前言

前不久，我有位做測試的朋友轉(zhuǎn)去做開發(fā)的工作，面試遇到了一個問題，他沒明白，打電話問了我。題目大概就是：

在單片機裸機開發(fā)時，單片機要處理多個任務，此時你的程序框架是怎樣的呢？

這其實是個經(jīng)典面試問題，我以前面試也被問過。

答案一：輪詢系統(tǒng)

代碼結構如：

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intmain(void)

{
init_something();

while(1)
{
do_something1();
do_something2();
do_something3();
}
}

這種結構大概是我們初學單片機的時候的代碼結構。在沒有外部事件驅(qū)動時，可以較好使用。

只答出了這種情況，印象分估計會比較低，多半涼涼。

答案二：前后臺系統(tǒng)

代碼結構如（該代碼來自 《RT-Thread內(nèi)核實現(xiàn)與應用開發(fā)實踐指南》 ）：

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intflag1=0;

intflag2=0;
intflag3=0;

intmain(void)
{
/*硬件相關初始化*/
HardWareInit();

/*無限循環(huán)*/
for(;;){
if(flag1){
/*處理事情1*/
DoSomething1();
}

if(flag2){
/*處理事情2*/
DoSomethingg2();
}

if(flag3){
/*處理事情3*/
DoSomethingg3();
}
}
}

voidISR1(void)
{
/*置位標志位*/
flag1=1;
/*如果事件處理時間很短，則在中斷里面處理
如果事件處理時間比較長，在回到后臺處理*/
DoSomething1();
}

voidISR2(void)
{
/*置位標志位*/
flag2=2;

/*如果事件處理時間很短，則在中斷里面處理
如果事件處理時間比較長，在回到后臺處理*/
DoSomething2();
}

voidISR3(void)
{
/*置位標志位*/
flag3=1;
/*如果事件處理時間很短，則在中斷里面處理
如果事件處理時間比較長，在回到后臺處理*/
DoSomething3();
}

此處，中斷稱為前臺，main中的while循環(huán)稱為后臺。相比于循環(huán)系統(tǒng)，這種方式相對可以提高外部事件的實時響應能力。

可以回答出這種情況，印象分大概一半以上，會再細問。

答案三：升級版前后臺系統(tǒng)（軟件定時器法）

以前，學C語言時，常常聽到有人說：指針是C語言的靈魂，沒學會指針就是沒學會C語言。。

后來，學單片機時，又聽到有人說：中斷和定時器是單片機的靈魂，沒掌握中斷與定時器就沒學會單片機。。

大佬們都那么說了，那就拿定時器來搞點事情。定時器渾身都是寶，本篇筆記我們來介紹使用定時器（系統(tǒng)滴答定時器或者其它定時器）來做的裸機框架。軟件定時器法也有另一種說法：時間片輪詢法。

可以回答出這種情況，這場面試多半穩(wěn)了。

下面以STM32單片機為例看看這種方法的使用。

站在巨人的肩膀上

開源項目—— MultiTimer ，項目倉庫地址：

https://github.com/0x1abin/MultiTimer

1、MultiTimer 簡介

MultiTimer 是一個軟件定時器擴展模塊，可無限擴展你所需的定時器任務，取代傳統(tǒng)的標志位判斷方式， 更優(yōu)雅更便捷地管理程序的時間觸發(fā)時序。

2、MultiTimer 的demo

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#include"multi_timer.h"

structTimertimer1;
structTimertimer2;

voidtimer1_callback()
{
printf("timer1timeout!
");
}

voidtimer2_callback()
{
printf("timer2timeout!
");
}

intmain()
{
timer_init(&timer1,timer1_callback,1000,1000);//1sloop
timer_start(&timer1);

timer_init(&timer2,timer2_callback,50,0);//50msdelay
timer_start(&timer2);

while(1){

timer_loop();
}
}

voidHAL_SYSTICK_Callback(void)
{
timer_ticks();//1msticks
}

3、MultiTimer 的移植、剖析

想要對MultiTimer 進行深入學習可閱讀項目源碼及如下這篇文章：

第6期 | MultiTimer，一款可無限擴展的軟件定時器

自己動手，豐衣足食

1、代碼模板

準備一個定時器，可以是系統(tǒng)滴答定時器，也可以是TIM定時器，使用這個定時器拓展出多個軟件定時器。

比如我們系統(tǒng)中有三個任務：LED翻轉(zhuǎn)、溫度采集、溫度顯示。此時我們可以使用一個硬件定時器拓展出3個軟件定時器，定義如下宏定義：

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#defineMAX_TIMER3//最大定時器個數(shù)

EXTvolatileunsignedlongg_Timer1[MAX_TIMER];
#defineLedTimerg_Timer1[0]//LED翻轉(zhuǎn)定時器
#defineGetTemperatureTimerg_Timer1[1]//溫度采集定時器
#defineSendToLcdTimerg_Timer1[2]//溫度顯示定時器

#defineTIMER1_SEC(1)//秒
#defineTIMER1_MIN(TIMER1_SEC*60)//分

在定時器初始化的時候也順便給三個軟件定時器進行初始化操作：

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/********************************************************************************************************

**函數(shù):TIM1_Init,通用定時器1初始化
**------------------------------------------------------------------------------------------------------
**參數(shù): arr：自動重裝值 psc：時鐘預分頻數(shù)
**說明:定時器溢出時間計算方法:Tout=((arr+1)*(psc+1))/Ft
**返回:void
********************************************************************************************************/
voidTIM1_Init(uint16_tarr,uint16_tpsc)
{
TIM_TimeBaseInitTypeDefTIM_TimeBaseStructure;
NVIC_InitTypeDefNVIC_InitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1,ENABLE);

/*定時器TIM1初始化*/
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=arr;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler=psc;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter=0;
TIM_TimeBaseInit(TIM1,&TIM_TimeBaseStructure);
TIM_ClearFlag(TIM1,TIM_FLAG_Update);

/*中斷使能*/
TIM_ITConfig(TIM1,TIM_IT_Update,ENABLE);

/*中斷優(yōu)先級NVIC設置*/
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=TIM1_UP_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
TIM_Cmd(TIM1,ENABLE);

//全局定時器初始化
for(inti=0;i

	在定時器中斷中對這些軟件定時器進行定時值做遞減操作：

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	/********************************************************************************************************
**函數(shù):TIM1_IRQHandler,定時器1中斷服務程序
**------------------------------------------------------------------------------------------------------
**參數(shù):無
**返回:無
********************************************************************************************************/
voidTIM1_UP_IRQHandler(void)//TIM1中斷
{
uint8i;

if(TIM_GetITStatus(TIM1,TIM_IT_Update)!=RESET)//檢查TIM1更新中斷發(fā)生與否
{
//-------------------------------------------------------------------------------
//各種定時間器計時
for(i=0;i

	我們在各個定時任務中給這些軟件定時器賦予定時值，這些定時值遞減到0則該任務會被觸發(fā)執(zhí)行，比如：

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	voidTask_Led(void)
{
//----------------------------------------------------------------
//等待定時時間
if(LedTimer)return;
LedTimer=1*TIMER1_SEC;
//----------------------------------------------------------------
//LED任務主體
LedToggle();
}

voidTask_GetTemperature(void)
{
//----------------------------------------------------------------
//等待定時時間
if(LedTimer)return;
LedTimer=2*TIMER1_SEC;
//----------------------------------------------------------------
//溫度采集任務主體
GetTemperature();
}

voidTask_SendToLcd(void)
{
//----------------------------------------------------------------
//等待定時時間
if(LedTimer)return;
LedTimer=2*TIMER1_SEC;
//----------------------------------------------------------------
//溫度顯示任務主體
LcdDisplay();
}


	如此一來，每過1、2、4秒則分別觸發(fā)LED翻轉(zhuǎn)任務、溫度采集任務、溫度顯示任務。

	這里配置的最小定時單位為1秒，當然根據(jù)實際需要進行配置（定時器初始化），定時器初始化可以放在系統(tǒng)統(tǒng)一初始化函數(shù)里：

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	/********************************************************************************************************
**函數(shù):SysInit,系統(tǒng)上電初始化
**------------------------------------------------------------------------------------------------------
**參數(shù):
**說明:
**返回:
********************************************************************************************************/
voidSysInit(void)
{
CpuInit();//配置系統(tǒng)信息函數(shù)
SysTickInit();//系統(tǒng)滴答定時器初始化函數(shù)
UsartInit(115200);//串口初始化函數(shù)，波特率115200
TIM1_Init(2000-1,36000-1);//定時周期1s
LedInit();//Led初始化
TemperatureInit();//溫度傳感器初始化
LcdInit();//LCD初始化
}


	此時我們的main函數(shù)就可以設計為：

	intmain(void)
{
//-----------------------------------------------------------------------------------------------
//上電初始化函數(shù)
SysInit();

//-----------------------------------------------------------------------------------------------
//主程序
while(1)
{
//-----------------------------------------------------------------------------------------------
//定時任務
Task_Led();
Task_GetTemperature();
Task_SendToLcd();
}
}


	主函數(shù)主要是進行系統(tǒng)上電的一些初始化操作，接著是調(diào)用各定時任務函數(shù)。

	本demo使用定時器1來擴展出3個軟件定時器，如果TIM資源不夠用，可以換用系統(tǒng)滴答定時器來做。如：

	

	其中，時間基數(shù)可以根據(jù)實際需要進行調(diào)整。

	2、實踐（代入法）

	套用以上模板，分享我的一個實例：

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	需要思考及注意的問題是給每個任務的定時值設置多大合適？這也是一些朋友有疑問的，這只能是自己對自己的任務做考慮，具體情況具體分析，給經(jīng)驗值、調(diào)試調(diào)整。

	就如同常常有人問定義多大的數(shù)組合適？在使用RTOS時每個線程的線程棧大小設置多大合適、優(yōu)先級設置為多少合適？這些都是需要我們自己進行思考的。

	有模板/輪子套用是好事，但有些問題不能單單依靠模板，否則有可能把自己給套進去。

	以上是以STM32為例的，其它單片機也是可以用這樣子的思想的，包括51單片機。

	面對文首提到的面試問題，若是可以提到使用軟件定時器來處理，進一步能清楚地表達出來，再進一步能寫出一些偽代碼，那這場面試多半是穩(wěn)了。

	不僅僅是為了面試，本文的方法是很經(jīng)典的，小編曾經(jīng)接觸的產(chǎn)品項目中就有用到，很實用，值得學習掌握。方法掌握多了，實際應用的時候想用屠龍刀還是倚天劍根據(jù)實際情況選擇使用即可。

	以上就是本次的分享，如有錯誤，歡迎指出，謝謝。