你的单片机裸机程序框架是怎样的？

　　前言
　　前不久，我有位做测试的朋友转去做开发的工作，面试遇到了一个问题，他没明白，打电话问了我。题目大概就是：
　　在单片机裸机开发时，单片机要处理多个任务，此时你的程序框架是怎样的呢？
　　这其实是个经典面试问题，我以前面试也被问过。答案一：轮询系统
　　代码结构如：int main(void) {     init_something();          while(1)     {         do_something1();         do_something2();         do_something3();     } }
　　这种结构大概是我们初学单片机的时候的代码结构。在没有外部事件驱动时，可以较好使用。
　　只答出了这种情况，印象分估计会比较低，多半凉凉。答案二：前后台系统
　　代码结构如（该代码来自 《RT-Thread内核实现与应用开发实践指南》 ）：int flag1 = 0; int flag2 = 0; int flag3 = 0;  int main(void) {  /* 硬件相关初始化 */  HardWareInit();   /* 无限循环 */  for (;;) {    if (flag1) {      /* 处理事情 1 */      DoSomething1();    }     if (flag2) {      /* 处理事情 2 */      DoSomethingg2();    }     if (flag3) {      /* 处理事情 3 */      DoSomethingg3();    }  } }  void ISR1(void) {  /* 置位标志位 */  flag1 = 1;  /* 如果事件处理时间很短，则在中断里面处理  如果事件处理时间比较长，在回到后台处理 */  DoSomething1(); }  void ISR2(void) {  /* 置位标志位 */  flag2 = 2;   /* 如果事件处理时间很短，则在中断里面处理  如果事件处理时间比较长，在回到后台处理 */  DoSomething2(); }  void ISR3(void) {  /* 置位标志位 */  flag3 = 1;  /* 如果事件处理时间很短，则在中断里面处理  如果事件处理时间比较长，在回到后台处理 */  DoSomething3(); }
　　此处，中断称为前台，main中的while循环称为后台。相比于循环系统，这种方式相对可以提高外部事件的实时响应能力。
　　可以回答出这种情况，印象分大概一半以上，会再细问。答案三：升级版前后台系统（软件定时器法）
　　以前，学C语言时，常常听到有人说：指针是C语言的灵魂，没学会指针就是没学会C语言…
　　后来，学单片机时，又听到有人说：中断和定时器是单片机的灵魂，没掌握中断与定时器就没学会单片机…
　　大佬们都那么说了，那就拿定时器来搞点事情。定时器浑身都是宝，本篇笔记我们来介绍使用定时器（系统滴答定时器或者其它定时器）来做的裸机框架。软件定时器法也有另一种说法：时间片轮询法。
　　可以回答出这种情况，这场面试多半稳了。
　　下面以STM32单片机为例看看这种方法的使用。站在巨人的肩膀上
　　开源项目—— MultiTimer ，项目仓库地址：
　　https://github.com/0x1abin/MultiTimer 1、MultiTimer 简介
　　MultiTimer 是一个软件定时器扩展模块，可无限扩展你所需的定时器任务，取代传统的标志位判断方式， 更优雅更便捷地管理程序的时间触发时序。2、MultiTimer 的demo#include ＂multi_timer.h＂  struct Timer timer1; struct Timer timer2;  void timer1_callback() {     printf(＂timer1 timeout!r ＂); }  void timer2_callback() {     printf(＂timer2 timeout!r ＂); }  int main() {     timer_init(&timer1, timer1_callback, 1000, 1000); //1s loop     timer_start(&timer1);          timer_init(&timer2, timer2_callback, 50, 0); //50ms delay     timer_start(&timer2);          while(1) {                  timer_loop();     } }  void HAL_SYSTICK_Callback(void) {     timer_ticks(); //1ms ticks }3、MultiTimer 的移植、剖析
　　想要对MultiTimer 进行深入学习可阅读项目源码及如下这篇文章：MultiTimer，一款可无限扩展的软件定时器自己动手，丰衣足食1、代码模板
　　准备一个定时器，可以是系统滴答定时器，也可以是TIM定时器。使用这个定时器拓展出多个软件定时器。比如我们系统中有三个任务：LED翻转、温度采集、温度显示。此时我们可以使用一个硬件定时器拓展出3个软件定时器，定义如下宏定义：#define  MAX_TIMER            3                     // 最大定时器个数 EXT volatile unsigned long    g_Timer1[MAX_TIMER];  #define  LedTimer             g_Timer1[0]           // LED翻转定时器 #define  GetTemperatureTimer  g_Timer1[1]           // 温度采集定时器 #define  SendToLcdTimer       g_Timer1[2]           // 温度显示定时器  #define  TIMER1_SEC          (1)                    // 秒 #define  TIMER1_MIN          (TIMER1_SEC*60)        // 分
　　在定时器初始化的时候也顺便给三个软件定时器进行初始化操作：/******************************************************************************************************** ** 函数: TIM1_Init, 通用定时器1初始化 **------------------------------------------------------------------------------------------------------ ** 参数: arr：自动重装值 psc：时钟预分频数 ** 说明: 定时器溢出时间计算方法:Tout=((arr+1)*(psc+1))/Ft ** 返回: void  ********************************************************************************************************/ void TIM1_Init(uint16_t arr, uint16_t psc) {     TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;     NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;       RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE);           /* 定时器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 );          /* 中断使能 */     TIM_ITConfig(TIM1,TIM_IT_Update, ENABLE );        /* 中断优先级NVIC设置 */     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);            // 全局定时器初始化     for(int i = 0; i < MAX_TIMER; i++)     {         g_Timer1[i] = 0;        } }
　　在定时器中断中对这些软件定时器进行定时值做递减操作：/******************************************************************************************************** ** 函数: TIM1_IRQHandler,  定时器1中断服务程序 **------------------------------------------------------------------------------------------------------ ** 参数: 无 ** 返回: 无     ********************************************************************************************************/ void TIM1_UP_IRQHandler(void)   //TIM1中断 {     uint8 i;          if (TIM_GetITStatus(TIM1, TIM_IT_Update) != RESET)  // 检查TIM1更新中断发生与否     {         //-------------------------------------------------------------------------------         // 各种定时间器计时         for (i = 0; i < MAX_TIMER; i++)                 // 定时时间递减                                if( g_Timer1[i] ) g_Timer1[i]-- ;         TIM_ClearITPendingBit(TIM1, TIM_IT_Update);     //清除TIMx更新中断标志      } }
　　我们在各个定时任务中给这些软件定时器赋予定时值，这些定时值递减到0则该任务会被触发执行，比如：void Task_Led(void) {     //----------------------------------------------------------------     // 等待定时时间     if(LedTimer)    return;     LedTimer = 1 * TIMER1_SEC;     //----------------------------------------------------------------     // LED任务主体     LedToggle(); }  void Task_GetTemperature(void) {     //----------------------------------------------------------------     // 等待定时时间     if(GetTemperatureTimer)    return;     GetTemperatureTimer = 2 * TIMER1_SEC;     //----------------------------------------------------------------     // 温度采集任务主体     GetTemperature(); }  void Task_SendToLcd(void) {     //----------------------------------------------------------------     // 等待定时时间     if(SendToLcdTimer)    return;     SendToLcdTimer = 2 * TIMER1_SEC;     //----------------------------------------------------------------     // 温度显示任务主体     LcdDisplay(); }
　　如此一来，每过1、2、4秒则分别触发LED翻转任务、温度采集任务、温度显示任务。
　　这里配置的最小定时单位为1秒，当然根据实际需要进行配置（定时器初始化），定时器初始化可以放在系统统一初始化函数里：/******************************************************************************************************** ** 函数: SysInit, 系统上电初始化 **------------------------------------------------------------------------------------------------------ ** 参数:  ** 说明:  ** 返回:  ********************************************************************************************************/ void SysInit(void) {     CpuInit();                      // 配置系统信息函数     SysTickInit();                  // 系统滴答定时器初始化函数     UsartInit(115200);              // 串口初始化函数，波特率115200     TIM1_Init(2000-1, 36000-1);     // 定时周期1s     LedInit();                      // Led初始化     TemperatureInit();              // 温度传感器初始化     LcdInit();                      // LCD初始化 }
　　此时我们的main函数就可以设计为：int main(void) {     //-----------------------------------------------------------------------------------------------      // 上电初始化函数     SysInit();            //-----------------------------------------------------------------------------------------------      // 主程序     while (1)     {         //-----------------------------------------------------------------------------------------------          // 定时任务         Task_Led();         Task_GetTemperature();           Task_SendToLcd();     } }
　　主函数主要是进行系统上电的一些初始化操作，接着是调用各定时任务函数。
　　本demo使用定时器1来扩展出3个软件定时器，如果TIM资源不够用，可以换用系统滴答定时器来做。如：
　　其中，时间基数可以根据实际需要进行调整。2、实践（代入法）
　　套用以上模板，分享我的一个实例：
　　需要思考及注意的问题是给每个任务的定时值设置多大合适？这也是一些朋友有疑问的，这只能是自己对自己的任务做考虑，具体情况具体分析，给经验值、调试调整。就如同常常有人问定义多大的数组合适？在使用RTOS时每个线程的线程栈大小设置多大合适、优先级设置为多少合适？这些都是需要我们自己进行思考的。有模板/轮子套用是好事，但有些问题不能单单依靠模板，否则有可能把自己给套进去。
　　以上是以STM32为例的，其它单片机也是可以用这样子的思想的，包括51单片机。
　　面对文首提到的面试问题，若是可以提到使用软件定时器来处理，进一步能清楚地表达出来，再进一步能写出一些伪代码，那这场面试多半是稳了。
　　不仅仅是为了面试，本文的方法是很经典的，小编曾经接触的产品项目中就有用到，很实用，值得学习掌握。方法掌握多了，实际应用的时候想用屠龙刀还是倚天剑根据实际情况选择使用即可。
　　以上就是本次的分享，如有错误，欢迎指出，谢谢。