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前言

前不久，我有位做測試的朋友轉去做開發的工作，面試遇到了一個問題，他沒明白，打電話問了我。題目大概就是：

在單片機裸機開發時，單片機要處理多個任務，此時你的程序框架是怎樣的呢？

這其實是個經典面試問題，我以前面試也被問過。

答案一：輪詢系統

代碼結構如：

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intmain(void)

{
init_something();

while(1)
{
do_something1();
do_something2();
do_something3();
}
}

這種結構大概是我們初學單片機的時候的代碼結構。在沒有外部事件驅動時，可以較好使用。

只答出了這種情況，印象分估計會比較低，多半涼涼。

答案二：前后臺系統

代碼結構如（該代碼來自《RT-Thread內核實現與應用開發實踐指南》）：

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intflag1=0;

intflag2=0;
intflag3=0;

intmain(void)
{
/*硬件相關初始化*/
HardWareInit();

/*無限循環*/
for(;;){
if(flag1){
/*處理事情1*/
DoSomething1();
}

if(flag2){
/*處理事情2*/
DoSomethingg2();
}

if(flag3){
/*處理事情3*/
DoSomethingg3();
}
}
}

voidISR1(void)
{
/*置位標志位*/
flag1=1;
/*如果事件處理時間很短，則在中斷里面處理
如果事件處理時間比較長，在回到后臺處理*/
DoSomething1();
}

voidISR2(void)
{
/*置位標志位*/
flag2=2;

/*如果事件處理時間很短，則在中斷里面處理
如果事件處理時間比較長，在回到后臺處理*/
DoSomething2();
}

voidISR3(void)
{
/*置位標志位*/
flag3=1;
/*如果事件處理時間很短，則在中斷里面處理
如果事件處理時間比較長，在回到后臺處理*/
DoSomething3();
}

此處，中斷稱為前臺，main中的while循環稱為后臺。相比于循環系統，這種方式相對可以提高外部事件的實時響應能力。

可以回答出這種情況，印象分大概一半以上，會再細問。

答案三：升級版前后臺系統（軟件定時器法）

以前，學C語言時，常常聽到有人說：指針是C語言的靈魂，沒學會指針就是沒學會C語言。。

后來，學單片機時，又聽到有人說：中斷和定時器是單片機的靈魂，沒掌握中斷與定時器就沒學會單片機。。

大佬們都那么說了，那就拿定時器來搞點事情。定時器渾身都是寶，本篇筆記我們來介紹使用定時器（系統滴答定時器或者其它定時器）來做的裸機框架。軟件定時器法也有另一種說法：時間片輪詢法。

可以回答出這種情況，這場面試多半穩了。

下面以STM32單片機為例看看這種方法的使用。

站在巨人的肩膀上

開源項目—— MultiTimer ，項目倉庫地址：

https://github.com/0x1abin/MultiTimer

1、MultiTimer 簡介

MultiTimer 是一個軟件定時器擴展模塊，可無限擴展你所需的定時器任務，取代傳統的標志位判斷方式，更優雅更便捷地管理程序的時間觸發時序。

2、MultiTimer 的demo

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#include"multi_timer.h"

structTimertimer1;
structTimertimer2;

voidtimer1_callback()
{
printf("timer1timeout!
");
}

voidtimer2_callback()
{
printf("timer2timeout!
");
}

intmain()
{
timer_init(&timer1,timer1_callback,1000,1000);//1sloop
timer_start(&timer1);

timer_init(&timer2,timer2_callback,50,0);//50msdelay
timer_start(&timer2);

while(1){

timer_loop();
}
}

voidHAL_SYSTICK_Callback(void)
{
timer_ticks();//1msticks
}

3、MultiTimer 的移植、剖析

想要對MultiTimer 進行深入學習可閱讀項目源碼及如下這篇文章：

第6期 | MultiTimer，一款可無限擴展的軟件定時器

自己動手，豐衣足食

1、代碼模板

準備一個定時器，可以是系統滴答定時器，也可以是TIM定時器，使用這個定時器拓展出多個軟件定時器。

比如我們系統中有三個任務：LED翻轉、溫度采集、溫度顯示。此時我們可以使用一個硬件定時器拓展出3個軟件定時器，定義如下宏定義：

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#defineMAX_TIMER3//最大定時器個數

EXTvolatileunsignedlongg_Timer1[MAX_TIMER];
#defineLedTimerg_Timer1[0]//LED翻轉定時器
#defineGetTemperatureTimerg_Timer1[1]//溫度采集定時器
#defineSendToLcdTimerg_Timer1[2]//溫度顯示定時器

#defineTIMER1_SEC(1)//秒
#defineTIMER1_MIN(TIMER1_SEC*60)//分

在定時器初始化的時候也順便給三個軟件定時器進行初始化操作：

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/********************************************************************************************************

**函數:TIM1_Init,通用定時器1初始化 **------------------------------------------------------------------------------------------------------ **參數: arr：自動重裝值 psc：時鐘預分頻數 **說明:定時器溢出時間計算方法:Tout=((arr+1)*(psc+1))/Ft **返回:void ********************************************************************************************************/ voidTIM1_Init(uint16_tarr,uint16_tpsc) { TIM_TimeBaseInitTypeDefTIM_TimeBaseStructure; NVIC_InitTypeDefNVIC_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1,ENABLE); /*定時器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); /*中斷使能*/ TIM_ITConfig(TIM1,TIM_IT_Update,ENABLE); /*中斷優先級NVIC設置*/ 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); //全局定時器初始化 for(inti=0;i

在定時器中斷中對這些軟件定時器進行定時值做遞減操作：

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/********************************************************************************************************

**函數:TIM1_IRQHandler,定時器1中斷服務程序 **------------------------------------------------------------------------------------------------------ **參數:無 **返回:無 ********************************************************************************************************/ voidTIM1_UP_IRQHandler(void)//TIM1中斷 { uint8i; if(TIM_GetITStatus(TIM1,TIM_IT_Update)!=RESET)//檢查TIM1更新中斷發生與否 { //------------------------------------------------------------------------------- //各種定時間器計時 for(i=0;i

我們在各個定時任務中給這些軟件定時器賦予定時值，這些定時值遞減到0則該任務會被觸發執行，比如：

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voidTask_Led(void)

{
//----------------------------------------------------------------
//等待定時時間
if(LedTimer)return;
LedTimer=1*TIMER1_SEC;
//----------------------------------------------------------------
//LED任務主體
LedToggle();
}

voidTask_GetTemperature(void)
{
//----------------------------------------------------------------
//等待定時時間
if(LedTimer)return;
LedTimer=2*TIMER1_SEC;
//----------------------------------------------------------------
//溫度采集任務主體
GetTemperature();
}

voidTask_SendToLcd(void)
{
//----------------------------------------------------------------
//等待定時時間
if(LedTimer)return;
LedTimer=2*TIMER1_SEC;
//----------------------------------------------------------------
//溫度顯示任務主體
LcdDisplay();
}

如此一來，每過1、2、4秒則分別觸發LED翻轉任務、溫度采集任務、溫度顯示任務。

這里配置的最小定時單位為1秒，當然根據實際需要進行配置（定時器初始化），定時器初始化可以放在系統統一初始化函數里：

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/********************************************************************************************************

**函數:SysInit,系統上電初始化
**------------------------------------------------------------------------------------------------------
**參數:
**說明:
**返回:
********************************************************************************************************/
voidSysInit(void)
{
CpuInit();//配置系統信息函數
SysTickInit();//系統滴答定時器初始化函數
UsartInit(115200);//串口初始化函數，波特率115200
TIM1_Init(2000-1,36000-1);//定時周期1s
LedInit();//Led初始化
TemperatureInit();//溫度傳感器初始化
LcdInit();//LCD初始化
}

此時我們的main函數就可以設計為：

intmain(void)

{
//-----------------------------------------------------------------------------------------------
//上電初始化函數
SysInit();

//-----------------------------------------------------------------------------------------------
//主程序
while(1)
{
//-----------------------------------------------------------------------------------------------
//定時任務
Task_Led();
Task_GetTemperature();
Task_SendToLcd();
}
}

主函數主要是進行系統上電的一些初始化操作，接著是調用各定時任務函數。

本demo使用定時器1來擴展出3個軟件定時器，如果TIM資源不夠用，可以換用系統滴答定時器來做。如：