單片機應用廣泛，內部資源搭配豐富。雖然豐儉由人，但是在單片機選型的時候，我們往往會選擇性價比相對較高的。選定了單片機，程序設計工作量也不小。如何方便快捷的移植、開發調試以及維護，可以實現是程序設計人員追求的縮短設計周期的目標。

1   框架分析

跑系統的單片機可以更有效支持多任務，完成更加復雜的任務，但需要更大的存儲空間用于系統程序和用戶程序；裸跑的單片機只能進行單任務，對存儲空間需求較低。在這里主要研究一種多任務程序框架設計，讓裸奔的單片機跑出操作系統的感覺，單片機雖然是裸機奔跑，但是往往現實的需要決定了我們必須跑出操作系統的姿態——多任務程序。

系統實現多任務，最重要的特點是分時和消息傳遞與處理。引用一個網友的總結：stateMachine +timerTick + queue。

queue，在設計框架時需要設計一個消息隊列貫穿整個系統，把這個隊列機制做成通用模塊，在不同的程序執行模塊中調用。消息隊列用于緩沖事件，事件不知道什么時候會到來，也不能保證來了就能迅速得到處理，使用消息隊列，可以保證每個事件都能處理到。消息通常分為兩種類型：①外部事件收集，然后存儲到隊列，如按鍵、IO 中斷、時鐘任務等硬件發出；②在任務處理過程中，一個任務觸發新的任務，例如在藍牙遙控器中，接收解析串口數據的任務中發出按鍵消息。timerTick，系統的時鐘基準。用一個定時器來建立通用定時器任務，管理不同任務相關的多個定時器，在定時到達時，由定時器任務發出消息。

stateMachine，任務收到消息后，根據當前狀態決定如何處理消息。

2   框架設計

我們以包含按鍵開關一個定時1 s 的LED 燈閃爍為例，示例包含框架的全部內容。

圖1是程序流程圖。

圖1 程序流程

首先是消息隊列、時鐘任務、消息的定義：

其次是從頂層主程序設計開始，再到各功能模塊的設計：

1）頂層主程序設計，系統開始進行硬件初始化、任務初始化、時鐘初始化；然后在1 個循環中不停地進行循環事件收集、時間事件收集和處理、消息隊列時間處理。

2）在時鐘基準的設置上，建立1 個1 ms 的定時器，在定時器中斷里判斷開啟的定時任務是否發生，滿足條件設置定時標志，同時關閉此項定時任務。

3）循環事件收集：在循環中判斷是否有按鍵按下，如有按鍵按下，發送按鍵消息。

4）時間事件收集：判斷定時服務里設置的定時標志做相關的時間事件處理。

5）消息隊列處理：判斷消息隊列是否為空，當不為空時進行消息處理。

3   任務添加

如何根據實際應用的需要在主體結構中加入新的任務，如下以串口通信為例。

1）添加消息定義：在消息定義enumEventList 里面加入串口功能定義。

2）添加消息收集程序：在串口中斷里接收數據，并把數據寫到串口數據緩沖器，在循環事件收集里面進行串口數據分析，根據收到的數據完整性和協議分析，發出串口功能的消息到消息隊列。

3）添加消息處理程序：在消息隊列處理里面加入串口功能對應的處理功能。

4   結束語

整體看來我們的程序框架就成了通用的模板了，根據自己選定的MCU，選個定時器，再添加自己的事件收集、事件處理以及時間任務即可，非常靈活方便實用。

參考文獻：

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[4] 郭天祥.新概念51單片機C語言教程:入門、提高、開發、拓展全攻略.北京:電子工業出版社,2009.

[5] 徐愛鈞.Keil C51單片機高級語言應用編程技術.北京:電子工業出版社,2015.

（本文來源于《電子產品世界》雜志2021年10月期）