基于时间片的多任务实现

前言：

     最近朋友问我一个单片机问题，他写了一个单片机程序实现了两组LED灯的闪烁，他说着两组LED灯的闪烁有先后顺序，他问我能不能设计一个程序，让着两组LED灯的独立闪烁。我当时想了想，用两个定时器可以实现它这个功能。但是由于我做硬件比较少，觉得配置定时器太麻烦，就在技术群里咨询了一下，以杭州的大神（网名：迷你强）给了建议：用时间片来实现多任务，并举了个详细的例子。于是今天（2016年12月13日）我借了个STM32F103ZET的板子设计并验证了时间片是可行的多任务方案。废话好多，下面进入正题。先讲讲时间片的概念吧

    以下这段来自百度：时间片即CPU分配给各个程序的时间，每个线程被分配一个时间段，称作它的时间片，即该进程允许运行的时间，使各个程序从表面上看是同时进行的。如果在时间片结束时进程还在运行，则CPU将被剥夺并分配给另一个进程。如果进程在时间片结束前阻塞或结束，则CPU当即进行切换。而不会造成CPU资源浪费。在宏观上：我们可以同时打开多个应用程序，每个程序并行不悖，同时运行。但在微观上：由于只有一个CPU，一次只能处理程序要求的一部分，如何处理公平，一种方法就是引入时间片，每个程序轮流执行。OK，不懂可以先往下看。

    1.首先，定义一个表示的任务的结构体：

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1. typedef struct _Task_Struct  
2. {  
3.    u8 isRun;        //表示任务是否在运行  
4.    u16 TimerSlice;   //·分配给任务的时间片  
5.    u16 SliceNumber;   //时间片的个数，在TimerSlice为0时，将其赋值给TimerSlice重新计数  
6.    void (*TaskPointer)(void* parameter);   //任务的函数指针  
7. }Task_Struct,*Task_Struct_Pointer;                       

      2.然后定义要执行的任务，即函数，这里简单起见，定义了四个task：

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1. void task1(void* parameter)  
2. {  
3.      printf("LED is blinking.\r\n");  
4. }  
5.   
6.   
7. void task2(void* parameter)  
8. {  
9.     printf("LCD is Running.\r\n");  
10. }  
11.   
12.   
13. void task3(void* parameter)  
14. {  
15.     printf("A file is downloading.\r\n");  
16. }  
17.   
18.   
19. void task4(void* parameter)  
20. {  
21.    printf("A key is pressing.\r\n");  
22. }    
23.       

   3.定义任务数组，并初始化，用于保存任务的信息：

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1. Task_Struct tasks[] =   
2. {  
3.    {0,200,200,task1},  //用各个任务的函数名初始化  
4.    {0,60,60,task2},  
5.    {0,100,100,task3},  
6.    {0,10,10,task4}  
7. };       

  

    4.保存所有执行的任务数量：        

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1. u32 task_count = sizeof(tasks) / sizeof(Task_Struct);  

   5.随便初始化一个定时器，我这里用了定时器3：

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1. #define IN  
2. #define OUT  

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1. void Timer3_Init(IN u16 period,IN u16 prescaler)  
2. {  
3.     TIM_TimeBaseInitTypeDef* TIM_TimeBaseInitStruct;  
4.     NVIC_InitTypeDef* NVIC_InitStructure;  
5.   
6.     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);  
7.   
8.     TIM_TimeBaseInitStruct->TIM_Prescaler = prescaler;//定时器的预分频系数  
9.     TIM_TimeBaseInitStruct->TIM_Period = period;//定时器的计数值  
10.     TIM_TimeBaseInitStruct->TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;  
11.     TIM_TimeBaseInitStruct->TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  
12.     TIM_TimeBaseInit(TIM3,TIM_TimeBaseInitStruct);  
13.     TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE); //允许更新中断  
14.   
15.     NVIC_InitStructure->NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;  
16.     NVIC_InitStructure->NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;  
17.     NVIC_InitStructure->NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;//抢占优先级  
18.     NVIC_InitStructure->NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;  
19.     NVIC_Init(NVIC_InitStructure); //中断初始化  
20.   
21.     TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);//使能定时器  
22.   
23. }  

   6.定时器中断：

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1. void TIM3_IRQHandler(void)//TIMER3中断  
2.   
3.    u8 i = 0;  
4.    if (RESET != TIM_GetITStatus(TIM3,TIM_IT_Update))//检查TIM3更新中断发生与否  
5.    {  
6.        TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_Update);  
7.        for (i=0; i < task_count; ++i) //遍历任务数组  
8.        {  
9.            if (tasks[i].TimerSlice)  //判断时间片是否到了  
10.            {  
11.                 --tasks[i].TimerSlice;  
12.                 if (0 == tasks[i].TimerSlice) //时间片到了  
13.                 {  
14.                      tasks[i].isRun = 0x01;//置位  表示任务可以执行  
15.                      tasks[i].TimerSlice = tasks[i].SliceNumber; //重新加载时间片值，为下次做准备  
16.                  }  
17.            }  
18.        }  
19.     }  

       在定时器中断中对任务结构体的TimerSlice递减，定时器没中断一次TimerSlice减一。当TimerSlice减到0时，将任务结构体的isRun置位，表示任务可执行，该标志在Task_Process函数中会用到。

   7.任务调度函数：

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1. void Task_Process()  
2.   
3.     u8 i = 0;  
4.     for (i=0; i < task_count; ++i) //遍历任务数组  
5.     {  
6.         if (tasks[i].isRun) //若任务可执行，则执行任务  
7.         {  
8.             tasks[i].TaskPointer(NULL);  
9.             tasks[i].isRun = 0;//将标志位清零  
10.         }  
11.     }  
12.     

     8.在main函数中调用Task_Proccess函数即可，

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1. int main(void)  
2. {  
3.        u8 t = 0;  
4.        SystemInit();  
5.        delay_init();  
6.        NVIC_Configuration();  
7.        uart_init(9600);  
8.        Timer3_Init(7999,7199);  
9.        while (1)  
10.        {  
11.           Task_Process();  
12.        }  
13.       return 0;  
14. }