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呵呵,30多个任务啊,貌似任务切分的有点儿问题 ...
基本上所有的操作系统的 tcp/ip 协议栈处理都在核心,
你那个 802.15 的协议处理最好也作为核心模块加载
运行在核心空间吧...
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只要watchDogCounter 不为 0,那么中断正常返回到中断点,继续执行先前被中断的任务,否则,复位 stack, 重新进行任务循环。这种状况下,中断处理过程极短,对独占任务的影响也有限。
中断驱动多任务配合状态机的使用,我相信这是mcu 下无os 系统较好的设计结构。对于绝大多数 mcu 程序设计来说,可以极大的减轻程序结构的安排,无需过多的考虑各个任务之间的时间安排,而且可以让程序简洁易懂。缺点是,程序员必须花费一定的时间考虑如何切分任务。
下面是一段用 C 改写的CD Player 中检测 disc 是否存在的伪代码,用以展示这种结构的设计技巧,原源代码为Z8 mcu 汇编, 基于 Sony 的 DSP, Servo and RF 处理芯片, 通过送出命令字来控制主轴/滑板/聚焦/寻迹电机,并读取状态以及 CD 的sub Q 码。这个处理任务只是一个大任务下用state machine切开的一个二级子任务,tick = 20 ms。
state1() { InitializeMotor(); state++; }
state2() {
if (innerSwitch != ON) {
SendCommand(EnumCommand_SlidingMotorBackward);
timeout = MILLISECOND(10000);
state++; // 滑板电机向内运动, 直至触及最内开关。
}
else
state += 2;
}
state3() {
if ((--timeout) == 0) { //note: some C compliers do not support (--timeout) ==
SendCommand(EnumCommand_SlidingMotorStop)
systemErrorCode = EnumErrorCode_InnerSwitch;
state = 0; // 10 s 超时错误,
}
else {
if (innerSwitch == ON) {
SendCommand(EnumCommand _SlidingMotorStop)
timeout = MILLISECOND(200); // 200ms电机停止时间
state++;
}
}
}
state4() { if ((--timeout) == 0) state++; } //等待电机完全停止
state5() {
SendCommand(EnumCommand_SlidingMotorForward);
timeout = MILLISECOND(2000);
state++;
} // 滑板电机向外运动,脱离inner switch
state6() {
if ((--timeout) == 0) {
SendCommand(EnumCommand_SlidingMotorStop)
systemErrorCode = EnumErrorCode_InnerSwitch;
state = 0; // 2 s 超时错误,
}
else {
if (innerSwitch == OFF) {
SendCommand(EnumCommand_SlidingMotorStop)
timeout = MILLISECOND(200); // 200ms电机停止时间
state++;
}
}
}
state7() { state4(); }
state8() { LaserOn(); state++; retryCounter = 3;} //打开激光器
state9() {
SendCommand(FocusUp);
state++;
timeout = MILLISECOND(2000);
} //光头上举,检测聚焦过零 3 次,判断cd 是否存在
state10() {
if (FocusCrossZero) {
systemStatus.Disc = EnumStatus_DiscExist;
SendCommand(EnumCommand_AutoFocusOn); //有cd, 打开自动聚焦。
state = 0; //本任务结束。
playProcess.state = 1; //启动 play 任务
}
else if ((--timeout) == 0) {
SendCommand(EnumCommand_ FocusClose); //光头聚焦复位
if ((--retryCounter) == 0) {
systemStatus.Disc = EnumStatus_Nodisc; //无盘
displayProcess.state = EnumDisplayState_NoDisc; //显示闪烁的无盘
LaserOff();
state = 0; //任务停止
}
else
state--; //再试
}
}
stateStop() {
SendCommand(EnumCommand_SlidingMotorStop);
SendCommand(EnumCommand_FocusClose);
state = 0;
}
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一个小技巧是把第一个状态 state0 设置为空状态,即:
void state0() { }
这样,state =0可以让整个task 停止运行,如果需要投入运行,简单的让 state = 1 即可。
以下是一个键盘扫描的例子,这里假设 tick = 20 ms, ScanKeyboard() 函数控制口线的输出扫描,并检测输入转换为键码,利用每个state 之间 20 ms 的间隔去抖动。
enum EnumKey {
EnumKey_NoKey = 0,
…
};
struct StructKey {
int keyValue;
bool keyPressed;
} ;
struct StructKeyProcess key;
void ProcessKey() { (*states[state])(); }
void state0() { }
void state1() { key.keyPressed = false; state++; }
void state2() { if (ScanKey() != EnumKey_NoKey) state++; } //next state if a key pressed
void state3()
{ //debouncing state
key.keyValue = ScanKey();
if (key.keyValue == EnumKey_NoKey)
state--;
else {
key.keyPressed = true;
state++;
}
}
void state4() { if (ScanKey() == EnumKey_NoKey) state++; } //next state if the key released
void state5() { ScanKey() == EnumKey_NoKey? state = 1 : state--; }
上面的键盘处理过程显然比通常使用标志去抖的程序简洁清晰,而且没有软件延时去抖的困扰。以此类推,各个任务都可以划分成一个个的state, 每个state 实际上占用不多的处理时间。某些任务可以划分成若干个子任务,每个子任务再划分成若干个状态。
(题外话:对于常数类型,建议使用 enum 分类组织,避免使用大量 #define 定义常数)
对于一些完全不能分割,必须独占的任务来说,比如我以前一个低成本应用中红外遥控器的软件解码任务,这时只能牺牲其他的任务了。两种做法:一种是关闭中断,完全的独占;
void RunTaskN()
{
Disable_Interrupt;
…
Enable_Interrupt;
}
第二种,允许定时中断发生,保证某些时基 register 得以更新;
void Timer_Interrupt()
{
SetTimer();
Enable_Timer_Interrupt;
UpdateTimingRegisters();
if (watchDogCounter = 0) {
ResetStack();
for (i=0; i
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使用const 是让数组内容位于 code segment (ROM) 而非 data segment (RAM) 中,8051 中使用 code 作为 const 的替代品。
(题外话:关于函数指针赋值时是否需要取地址操作符 & 的问题,与数组名一样,取决于 compiler. 对于熟悉汇编的人来说,函数名和数组名都是常数地址,无需也不能取地址。对于不熟悉汇编的人来说,用 & 取地址是理所当然的事情。Visual C++ 2005对此两者都支持)
这种方法在汇编下表现为散转, 一个小技巧是利用 stack 获取跳转表入口:
mov A, state
acall MultiJump
ajmp state0
ajmp state1
...
MultiJump: pop DPH
pop DPL
rl A
jmp @A+DPTR
还有一种方法是把函数指针数组(动态数组,链表更好,不过在 mcu 中不适用)放在 data segment 中,便于修改函数指针以运行不同的任务,这已经接近于动态调度了:
FUNCTIONPTR[COUNTOFTASKS] tasks;
tasks[0] = ProcessKey;
tasks[0] = RunTaskM;
tasks[0] = NULL;
...
FUNCTIONPTR pFunc;
for (i=0; i< COUNTOFTASKS; i++) {
pFunc = tasks);
if (pFunc != NULL)
(*pFunc)();
}
通过上面的手段,一个中断驱动的框架形成了,下面的事情就是保证每个 tick 内所有任务的运行时间总和不能超过一个 tick 的时间。为了做到这一点,必须把每个任务切分成一个个的时间片,每个 tick 内运行一片。这里引入了状态机 (state machine) 来实现切分。关于 state machine, 很多书中都有介绍, 这里就不多说了。
(题外话:实践升华出理论,理论再作用于实践。我很长时间不知道我一直沿用的方法就是state machine,直到学习UML/C++,书中介绍 tachniques for identifying dynamic behvior,方才豁然开朗。功夫在诗外,掌握 C++, 甚至C# JAVA, 对理解嵌入式程序设计,会有莫大的帮助)
状态机的程序实现相当简单,第一种方法是用 swich-case 实现:
void RunTaskN()
{
switch (state) {
case 0: state0(); break;
case 1: state1(); break;
…
case M: stateM(); break;
default:
state = 0;
}
}
另一种方法还是用更通用简洁的函数指针数组:
const FUNCTIONPTR[] states = { state0, state1, …, stateM };
void RunTaskN()
{
(*states[state])();
}
下面是 state machine 控制的例子:
void state0() { }
void state1() { state++; } // next state;
void state2() { state+=2; } // go to state 4;
void state3() { state--; } // go to previous state;
void state4() { delay = 100; state++; }
void state5() { delay--; if (delay