时间片轮调的单片机程序结构

我们使用单片机去做一些任务的时候，通常把程序写成顺序结构，基本可以解决大部分的设计要求了。而且这种结构便于理解，而且程序易构成模块化，在各个模块中调用实现更复杂的任务。

然而顺序结构的写法，有时候避免不了沉重冗长的时间等待。例如键盘扫描，你就给我弄了一个delay_20ms()函数，而在这延时的过程，其实 MCU可以做很多事情的，这不白白的浪费掉这段时间吗？其实，delay的这段时间用数码管显示代替，也就是在等待的过程，我们可以做一下显示。但仅此而已？

之前，我在做3寸大数码钟的时候就遇到过一个时间要求苛刻的问题，我采用了17个数码管，分成两组来动态显示。为了不闪烁，那么刷新频率起码大于 50Hz。而单片机还有其他任务，比如说读DS1302实时时钟，串口收发数据，按键扫描，读DS18B20等等，而其中最要命的是读取DS18B20温度传感器的数据，大家都知道其中等待温度转换的时间，基本要达到900ms了，这样一来，数码管就会闪烁得很厉害了。

所以，我网上找了一些资料学习。大家都采用“时间片轮询”算法的程序架构来写，这样既保证了实时，也充分利用了任务等待的时间。

下面简单来看看，关于时间片轮调的程序思想，而按照这种思路，可以衍生出很多程序结构。

假定，单片机要执行的任务有task_1(); task_2(); task_3(); ……task_n(); 各个任务对时间要求不同。

下面是我对时间片轮调的相关认识。

系统基准时间片：

我们采用定时器中断来产生系统的基准时间片，也叫系统的基准节拍，例如每4ms中断一次。这可以形象的比喻成脉搏心跳。

任务（事件）的轮调：

每一次心跳，我们就给任务执行的时间标志计数。当标志计数到了，就执行该任务函数！

事件的要求：

1.每一个事件的执行时间不允许超过一个时间片。

2.事件中不使用较长的delay();函数，可以使用定时延时等待，但永远必须遵守第一条要求。

3.执行时间较长的任务，或者较为复杂的任务，可以分割到多个时间片内执行。

实时性任务要求：

对于实时性要求较高的任务。比如串口收发事件，可以考虑放在主循环调用，或者再定时中断中调用。

参数传递要求：

各个任务函数之间参数传递，建议使用全局变量。任务中的内部函数，可以使用局部变量。

程序结构：

分析一下上面的程序结构，使用了一个定时器产生系统时钟滴答，然后时钟滴答到了，就更新时间标志，然后统一用一个事件函数来根据时间标志分时的执行各个任务函数。

但任务执行完后，时间标志被重置，并重新计数。那么这个任务函数就相当于被调度在了任务队列的末尾了！（感觉是不是有点任务调度管理的意思了？）

当然，各个任务函数调用的时间不同，就造成了任务执行频率的不同。这也是时间片的大小商定，以及时间片分布的问题，这需要从实际的任务考虑，并取得一个最佳的时间片，以及合理的安排各个任务函数的关系。

另外一种时间片轮调程序结构

其实，原理大致相同。执行机制不同罢了，各种程序结构有它优缺点，有最适合使用的地方。

下面，简单了解。

程序结构：

对于时间片轮询法的程序结构，无疑有比顺序结构程序更多的优点，但任务函数有时候被拆分成多段，不方便理解程序整体思路。