2002年初，筆者著手寫一個(gè)ic卡預(yù)付費(fèi)電表的工作程序，該電表使用philips公司的8位51擴(kuò)展型單片機(jī)87lpc764，要求實(shí)現(xiàn)很多功能，包括熄顯示、負(fù)荷計(jì)算與控制、指示閃爍以及電表各種參數(shù)的查詢等，總之，要使用時(shí)間的單元很多。筆者當(dāng)時(shí)使用asm51完成了這個(gè)程序的編寫，完成后的程序量是2kb多一點(diǎn)。后來，由于種種原因，這個(gè)程序并沒有真正使用，只是作了一些改動(dòng)之后用在一個(gè)老化設(shè)備上進(jìn)行計(jì)時(shí)與負(fù)荷計(jì)算。約一年后，筆者又重新改寫了這些代碼。

1 系統(tǒng)的改進(jìn)

可以說，這個(gè)用asm51實(shí)現(xiàn)的代碼是沒有什么組織性可言的，要什么功能就加入什么功能，弄得程序的結(jié)構(gòu)非常松散，其實(shí)這也是導(dǎo)致筆者最終決定重新改寫這些代碼的原因。

大家知道，87lpc764有4kb的flash rom，而筆者的程序量只有2kb多點(diǎn)，因而第一個(gè)想法是改用c語言作為主要的開發(fā)語言，應(yīng)該不至于導(dǎo)致代碼空間不夠用。其次，考慮到需要定時(shí)功能的模塊(或稱任務(wù)，以下統(tǒng)稱任務(wù))較多，有必要對這些任務(wù)進(jìn)行有序的管理。筆者考慮使用時(shí)間片輪詢方式，即給每個(gè)要求時(shí)間管理的任務(wù)以一個(gè)時(shí)間間隔，時(shí)間間隔一到，即運(yùn)行其代碼，達(dá)到合理使用系統(tǒng)定時(shí)器資源的目的。就51系統(tǒng)而言，一般至少一個(gè)定時(shí)器可用來進(jìn)行時(shí)間片的輪詢�；谝陨系南敕�，構(gòu)造了下述數(shù)據(jù)類型。

typedef unsigned char uint8

typedef struct {

void (*proc)(void); //處理程序

uint8 ms_count; //時(shí)間片大小

} _op_;

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義好之后，接著就是實(shí)現(xiàn)代碼，包括三部分，即初始化數(shù)據(jù)、時(shí)間片的刷新與時(shí)間到執(zhí)行。

初始化數(shù)據(jù)。

#define proc_cnt 0x08 //定義過程或任務(wù)數(shù)量

//任務(wù)棧初始化

code _op_ op[proc_cnt]={{ic_check，10}，{disp_loop，100}，

{calc_power，150}，{set_led，2}，…

};

//設(shè)置時(shí)間片初始值

data uint8 time_val[proc_cnt]={10，100，150，2，…};

時(shí)間片刷新。

void time_int1(void) interrupt 3

{ uint8 cnt;

time_counter:=time_unit;

for(cnt=0;cnt

{ time_val[cnt]--;

}

}

任務(wù)的執(zhí)行。

void main(void){

uint8 cnt;

init(); //程序初始化

interrupt_on(); //打開中斷

do{

for(cnt=0;cnt

{ if(!time_val[cnt])

{ time_val[cnt]=op[cnt].ms_count;

op[cnt].proc();

}

}

}while(1);

}

在上面的結(jié)構(gòu)定義中，proc是不能帶參數(shù)的，各任務(wù)之間的通信可以定義一個(gè)參數(shù)內(nèi)存塊，通過一種機(jī)制進(jìn)行數(shù)據(jù)信息交互，如定義一個(gè)全局變量。對于小容量單片機(jī)系統(tǒng)而言，需要這樣做的任務(wù)并不多，總?cè)蝿?wù)量也不會(huì)太多，因而這種協(xié)調(diào)并不太難處理。

也許大家都有這樣的認(rèn)識(shí)，即一個(gè)實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，差不多所有的具體任務(wù)都是有時(shí)間屬性的，即使是不需要定時(shí)的過程或任務(wù)，也不見得要時(shí)時(shí)進(jìn)行查詢與刷新。如ic卡介質(zhì)檢測，保證每秒一次就足夠了。因而，這些任務(wù)也可以列入到這個(gè)結(jié)構(gòu)中來。

在以上的程序代碼中，考慮到單片機(jī)系統(tǒng)的ram限制，不能像一些實(shí)時(shí)os那樣將任務(wù)棧建立在ram中。筆者將任務(wù)棧建立在代碼空間，因而不能在程序運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)地加入任務(wù)，因此要求在程序編譯時(shí)，任務(wù)棧已經(jīng)確定。同時(shí)，定義一組計(jì)數(shù)值旗標(biāo)time_val，記錄程序運(yùn)行時(shí)的時(shí)間量，并在一個(gè)定時(shí)器中斷中對其進(jìn)行刷新。改變時(shí)間片刷新中斷過程語句time_counter:=time_unit;中的time_unit，可以改變系統(tǒng)時(shí)間片的刷新粒度，一般這個(gè)值由系統(tǒng)的最小時(shí)間度量值確定。

同時(shí)，由任務(wù)的執(zhí)行流程可知，此種系統(tǒng)構(gòu)造并沒有改變其前/后臺(tái)系統(tǒng)的性質(zhì)，只是對后臺(tái)邏輯操作序列進(jìn)行了有效管理。同時(shí)，如果將任務(wù)執(zhí)行流程進(jìn)行一些更改，并保證時(shí)間片小的任務(wù)前置，如下述程序。

do{

for(cnt=0;cnt

if(!time_val[cnt]){

time_val[cnt]=op[cnt].ms_count;

op[cnt].proc();

break; //執(zhí)行完成后，重新進(jìn)行優(yōu)先調(diào)度

}

}

}while(1);

則系統(tǒng)變?yōu)橐粋�(gè)以執(zhí)行頻率為優(yōu)先級的任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)。當(dāng)然，設(shè)置此種方式得非常小心，并要注意時(shí)間片的分配，如果時(shí)間片過小，則可能導(dǎo)致執(zhí)行頻率較低的任務(wù)難以被執(zhí)行；而如果存在兩個(gè)同樣的時(shí)間片，則更加危險(xiǎn)，可能導(dǎo)致第二個(gè)具有相同時(shí)間片的任務(wù)不被執(zhí)行，因而，時(shí)間片的分配要合理，并保證其唯一性。

2 性能分析與任務(wù)拆分

以上兩種任務(wù)管理方式，前一種按任務(wù)棧的順序與時(shí)間片的大小依次進(jìn)行調(diào)度，暫且稱其為流水作業(yè)調(diào)度；而后一種，且稱其為頻率優(yōu)先調(diào)度。兩種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)。流水作業(yè)調(diào)度