【青风电子社区版主原创】思想决定你的程序

            在写这个文章前，首先我需要表明的是，里面的时间片思想来至于我的前工程师，虽然他只教了我部分，并且最后把源代码也给了我。但是我从他的程序里面学会了很多东西.......在这里非常感谢他.....
         由于语文老师教的东西早在高中毕业后，全部还给了她，请不要吐槽我的语句错误，和语句的不流畅性......如果觉得我的程序架构对于你有帮助，那么我也希望你以后也把自己的东西拿出来分享给别人，只有分享，才会诞生linux系统......如果觉得我的架构太简单，请嘴下留情，并且希望你也可以把你自己的东西写出来。供大家学习和参考.....
           到这里，大家还不知道我要写什么吧...哈哈！！我要写的就是一个系统的架构，当然我不可能把整个系统的全部写出来，我写的只是一个思路，整个程序的运行框架，并且我可以向你保证（仅对未毕业大学生），如果你学会了这个架构，8位单片机领域的几乎所有任务都可以非常nice的完成.....不管你的项目有多复杂，并且以后一旦给定一个项目，你的脑海就已经完成的差不多了.....
         这篇文章我打算分四章讲：首先是数据结构，其次是消息处理，然后就是系统时间片化，最后将前者整合起来；

思想是不错, 但是分割任务也不是那么省心, 归根到底还是RTOS来的更直接.

                   首先是数据结构，学过计算机的肯定都学过数据结构....当然数据结构在我看来其实就是告诉我们一中思想，一种将现实的现象与C语言结合起来。如果你大学期间的数据结构没有学好，没关系，我这篇文章也只是利用到了里面最简单的一个思想----队列，当然也可以用其他的形式完成，不过数据结构里面关于这里的介绍，在我看来其实都差不多。
              队列，日常生活中大家回家买火车票，需要排队；去食堂打饭，需要排队.........不管是买票还是打饭，大家都会遵守一个规则，就是先来的先处理，后来的后被处理。当然，如果不考虑某些人的素质，他会去插队.....那么这里就会涉及到一个队员的优先级，某个人认为自己的的级别高..那么很不幸，他必须被先处理.......如果排队的位置有限，那么当排队的位置被排满后，后面继续来排队的人只能去其他地方，在程序里面这叫溢出，如果某个人非常牛逼，他必须要买到票....但是位置有限怎么办，那只能把一个人赶走..留一个位置给这个人....如果这个人的素质非常非常非常差，那很不幸，他还会插队......还有很多情况，但是总结起来就是一个队员的优先级而已...这个可以根据自己的需要来写。
               现在就是如何用C语言来完成这个过程....首先就是排队容量的问题，由于单片机的性能决定了，我们可以用简单的数组来搞定，不过要是以后学到STM32（不知道可不可以），可以用数据链来实现...这个会涉及到指针，以及结构体，有点小复杂，不过如果你的数据结构学的非常nice，这都是小kiss。这里就不在详细阐述了。。。。排队容量用数组来表示，但是如何来表示对了的头和尾呢，虽然也可以和现实中一样，可以每处理一个队员，就使队员自动向前运行，但是考虑到单片机的性能有限，这样会花太多时间来处理这个...我们可以用两个变量来表示，一个记录头位置，一个记录尾的位置......那么，入队就是尾加一，处理一个队员，头也是加一...当头和尾的值相等就表示队员被处理完。在这里大家要记住这两变量的移动方向是一致...至于为什么，大家可以在草稿画一下这个过程....我也会用给大家留一张这个图，给大家具体化。
              在这里，队思想算是讲完了，不知道讲清楚了没，这个过程的代码会留在第2章的消息处理，因为这就是为消息处理服务的..... 由于木有权限，等有权限后在发图片。   

           讲了一通理论的东西，是不是有点烦躁。请静下心来，好好体会这个思想，你会获得很多东西。我个人喜欢把一条语句看好几遍，慢慢体会，特别是在芯片资料的时候，我有时候会把一段话看好几遍，慢慢体会写这段话人作者的思想，想他到底想表达什么。因为看别人的文章，不像听人讲解，讲解会把自己的经验和理解方式告诉你。
         这篇设计到消息处理，我的这个思路是来自于windows编程，以前在大学的时候，我本来是想学软件设计的，但是专业偏硬件，所有自学了好多软件的东西。所以我的软件能力会比较好一点，特别是C和C++都非常的熟悉，当然硬件基础也没有很差...什么模电，数电都是小kiss了，不过现在也忘的差不多了，不过，所谓知识用到哪，学到哪，所有以后用在在复习复习，应该没啥问题。
          消息，其实就是触发式，有消息就处理，没有消息就不处理。消息的其中有一个目的就是要把任务分成小块来处理，你不能让一个消息处理非常的长时间，也就是说不能让这个消息长时间来占用CPU的运行....如果对于时间的要求不是非常高的话，可以将这个消息先处理一段，然后将剩下的任务在放入消息里面，等处理完其他消息，再来处理这个。这里请自己好好在写程序的过程中体会....因为将消息分成多个消息来出来，是要占资源的。这里我就开始用代码来讲解了。我只会写出大概的代码，完整的代码我会把源文件留出来，不过我希望大家一定要自己去写，只有自己写，才会属于自己的东西。

uint Message[MESSAGE_CAPACITY+1];     //这里的uint是无符号整形，至于为啥用整形，不用字符，整形是16位，可以表示更多消息
uchar MessageFront,MessageBehind;     //这里就是消息的头和尾
void InitMessage(void);                         //这里消息初始化函数，也就是将Message的值变为零，其实也不用，不过以防万一，函数的实现会以附件
                                                                 //形式给出
uchar WriteMessage(uchar Priority_WM,uint Message_WM);  //这个是插入消息....其中Priority_WM就是优先级，Message_WM消息的值
uint ReadMessage(void);               //这里的返回值就是读取的消息了.....

  上面的都是为消息服务的函数，消息处理的框架非常简单，就是在主函数里面，当然由于处理消息的时候函数非常大，你也可以用一个函数来表示，不过我在这里直接在主函数开始写了.....

void main()                                            //主函数
{
        while (1)
        {
                switch(ReadMessage())       //这个就是处理消息的模块了，
                {
                        case NO_MSG:         //处理对应的消息，这里的这个值是0，我自己设置默认，其实你可以自己来改，这里表示消息没有了
                        {
                                break;
                        }
                        case TIME_MSG:       //这个与我第三章要将的相关联，这个是时间消息
                        {
                                break;
                        }
                        case MESSAGE_MSG:   //这就是其他消息了，这里你可以定义自己的消息，反正有16位可以供你你自己来分配
                        {
                                break;
                        }
                        default:
                        {
                                break;
                        }
                }
        }
}


          这里讲的差不多了，首先是为啥我要写default:语句，即使他可能一次都不会被执行，当是你要有这个严谨的思维。我用的会是无符号整形来表示消息的值，有16位，里面什么消息表示什么意思，完全由自己来定义。。。。请用心体会......或许你还没有什么具体的东西来表示，我举个例子，按键，我将一个按键，长按和短按都是不同的消息，对于一个按键，只要一按，那么我就把这个消息存储起来，随后，这个按键是什么，就可以根据你所响应的函数来处理这个消息.....你会说那个地方产生消息呢.....这就涉及的另外的问题.....如果不结合时间片，这个很难做的非常好...下面我就讲一下时间片.....关于附件，function就不要下了，都是一样的，只是不知道为啥我这边没法删除....代码附件里面，有吴坚鸿的一个按键扫描的程序，你需要学习的是里面的思想，体会如何将时间片化....至于其他的你自己决定.....

          时间片，其实我也是刚听到这个词不久，我也只是在这里大致的讲一下，具体的可以百度，上面有人讲的非常详细。在我看来，何为时间片，就是将CPU处理的时间合理化，使每个任务得到及时得到处理。但是又不会使CPU处在空闲模式，举个例子，以前大家做按键处理的时候，大家都会用软延时20ms，但是你要知道这20msCPU其实什么都没有做，这是非常浪费的。如何处理好时间呢，这里就要用到定时器。在我的这个框架里面，除非特殊的要求，一般只要一个定时器就足够了。

中断函数（）               //这里就是不同单片机的中断函数，请根据自己的需要来改
{
       ++TimeDatum;                               //这里是一个全局变量，为了获得所要的时间
        if(TimeDatum>TIME_DATUM)      //假如中断是1ms一次（注意中断是否频繁，根据自己的需要来），TIME_DATUM是10
        {
                TimeDatum=0;
                WriteMessage(GENERAL_MSG,TIME_MSG);
        }
}

     那么这个中断的意思就是每10ms我就会写一个消息进来，表示整个函数的运行时间......

void main()                                            //主函数
{
         while (1)
         {
                 switch(ReadMessage())       //这个就是处理消息的模块了，
                {
                         case NO_MSG:         //处理对应的消息，这里的这个值是0，我自己设置默认，其实你可以自己来改，这里表示消息没有了
                        {
                                 break;
                         }
                         case TIME_MSG:       //这个与我第三章要将的相关联，这个是时间消息
                        {
                                  if(DisplayBlink>=1)
                                  {
                                      ++ DisplayBlink;
                                  }
                                 break;
                         }
                         case MESSAGE_MSG:   //这就是其他消息了，这里你可以定义自己的消息，反正有16位可以供你你自己来分配
                        {
                                 break;
                         }
                         default:
                         {
                                 break;
                         }
                 }
         }
         Display()；             //这里就是处理现实屏的，里面有个条件语句， DisplayBlink大于10时处理
}
           这里不就有一个时间处理消息么......比如我举个例子，如果你的显示屏需要闪烁，每1秒闪10次，也就是100ms要给显示屏发一次数据，如果我在这个时间处理加一个变量 DisplayBlink，来记录这个时间，大家或许看到我在 DisplayBlink自加的时候是大于等于1，而不是直接，我这样的设计相当于一个自我的开关，只有我需要闪屏的时候，我只需要将 DisplayBlink=1，那么，程序就会自动的开使根据自己的需要来处理闪屏的，有的人或许会问，既然是把 DisplayBlink自加，干嘛不放在定时器里面，也可以的啊，随你，这样也就不需要时间消息，不过我为了增强消息性，才这样做的，或许会占用一些资源，不过无所谓了。。。。。
          大家或许发现Display()是一个时时被扫描的程序，你也可以放在时间消息处理里面，都是可以，根据自己的定义来，至于Display(）里面是什么，就是一个判断条件，如果达到这个，我就会将要显示的消息放在队列里面等待被处理，当然如果这个消息必须马上要被处理，我就让他的优先级变高.......
          那么，按键也是可以用这个思路来搞定，不过我一般把按键的时间记录放在中断里面，也就用单独的变量来表示按键的时间记录。这里具体的讲解，大家可以参考网络上另外一个人写的，就是吴坚鸿，百度一下这个人就可以知道他写的程序，他里面也有关于按键的扫描，不过我不喜欢把按键的扫描放在中断里面，按照我的思路，我的中断里面只有一个变量来计数，中断里面执行的时间几乎就是几us而已.......

          上面其实都已经把整个过程将的差不多了，唯一感到缺陷的就是时间片，因为时间片与消息的结合可以有非常多，随你怎么用都可以...无所谓。但是上面所有的处理，都要注意任何消息都不要处理过长的时间，一般10ms一内都是可以的，最好是时间短一点......而时间片，只是记录整个程序运行所需要的时间计数而已。。。。。特别是一些需要有时间规律处理的，比如闪烁，按键的20ms延时等等，只有这个地方我采用到时间片。我的主函数主要处理的就是消息处理和需要时时扫描的函数，至于消息的产生，可以在任何地方......

这个真不错，留着认真看了

系统时间片化,这个叫法第一次听说

520stm 发表于 2014-1-6 23:08
系统时间片化,这个叫法第一次听说

你可以百度一下.....上面介绍的更加详细......

admin 发表于 2014-1-6 22:56
这个真不错，留着认真看了

说好的版主呢

MrYan 发表于 2014-1-6 23:18
说好的版主呢

没问题，明天给你设置一个

学习一下、

这样做过，但是不知道是叫这名字，写得很好呀！

收藏一下。。。。。

量子CPU 发表于 2014-4-9 15:56
刚刚 又看了一下，感觉有点操作系统的味道，但是又没有。这样做其实就是和任务调度很像，假如很多任务一起 ...

其实任务的多少，主要是时间分配的问题，也就是说，多任务运行的系统，他只是时间分配的更加合理而已....但是我这个系统框架也加入了时间片，只是这部分讲解的不是很仔细.....当然对于32位的单片机来说，我这个架构或许有点不能很好的利用32位单片机的性能，但是对于8位单片机来说，绝对是木有任何问题的......

谢谢楼主!!谢谢楼主!!谢谢楼主!!

讲的非常好 学习以下

其实钻研一下ucos这种轻量级的实时操作系统，这些东西就会理解得很深刻了。。。

黑.白 发表于 2014-8-15 12:21
其实钻研一下ucos这种轻量级的实时操作系统，这些东西就会理解得很深刻了。。。

已经搞懂ucos这些系统了.....

不错的东西,学习下

谢谢分享，这种消息队列的机制很好

svchao 发表于 2014-10-14 19:04
思想是不错, 但是分割任务也不是那么省心, 归根到底还是RTOS来的更直接.

RTOS需要的资源太多，8位单片机很难搞的..........

nice！                    

楼主写的真好啊，能给个程序框架程序吗？tydz163@163.com

讲得太好了啊！

yzh03106 发表于 2015-5-17 11:53
讲得太好了啊！

一般般啦.....现在我的好多代码都更新了.....当然都是基于这个思路来的......

svchao 发表于 2014-10-14 19:04
思想是不错, 但是分割任务也不是那么省心, 归根到底还是RTOS来的更直接.

很赞成你的说法, 分割任务还得知道函数运行需要的时间,任务一多很麻烦.简单的程序可以不需要调度器,复杂的程序直接上RTOS了.

MrYan 发表于 2014-1-6 22:38
讲了一通理论的东西，是不是有点烦躁。请静下心来，好好体会这个思想，你会获得很多东西。我个 ...

通俗化，大概能看的懂

学习了  感谢分享

楼主有完整程序吗？发我一份1158002319@qq.com，多谢。

学习点赞....

学习~~~

我觉得可以把Z-STACK的基于事件驱动的那个小操作系统（可能不能称之为操作系统）提取出来，这个还是比较经典的，我一直喜欢用这个，特别是对8位的MCU来说，

楼主这种教程不能随便出的, 理解不够透彻,误人子弟的; 还是应该找一份RTOS的代码看起来,这些都是基础知识来的

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写的挺好。学习了

学习一下