thread操作系统方兴未艾，有兴趣的读者可以自行百度。作者目前学习的也是RT Thread。