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" c3 d4 N# D- e- I; ~5 y/ b工作中经过摸索实验，总结出单片机大致应用程序的架构有三种：
1 k; E! X0 w) G2 r1. 简单的前后台顺序执行程序，这类写法是大多数人使用的方法，不需用思考程序的具体架构，直接通过执行顺序编写应用程序即可。

' f" T3 J$ \; D- w1 e# F! O2. 时间片轮询法，此方法是介于顺序执行与操作系统之间的一种方法。
" K1 `; b  V( B! v) q
" e* {4 M9 A4 u0 S3. 操作系统，此法应该是应用程序编写的最高境界。
) ]' Y; L0 c, Z
下面就分别谈谈这三种方法的利弊和适应范围等。
) v8 A( w; [8 g  L9 {1 J. V( k) c一、顺序执行法
这种方法，这应用程序比较简单，实时性，并行性要求不太高的情况下是不错的方法，程序设计简单，思路比较清晰。但是当应用程序比较复杂的时候，如果没有一个完整的流程图，恐怕别人很难看懂程序的运行状态，而且随着程序功能的增加，编写应用程序的工程师的大脑也开始混乱。即不利于升级维护，也不利于代码优化。本人写个几个比较复杂一点的应用程序，刚开始就是使用此法，最终虽然能够实现功能，但是自己的思维一直处于混乱状态。导致程序一直不能让自己满意。
& w7 F' O* K* x
这种方法大多数人都会采用，而且我们接受的教育也基本都是使用此法。对于我们这些基本没有学习过数据结构，程序架构的单片机工程师来说，无疑很难在应用程序的设计上有一个很大的提高，也导致了不同工程师编写的应用程序很难相互利于和学习。
3 ]$ B5 f) E( ^
! _6 F- H( S9 `/ b$ O; @本人建议，如果喜欢使用此法的网友，如果编写比较复杂的应用程序，一定要先理清头脑，设计好完整的流程图再编写程序，否则后果很严重。当然应该程序本身很简单，此法还是一个非常必须的选择。

下面就写一个顺序执行的程序模型，方便和下面两种方法对比：
2 C9 k) s1 I% H
2 o4 B1 z% u6 ?, f; p# g& Y  f代 码
/**************************************************************************************
  ?7 r, C; a6 w& X! J. W3 H5 \* FunctionName   : main()
/ R5 w2 |% X/ [* ]7 Q* Description    : 主函数
5 L, a5 N* r, T* EntryParameter : None
4 c( t  w7 n. ^$ B( R. G! B* ReturnValue    : None
, ?1 ]+ w, U$ M2 H9 ]' }( }**************************************************************************************/
int main(void)
{
+ H1 {' [2 D3 @8 g8 T    uint8 keyValue;
; @! Y. X1 [5 |, ~" ]% ^
0 x) ]0 k9 G1 T/ R    InitSys();                  // 初始化
& f" e6 M8 g1 t# j  k$ I* D
1 L1 f- T5 ]: i    while (1)
    {
; t$ N2 b) \) W& A& _4 N) ]* q        TaskDisplayClock();
        keyValue = TaskKeySan();
        switch (keyValue)
- b. v; z. E$ Q6 s- U- ^7 u5 e       {
            case x: TaskDispStatus(); break;
% }2 B1 R4 v4 l            ...
            default: break;
        }
    }
}

! \' L- J! Q* g) w9 w8 `9 m二、时间片轮询法
时间片轮询法，在很多书籍中有提到，而且有很多时候都是与操作系统一起出现，也就是说很多时候是操作系统中使用了这一方法。不过我们这里要说的这个时间片轮询法并不是挂在操作系统下，而是在前后台程序中使用此法。也是本贴要详细说明和介绍的方法。

对于时间片轮询法，虽然有不少书籍都有介绍，但大多说得并不系统，只是提提概念而已。下面本人将详细介绍这种模式，并参考别人的代码建立的一个时间片轮询架构程序的方法，我想将给初学者有一定的借鉴性。
, z# P) \, N7 D3 f7 B! M  @2 Z2 I
8 E8 L' k4 C) m在这里我们先介绍一下定时器的复用功能。
: ]( l! m" e  h6 X" M& @+ d
使用1个定时器，可以是任意的定时器，这里不做特殊说明，下面假设有3个任务，那么我们应该做如下工作：

- U. D1 M9 }$ p+ z1. 初始化定时器，这里假设定时器的定时中断为1ms(当然你可以改成10ms，这个和操作系统一样，中断过于频繁效率就低，中断太长，实时性差)。
  j$ _1 J: o" C' s
2. 定义一个数值：
代 码
+ V4 |1 n2 _* C' i8 p* m  b( o#define TASK_NUM   (3)                  //  这里定义的任务数为3，表示有三个任务会使用此定时器定时。

  w& o  \. P% M. T3 {' s: J9 Zuint16 TaskCount[TASK_NUM] ;           //  这里为三个任务定义三个变量来存放定时值
: Q' X( ]0 M. [5 U7 b4 z+ e; Ouint8  TaskMark[TASK_NUM];             //  同样对应三个标志位，为0表示时间没到，为1表示定时时间到。


; i! \% p, `6 m4 ?3. 在定时器中断服务函数中添加：
  g$ H* p! I" B代 码
/**************************************************************************************
* FunctionName : TimerInterrupt()
1 b& R" Y$ U) u* Description : 定时中断服务函数
: J% [( ?0 B+ ^/ ?2 I# x. m3 }- ?* EntryParameter : None
* ReturnValue : None
**************************************************************************************/
" {$ i2 K3 @1 R# ?1 n1 Y# J9 Zvoid TimerInterrupt(void)
{
9 |! p. d( X7 t, L+ i' l5 j    uint8 i;
) {$ Q" x$ V5 H6 u" D- s9 ?
    for (i=0; i<TASKS_NUM; i++)
3 k# z9 S6 c: L1 }- t. }- K& H    {
2 P% _. ]' o! }        if (TaskCount)
( O, O$ C4 p' S8 k4 H        {
              TaskCount--;
3 g$ n; I$ V0 @) F; y              if (TaskCount == 0)
$ H7 z3 ~. g/ W5 I# Q5 b$ w              {
8 {6 l# B3 T$ e                    TaskMark = 0x01;
              }
9 Y$ ?6 v; |+ d0 |3 |: G        }
: n# }7 K/ k4 N# t   }
}
0 P1 f4 S0 v7 a! Y代码解释：定时中断服务函数，在中断中逐个判断，如果定时值为0了，表示没有使用此定时器或此定时器已经完成定时，不着处理。否则定时器减一，知道为零时，相应标志位值1，表示此任务的定时值到了。
6 ~) }7 Y% i2 u! @/ I
( x2 `$ |# G7 k; w5 \  l( h& p2 \4. 在我们的应用程序中，在需要的应用定时的地方添加如下代码，下面就以任务1为例：
' i; @' a! d% I* T2 e  N
代 码
TaskCount[0] = 20;       // 延时20ms
TaskMark[0]  = 0x00;     // 启动此任务的定时器
, p2 a+ H0 @* U3 Q( E到此我们只需要在任务中判断TaskMark[0] 是否为0x01即可。其他任务添加相同，至此一个定时器的复用问题就实现了。用需要的朋友可以试试，效果不错哦。。。。。。。。。。。

通过上面对1个定时器的复用我们可以看出，在等待一个定时的到来的同时我们可以循环判断标志位，同时也可以去执行其他函数。

% U! ?" q. R: f( c: j1 v! k循环判断标志位：
那么我们可以想想，如果循环判断标志位，是不是就和上面介绍的顺序执行程序是一样的呢？一个大循环，只是这个延时比普通的for循环精确一些，可以实现精确延时。

0 U; n5 N0 J7 m% n9 H2 ^( b+ H执行其他函数：
那么如果我们在一个函数延时的时候去执行其他函数，充分利用CPU时间，是不是和操作系统有些类似了呢？但是操作系统的任务管理和切换是非常复杂的。下面我们就将利用此方法架构一直新的应用程序。

时间片轮询法的架构：
) F8 `" @- a; R! V
0 c( Y1 k) l/ {! o" k1 O- w1 q9 F1.设计一个结构体：
# r! i, C8 C9 c4 |3 g6 e7 [. v2 |9 T代 码
5 e# s6 l' u6 G// 任务结构
' q: e# [/ e( H9 M2 Ptypedef struct _TASK_COMPONENTS
0 p3 P/ S1 j4 m2 o. v+ B$ e{
    uint8 Run;                 // 程序运行标记：0-不运行，1运行
    uint8 Timer;              // 计时器
, k& N8 _8 D" F$ k1 i    uint8 ItvTime;              // 任务运行间隔时间
3 W. ?! g" |: k9 V$ @' L    void (*TaskHook)(void);    // 要运行的任务函数
: \. p4 F/ _' E. I, M) q6 h} TASK_COMPONENTS;       // 任务定义
这个结构体的设计非常重要，一个用4个参数，注释说的非常详细，这里不在描述。

2. 任务运行标志出来，此函数就相当于中断服务函数，需要在定时器的中断服务函数中调用此函数，这里独立出来，并于移植和理解。
代 码
/**************************************************************************************
5 X' _# ~" X# k4 _! p/ R8 i* FunctionName   : TaskRemarks()
9 v* G5 r* G) A1 f* R; o" L* Description    : 任务标志处理
7 v. ^* I+ ~4 }- Y5 r* EntryParameter : None
* ReturnValue    : None
& M6 Y7 \' i0 h9 h( }; q& n, k**************************************************************************************/
void TaskRemarks(void)
8 g$ n5 E' }, B! c, e+ ^7 F{
    uint8 i;
" p" }3 Z4 H4 e% V    for (i=0; i<TASKS_MAX; i++)          // 逐个任务时间处理
2 J3 X  B4 q( [6 h) A+ H( N    {
, S3 _  |8 h+ y1 H         if (TaskComps.Timer)          // 时间不为0
        {
1 n# {; b% k& ]6 w            TaskComps.Timer--;         // 减去一个节拍
3 Z3 c2 [' D0 c8 ]6 _: {            if (TaskComps.Timer == 0)       // 时间减完了
/ @' Y5 R2 H. `! O            {
5 R2 Q( f, R9 }, A, b2 V                 TaskComps.Timer = TaskComps.ItvTime;       // 恢复计时器值，从新下一次
( O% q8 b7 z( ?( [, z# _3 |' b$ z' f                 TaskComps.Run = 1;           // 任务可以运行
            }
: |2 q% ^% @' @' j. O        }
   }
}
9 Q  ?. r# g$ j! O% w# R大家认真对比一下次函数，和上面定时复用的函数是不是一样的呢？

3. 任务处理：
代 码
/**************************************************************************************
* FunctionName   : TaskProcess()
8 j- y. ?9 _& b3 f8 i; z: n* Description    : 任务处理
* EntryParameter : None
# h8 t( g( G/ P( d7 {( z/ Z* ReturnValue    : None
**************************************************************************************/
void TaskProcess(void)
{
    uint8 i;
    for (i=0; i<TASKS_MAX; i++)           // 逐个任务时间处理
6 Q5 l! ?5 |5 H: E1 j8 `% A    {
% k7 G$ a, |& ]/ y         if (TaskComps.Run)           // 时间不为0
        {
/ Q3 }2 L) y# M+ g: q: l0 m5 w             TaskComps.TaskHook();         // 运行任务
             TaskComps.Run = 0;          // 标志清0
$ L4 v. ?9 U4 o2 [: j2 m        }
    }   
, }# @# y' w5 }8 x1 y}

9 j# m! m7 L+ ~$ s3 p, q此函数就是判断什么时候该执行那一个任务了，实现任务的管理操作，应用者只需要在main()函数中调用此函数就可以了，并不需要去分别调用和处理任务函数。

6 w4 D7 @" k% D. @0 S: x5 k到此，一个时间片轮询应用程序的架构就建好了，大家看看是不是非常简单呢？此架构只需要两个函数，一个结构体，为了应用方面下面将再建立一个枚举型变量。
3 Y& u/ L9 g- y9 [. \! k' V
2 N( O0 h1 N3 \5 [) V$ g下面就说说怎样应用吧，假设我们有三个任务：时钟显示，按键扫描，和工作状态显示。

0 `+ z0 ]  G4 m2 u% x+ J5 u) H1. 定义一个上面定义的那种结构体变量：

5 G0 a# ~- T6 s6 z* H代 码
. {! |) F8 @4 T  V6 B/**************************************************************************************
* Variable definition                           
**************************************************************************************/
2 |$ Y/ e* L9 |& p( M$ z' t! dstatic TASK_COMPONENTS TaskComps[] =
3 P: I4 }# E: r, e5 k" P* s+ e{
    {0, 60, 60, TaskDisplayClock},            // 显示时钟
- L. h2 _; {' O" R    {0, 20, 20, TaskKeySan},               // 按键扫描
3 j: P' {$ |' ?% o# X    {0, 30, 30, TaskDispStatus},            // 显示工作状态
# V+ a& ~4 c, V- Y$ S2 T; N- m     // 这里添加你的任务。。。。
};
在定义变量时，我们已经初始化了值，这些值的初始化，非常重要，跟具体的执行时间优先级等都有关系，这个需要自己掌握。
# }; |$ \9 ^7 R9 ~% I
①大概意思是，我们有三个任务，没1s执行以下时钟显示，因为我们的时钟最小单位是1s，所以在秒变化后才显示一次就够了。
( e' M; ]) y& h2 x: L; g
②由于按键在按下时会参数抖动，而我们知道一般按键的抖动大概是20ms，那么我们在顺序执行的函数中一般是延伸20ms，而这里我们每20ms扫描一次，是非常不错的出来，即达到了消抖的目的，也不会漏掉按键输入。
$ m7 H( u) Z. T2 B" H' M
③为了能够显示按键后的其他提示和工作界面，我们这里设计每30ms显示一次，如果你觉得反应慢了，你可以让这些值小一点。后面的名称是对应的函数名，你必须在应用程序中编写这函数名称和这三个一样的任务。
! i- l; J3 J$ e
2. 任务列表：
代 码
// 任务清单
typedef enum _TASK_LIST
{
" [$ C! [+ P: h9 V" ]; X. ~    TAST_DISP_CLOCK,            // 显示时钟
    TAST_KEY_SAN,             // 按键扫描
4 x3 Z( N  q+ x" E    TASK_DISP_WS,             // 工作状态显示
     // 这里添加你的任务。。。。
     TASKS_MAX                                           // 总的可供分配的定时任务数目
6 C) [! ?, d. J+ z- e# ?( Z} TASK_LIST;
, J" j$ C: j0 y$ a好好看看，我们这里定义这个任务清单的目的其实就是参数TASKS_MAX的值，其他值是没有具体的意义的，只是为了清晰的表面任务的关系而已。

8 L- u! ^' p8 a3. 编写任务函数：
代 码
/**************************************************************************************
* FunctionName   : TaskDisplayClock()
* Description    : 显示任务
9 a+ N- U! q' U# f: F& [0 I* c* EntryParameter : None
: R( T; k8 r) X+ Q$ u, \! \; [* ReturnValue    : None
/ B8 V. v2 ?! {  m**************************************************************************************/
void TaskDisplayClock(void)
{

}
3 m+ x0 o; e  H' `) U' `7 A! ^" o/**************************************************************************************
- H- N3 e7 e2 {* FunctionName   : TaskKeySan()
* Description    : 扫描任务
) f4 T: P& Y8 @* EntryParameter : None
# c: s- x) N3 i4 t0 x# k* ReturnValue    : None
; [+ _, c" x( O3 M/ t* l**************************************************************************************/
0 L. m; Z# E% m" u& Tvoid TaskKeySan(void)
, ?+ {9 x$ ]" Y- l5 i, s{

; v9 |% m: M; g; d: d$ B6 z& {}
/**************************************************************************************
* ?+ G& f) x  J/ A9 {7 l4 a. W; {, a* FunctionName   : TaskDispStatus()
* Description    : 工作状态显示
/ H' m* T; f7 [( Z! F  ^4 H- U* EntryParameter : None
* ReturnValue    : None
% @1 u2 |+ i/ \4 f- ?5 t7 N6 N**************************************************************************************/
void TaskDispStatus(void)
% \7 F# r& Z& C# f  F: O6 u3 p6 x{
6 b+ S0 w* i* o( a- c  w
, s7 j8 S2 Y# j8 E: R8 s}
7 G2 b3 t% S  Y+ p0 Q8 k' N// 这里添加其他任务。。。。。。。。。

$ t- J+ w! w4 `: A现在你就可以根据自己的需要编写任务了。

; }* _5 e) ^: r  k4. 主函数：
) |! U% m; y; `3 I5 d代 码
/**************************************************************************************
' C4 G7 H8 U; P% L. C* FunctionName   : main()
* Description    : 主函数
5 Q( r$ f$ i, i* i, Q/ _+ i* EntryParameter : None
7 o% o7 i* c; t; l* ReturnValue    : None
**************************************************************************************/
int main(void)
8 f2 G8 e/ a% d* |5 i/ F{
( {. d8 W4 A! L5 v5 y. C/ v9 m4 H    InitSys();                  // 初始化
: B( z6 k, s, ?2 N7 ^! E! Y5 b    while (1)
    {
( v0 ]/ w) D7 B; {8 P        TaskProcess();             // 任务处理
$ I& u/ A& e5 w8 ?) {    }
, }, B; e6 h& ~; u}
到此我们的时间片轮询这个应用程序的架构就完成了，你只需要在我们提示的地方添加你自己的任务函数就可以了。是不是很简单啊，有没有点操作系统的感觉在里面？

) o# Y: k' p! S" o5 ^7 u% L不防试试把，看看任务之间是不是相互并不干扰？并行运行呢？当然重要的是，还需要，注意任务之间进行数据传递时，需要采用全局变量，除此之外还需要注意划分任务以及任务的执行时间，在编写任务时，尽量让任务尽快执行完成。。。。。。。。
5 I; [7 E2 Q* v
$ J7 D4 I# q# X三、操作系统
操作系统的本身是一个比较复杂的东西，任务的管理，执行本事并不需要我们去了解。但是光是移植都是一件非常困难的是，虽然有人说过“你如果使用过系统，将不会在去使用前后台程序”。但是真正能使用操作系统的人并不多，不仅是因为系统的使用本身很复杂，而且还需要购买许可证（ucos也不例外，如果商用的话）。
) g, W: |+ _& Z
这里本人并不想过多的介绍操作系统本身，因为不是一两句话能过说明白的，下面列出UCOS下编写应该程序的模型。大家可以对比一下，这三种方式下的各自的优缺点。

+ j* {( l! r& m8 k1 _' e. @+ }1 D代 码
8 W7 w# F2 Z% S0 U. }7 u/**************************************************************************************
* FunctionName   : main()
* Description    : 主函数
* EntryParameter : None
( Q+ _6 H! G+ I, v6 W" e* ReturnValue    : None
; L' G# O9 W! ]0 v9 g**************************************************************************************/
" P$ L+ I2 k3 K4 r& n5 D7 yint main(void)
$ d3 o2 F- C8 M) B: R{
    OSInit();                // 初始化uCOS-II
7 Q  _8 Q6 [2 C$ r    OSTaskCreate((void (*) (void *)) TaskStart,        // 任务指针
                (void   *) 0,            // 参数
                (OS_STK *) &TaskStartStk[TASK_START_STK_SIZE - 1], // 堆栈指针
5 t; ]/ L" l* S                (INT8U   ) TASK_START_PRIO);        // 任务优先级
    OSStart();                                       // 启动多任务环境
" ^# y1 N2 e! b# I, ^, T# L2 U
    return (0);
}

, A% y- o, G/ Z" G代 码
' l: D3 h8 p$ E/**************************************************************************************
. s2 R/ l8 q% C4 P) a) [# Q" P* FunctionName   : TaskStart()         
0 y# d; y0 l& P- m3 R! T; L* Description    : 任务创建，只创建任务，不完成其他工作
: J. R. F7 ^5 n8 m* h5 Q% Y* EntryParameter : None
* ReturnValue    : None
**************************************************************************************/
void TaskStart(void* p_arg)
{
    OS_CPU_SysTickInit();                                       // Initialize the SysTick.
1 A8 h/ N( k. {#if (OS_TASK_STAT_EN > 0)
    OSStatInit();                                               // 这东西可以测量CPU使用量
! A' N6 Q# t8 q/ n8 s- L- `#endif
OSTaskCreate((void (*) (void *)) TaskLed,     // 任务1
' y$ g8 \# @0 W5 O0 |9 A+ d                (void   *) 0,               // 不带参数
                (OS_STK *) &TaskLedStk[TASK_LED_STK_SIZE - 1],  // 堆栈指针
2 I* Q# d! E1 C' R% A1 J; A                (INT8U   ) TASK_LED_PRIO);         // 优先级
4 K4 d- v6 |$ Y// Here the task of creating your
. h/ x$ \) L$ t  J
9 [  o2 m5 h) A! Q    while (1)
    {
- q% _1 @: Y; K/ E5 P        OSTimeDlyHMSM(0, 0, 0, 100);
# V8 K) B. d$ g% y4 c) x0 {& @! o    }
}
3 w7 z8 N: p$ x2 n$ o& b不难看出，时间片轮询法优势还是比较大的，即由顺序执行法的优点，也有操作系统的优点。结构清晰，简单，非常容易理解。

$ v; Z. @* [. Y3 r$ U

新手入门中。感谢分享。
6 V# j7 d9 H, _1 M* R1 \
. v& a# l" N4 d; m5 A3 J里面有一个地方，我觉得按照上下文的理解，应该值有错误：
7 F( ]/ |, X3 Q/ C, n原文：{0, 60, 60, TaskDisplayClock},            // 显示时钟,60ms刷新一次。
按照描述：{0, 1000, 1000, TaskDisplayClock},            // 显示时钟，一秒刷新一次

时间轮转有一个问题,中断处理超过轮转的时长是否继续处理?
/ F" G/ ~4 p7 Z- U  w3 \如果等下一轮转任务处理后来处理,某些寄存器状态会超时。数据不能保真。。。

【分享经验】牛人总结的单片机应用程序架构，我也来移植试试

写的真不错，有系统的概念。学习了

在群里共享过，代码都移植好了，比较不错

写得比较详细  非常好 谢谢了！！！！！

不错。

真不错，有系统的概念。

好帖，学习了！

不错，学习学习！

学习了,谢谢!

学习了，谢谢楼主

学习

好帖，很有启发

对整理一下自己程序思路，有帮助

通俗易懂