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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：
# h: ~, I  Y1 ^& ~2 ]5 B1. 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。

5 m3 C  ?* M! q2 a4 }* |& U2. 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。

3. 操作系统，此法应该是应用程序编写的最高境界。
0 |& m1 {$ K! X# r2 D
下面就分别谈谈这三种方法的利弊和适应范围等。
' i- q' y3 X- r0 U一、顺序执行法
( ?) y- F' r  t3 u2 R1 M0 \) v! m: X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。

" Q- J. Q) w7 X  K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。
0 C/ ]0 h( n  i; y2 \
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。

% G4 c) `! ]. G! q: n5 \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：
+ |( h# n% n1 z: C( @
, _7 @& q4 m% Z. s3 k代 码
" f1 ~4 y6 S3 G" ~4 G; m4 x2 Q/**************************************************************************************
. `7 L' F8 p& [  ~" o5 D9 C* FunctionName   : main()
* Description    : 主函数
* EntryParameter : None
7 z: K) \2 o# G5 c- G( l, e* ReturnValue    : None
! j. b" u; D: }" P( C, w- v6 p**************************************************************************************/
* c1 |' |3 Y! \# ~5 Vint main(void)
{
( R& [; F6 z% v/ A5 J+ t# V    uint8 keyValue;

, l5 _+ L) m# S$ o" d    InitSys();                  // 初始化

    while (1)
- m% \% v& a. ?+ h  n( {    {
        TaskDisplayClock();
        keyValue = TaskKeySan();
        switch (keyValue)
       {
            case x: TaskDispStatus(); break;
            ...
            default: break;
        }
    }
}
8 u7 A! m1 w) z  T- C7 a! p5 k1 p
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。
# Q7 t! P9 s0 s# B- R
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。

0 i2 C+ F7 h3 I  @5 M6 w在这里我们先介绍一下定时器的复用功能。
; n/ E& w+ x4 S
: y$ C) k5 h. X) r) T, ?4 O4 t! _$ W" {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：
: p1 G7 P  L7 }& I9 W* h9 h
1. 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)。
( o, ~9 y( S) ~  ~
. P" |5 ?8 u/ o, M( x0 W3 o% O2. 定义一个数值：
代 码
- A8 `& t6 B+ L  X4 r# M#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。

  ?5 p3 D0 w# a  luint16 TaskCount[TASK_NUM] ;           //  这里为三个任务定义三个变量来存放定时值
uint8  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。
" \/ X- k3 F, g- h/ k

# I  H; ?! ]' ^0 m4 i; \3. 在定时器中断服务函数中添加：
代 码
/**************************************************************************************
& f6 U  [& P) [/ ]8 |7 P0 M* FunctionName : TimerInterrupt()
* Description : 定时中断服务函数
* EntryParameter : None
* K* x1 Y1 z+ W. N! b; h* ReturnValue : None
**************************************************************************************/
, ]# \+ A. [4 }% N8 L1 S8 ivoid TimerInterrupt(void)
! }! G" T- ]+ r5 O7 `{
* ?* @! M- d! b( ^/ S    uint8 i;

+ S2 O* H& T1 g8 Z/ I    for (i=0; i<TASKS_NUM; i++)
, f: T8 F. H2 w) M* J2 H; S    {
        if (TaskCount)
        {
              TaskCount--;
7 ?5 Y5 a: _5 i! F, D1 n              if (TaskCount == 0)
              {
$ Q2 a' F" L- S( A$ h: q                    TaskMark = 0x01;
/ k( ]1 t1 W- k1 [! U; ~              }
9 v: W! M0 e# l0 g; {3 B        }
' `3 D3 Y9 a" a& j7 a) v   }
* f+ X9 n' U4 j% t}
5 ^0 ^9 s$ Q# y8 l2 e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。
% z$ g. M" r- H1 p2 e; T8 O4 U( {
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：

5 s$ ~9 R4 n* G% \$ e6 y" x代 码
$ J1 K  V+ n5 `/ |0 F3 g7 pTaskCount[0] = 20;       // 延时20ms
TaskMark[0]  = 0x00;     // 启动此任务的定时器
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。。。。。。。。。。。

3 M5 b8 x, B' P& X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。
6 R/ Z8 Y# a* B2 Z$ |
循环判断标志位：
; p- Z; }: D$ X- Q; x% n9 T+ u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。
9 P8 I* v$ A* h8 b1 C0 b
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。

: T# v/ p! \% a1 o) _! H0 J时间片轮询法的架构：
6 U* @$ t: L9 j& {. A. y1 R
. V2 \  P: j3 _' C' M. b7 l0 D9 p: \1.设计一个结构体：
代 码
( B& ]. |# M+ N1 @. G// 任务结构
. G# [* j8 q* i) r  ~typedef struct _TASK_COMPONENTS
{
  y4 {# h4 ]: K) g$ S' L    uint8 Run;                 // 程序运行标记：0-不运行，1运行
9 X0 s6 _& z; M, h" F4 L    uint8 Timer;              // 计时器
    uint8 ItvTime;              // 任务运行间隔时间
8 X/ C' }* t$ k8 G& g    void (*TaskHook)(void);    // 要运行的任务函数
} TASK_COMPONENTS;       // 任务定义
% ?: S$ L3 u  x, O: W2 G9 N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。
+ ]5 z- y: O+ K1 s1 {4 F% y8 [! Z
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。
3 U% B+ c- j# k) M& u. x( g代 码
7 S! Z% r0 C9 I& v5 R7 J  N) M/**************************************************************************************
* FunctionName   : TaskRemarks()
* Description    : 任务标志处理
* EntryParameter : None
+ q' {' `/ {% q4 \* ReturnValue    : None
/ O3 ]# U' |* Y; T**************************************************************************************/
6 X! u$ A8 A# P, r$ v8 Gvoid TaskRemarks(void)
{
9 v: G3 y$ f' r9 c- V( j6 ~    uint8 i;
    for (i=0; i<TASKS_MAX; i++)          // 逐个任务时间处理
7 _6 k. ]5 Z1 T8 N5 ^    {
  X4 _' W) u" N! z$ p5 Q( X, |         if (TaskComps.Timer)          // 时间不为0
  q' O, t# x3 k        {
) s# z0 ~6 A8 X            TaskComps.Timer--;         // 减去一个节拍
            if (TaskComps.Timer == 0)       // 时间减完了
) u2 K1 X  B# q" @$ [. S            {
                 TaskComps.Timer = TaskComps.ItvTime;       // 恢复计时器值，从新下一次
% W5 N; K) Q  v. t- j0 r                 TaskComps.Run = 1;           // 任务可以运行
: U7 S$ u5 |" {            }
! {0 B0 j* |. o) U        }
   }
}
$ {) X% ]5 G. K- n7 Y. S, x7 W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？
0 ?# l; g: x* s& }0 c+ k
" S+ R, [1 ?3 f7 C8 K3. 任务处理：
5 D: y' s# k1 R代 码
3 s3 n' n! z5 q5 S/**************************************************************************************
' R& K5 ^0 v+ v0 P! e* FunctionName   : TaskProcess()
! k) \2 }0 W# s5 V4 S* Description    : 任务处理
7 g2 i; F  i1 m8 c* EntryParameter : None
* ReturnValue    : None
6 @" f+ X. t/ @4 Z* M**************************************************************************************/
. F) ?# Q5 g2 {1 Y) S* Evoid TaskProcess(void)
# ]1 z+ j' G8 k( F+ ~2 F# d{
    uint8 i;
8 A7 |; j6 A1 @; T    for (i=0; i<TASKS_MAX; i++)           // 逐个任务时间处理
0 E& c7 T; y  W" J+ V4 n0 f) J    {
         if (TaskComps.Run)           // 时间不为0
; [, |  ^& Y3 \% Y& O        {
             TaskComps.TaskHook();         // 运行任务
             TaskComps.Run = 0;          // 标志清0
8 C. D4 _3 H! T6 E        }
    }   
}
# K! W% v0 A- X  i
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。
+ H# F% B% ^; y4 b$ y
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。
* C  ~! H' I6 }1 |, h7 L0 D  e
7 D6 K' l) l+ t/ Y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。

) a# z, @9 f% ^4 O: H  [6 K1. 定义一个上面定义的那种结构体变量：

" S% [5 [( i  v代 码
$ e6 ]7 o( {1 `: A6 ], R; Z2 Y/**************************************************************************************
6 V/ ]5 |+ v9 }* Variable definition                           
**************************************************************************************/
5 J- _$ S$ G( \$ {: _  j: x5 N" Xstatic TASK_COMPONENTS TaskComps[] =
{
6 M7 O# g- E7 \* q; Z    {0, 60, 60, TaskDisplayClock},            // 显示时钟
    {0, 20, 20, TaskKeySan},               // 按键扫描
5 R8 c8 @" i& B    {0, 30, 30, TaskDispStatus},            // 显示工作状态
     // 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。

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。
% {8 ~; i6 s  h& q4 C! r
& l! k( \9 a/ K/ k②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。

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。

2. 任务列表：
% P) `1 d# P  M* z$ r2 q) A- i代 码
5 ?/ z. {( t7 {. Z1 f  Y// 任务清单
# u8 E" w3 t# d' k0 ctypedef enum _TASK_LIST
! _' ~# C, z+ C# N* o* t" r{
& e8 Y6 B4 j( r' b! X1 S4 Z/ q    TAST_DISP_CLOCK,            // 显示时钟
' t5 v  o& G: D    TAST_KEY_SAN,             // 按键扫描
    TASK_DISP_WS,             // 工作状态显示
) [) W" w( t+ ~     // 这里添加你的任务。。。。
     TASKS_MAX                                           // 总的可供分配的定时任务数目
} TASK_LIST;
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。
4 {& v; J0 y) Z8 l/ {' U% r
3. 编写任务函数：
代 码
/**************************************************************************************
* FunctionName   : TaskDisplayClock()
8 u, T1 C! {$ b  P4 Z" L& S* Description    : 显示任务
1 u7 p4 E6 Y! I5 K* EntryParameter : None
. `6 ?1 V! @# _% c+ _" W) t* ReturnValue    : None
7 C$ J; U, W3 L* P3 i**************************************************************************************/
void TaskDisplayClock(void)
{

}
& {6 l* v6 m* L4 Q+ ]/**************************************************************************************
* FunctionName   : TaskKeySan()
5 x, c) {4 a+ x* Description    : 扫描任务
* EntryParameter : None
* ReturnValue    : None
  C4 h" F  F' q**************************************************************************************/
7 R; h6 g, {5 r* T  V+ M3 Yvoid TaskKeySan(void)
{
% [7 Z6 Z' w: _  }- N
% {7 R. v5 _- M, @; @}
; |( b4 j3 l9 N. M/**************************************************************************************
* FunctionName   : TaskDispStatus()
  y& @. r7 J4 u2 F% |* Description    : 工作状态显示
* EntryParameter : None
* ReturnValue    : None
**************************************************************************************/
void TaskDispStatus(void)
{
. V. q  j5 ~( p; L# I- h) s* j
}
; d% |3 ~! F- U) ?& _! {// 这里添加其他任务。。。。。。。。。
- l3 }/ R3 c- r: p, z4 `
) G% C3 i$ K. j现在你就可以根据自己的需要编写任务了。
; D2 z: O; T+ o* Z6 S7 `
) Q' e8 d7 S) `, `2 h$ c4. 主函数：
) p  @  O3 m* u" U. o7 s代 码
5 \2 B3 x& T- b# q" I/**************************************************************************************
1 `- N2 H3 ~. h" u6 A  {% ^" |2 I* FunctionName   : main()
* Description    : 主函数
/ Z6 z# G" `7 U% w9 }# w8 q! N* EntryParameter : None
2 j( h& ?' Z. d# h2 P! z* ReturnValue    : None
3 B: f$ Y/ L" |2 c1 n**************************************************************************************/
int main(void)
{
    InitSys();                  // 初始化
    while (1)
& d0 A$ P7 {, b    {
        TaskProcess();             // 任务处理
" S5 y. l# L, c# k7 z    }
}
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？

: r3 P+ g" w! L0 h1 k- y7 U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。。。。。。。。
; }4 i! X, X- y% }+ j' b* p; {
8 s& u5 x$ ]# u3 j9 y5 m! i$ H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）。

5 l0 Y7 G/ j8 d! y1 t2 _' s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。
. O9 |' c$ x/ y; v% z3 u( ~+ Q
9 Z! m8 o- K( F4 ?$ w代 码
/**************************************************************************************
* FunctionName   : main()
& y: }( F! u+ N# h2 W* Description    : 主函数
* EntryParameter : None
* ReturnValue    : None
**************************************************************************************/
0 b. @" Y+ k( [9 ]1 n0 lint main(void)
{
    OSInit();                // 初始化uCOS-II
    OSTaskCreate((void (*) (void *)) TaskStart,        // 任务指针
                (void   *) 0,            // 参数
/ X& J* W$ I+ b                (OS_STK *) &TaskStartStk[TASK_START_STK_SIZE - 1], // 堆栈指针
1 d0 f$ G0 t7 \6 j2 }) K' I- e                (INT8U   ) TASK_START_PRIO);        // 任务优先级
) n5 l' }$ ?0 I    OSStart();                                       // 启动多任务环境
# `4 l3 r, n0 L
    return (0);
9 h) P, U& m' k! m7 Z: L}
+ l+ x) i8 W) B0 i$ H4 I
' |' T3 J3 B7 R代 码
: R& V3 |, _% b+ U0 {, ?4 r/**************************************************************************************
* FunctionName   : TaskStart()         
% a9 g) F9 U% E9 V/ }. ]& H* Description    : 任务创建，只创建任务，不完成其他工作
9 t  a7 e; m9 I3 {5 s3 w+ W* EntryParameter : None
1 G- W( _9 D( Q+ I8 L7 Y* ReturnValue    : None
**************************************************************************************/
void TaskStart(void* p_arg)
{
    OS_CPU_SysTickInit();                                       // Initialize the SysTick.
#if (OS_TASK_STAT_EN > 0)
9 n) M6 o, b4 n! x, X+ A" c0 I2 x/ T    OSStatInit();                                               // 这东西可以测量CPU使用量
#endif
OSTaskCreate((void (*) (void *)) TaskLed,     // 任务1
& C2 g+ p4 N' _! D9 ^0 U                (void   *) 0,               // 不带参数
                (OS_STK *) &TaskLedStk[TASK_LED_STK_SIZE - 1],  // 堆栈指针
                (INT8U   ) TASK_LED_PRIO);         // 优先级
// Here the task of creating your

    while (1)
    {
        OSTimeDlyHMSM(0, 0, 0, 100);
    }
}
' r. f3 L7 h: T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。

6 C) n1 v$ Q! V

新手入门中。感谢分享。

里面有一个地方，我觉得按照上下文的理解，应该值有错误：
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?
  I$ k9 Y- t. m7 x! K, G5 X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