基于AT89C51芯片的多任務(wù)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

文輝　　余麗萍

【摘 要】文章以單片機(jī)芯片AT89C51為依托，利用高級(jí)編程C語(yǔ)言設(shè)計(jì)出8位單片機(jī)的多任務(wù)處理的方法。介紹了其設(shè)計(jì)的原理，從單任務(wù)入手逐步分析多任務(wù)處理的具體過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)多任務(wù)并發(fā)執(zhí)行的功能。

【關(guān)鍵詞】AT89C51；C語(yǔ)言；多任務(wù)

傳統(tǒng)的單片機(jī)程序一般采用單任務(wù)機(jī)制。所謂"單任務(wù)機(jī)制"是指該系統(tǒng)不能支持多任務(wù)并發(fā)操作，宏觀串行地執(zhí)行一個(gè)任務(wù)。由于程序只能按順序依次執(zhí)行，缺乏靈活性。多任務(wù)機(jī)制則可以宏觀并行（微觀上是串行）地"同時(shí)"執(zhí)行多個(gè)任務(wù)。筆者設(shè)計(jì)的這種多任務(wù)機(jī)制，不需使用匯編，采用常用的C語(yǔ)言編寫，按照所給出的參數(shù)，添加自己的任務(wù)代碼，就可以實(shí)現(xiàn)多任務(wù)的并發(fā)執(zhí)行。

1、單片機(jī)多任務(wù)機(jī)制的工作流程

本文采用美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的 MCS51 系列兼容芯片，在通常的單片 AT89C51應(yīng)用情況下，程序被設(shè)計(jì)成一段無(wú)限循環(huán)的代碼while（1），即構(gòu)成一個(gè)連續(xù)執(zhí)行的單任務(wù)系統(tǒng)。

2、多任務(wù)并發(fā)設(shè)計(jì)

假設(shè)要控制一個(gè)LED燈的閃爍，其實(shí)現(xiàn)過(guò)程為：點(diǎn)亮LED，延時(shí)，關(guān)閉LED，延時(shí)，依次循環(huán)下去。但是，如果需要控制兩個(gè)LED燈的閃爍，一個(gè)是每一秒閃爍一次，另一個(gè)沒(méi)0.5秒閃爍一次，這就需要考慮將處理器的時(shí)間進(jìn)行分割，不同的任務(wù)獲得一定時(shí)間片段來(lái)執(zhí)行程序，當(dāng)這個(gè)時(shí)間片到期了，就中斷轉(zhuǎn)而由另外任務(wù)來(lái)獲得處理器的資源。本文所設(shè)計(jì)的方法為：采用一個(gè)自定義的進(jìn)程控制器（變量stp）將其分成四個(gè)部分。在LEDLight（）函數(shù)中實(shí)現(xiàn)的偽代碼如下。

void LEDLight（vopid）{

switch（stp）

{case 0：亮燈；stp++；break；

case 1：延時(shí)；stp++；break；

case 2：滅燈；stp++；break；

case 3：延時(shí)；stp=0；break；}}

每次進(jìn)入LEDLight這個(gè)函數(shù)只執(zhí)行了其中的一個(gè)小部分。接下來(lái)，對(duì)其中的每個(gè)小部分進(jìn)行改進(jìn)為某個(gè)小的任務(wù)，而每個(gè)小任務(wù)又分成多個(gè)小部分。這樣，就形成了如下圖1所示的多任務(wù)機(jī)制。

圖1 多任務(wù)結(jié)構(gòu)程序流程圖

由于每個(gè)任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間不盡相同，因此引入定時(shí)器來(lái)處理不同的延時(shí)。其工作原理是程序判定任務(wù)的記時(shí)器是否滿足條件而決定任務(wù)是否繼續(xù)執(zhí)行。因此上面的程序就改為：

void LEDLight（void）{

static unsigned int stp=0；

switch（stp）

{case 0：亮燈；stp++；定時(shí)器初始化；break；

case 1：if（定時(shí)器未到）break；stp++；break；

case 2：滅燈；stp++；定時(shí)器初始化；break；

case 3： if（定時(shí)器未到）break；；stp=0；break；}}

定時(shí)器就是用變量做累加或者遞減，當(dāng)所設(shè)定的值自增或自減到了一定數(shù)量后（即消耗掉一定的時(shí)間）則作為一種程序的判定，如果定時(shí)器未到，則轉(zhuǎn)為下一個(gè)任務(wù)執(zhí)行，如果定時(shí)器到了，就開始執(zhí)行本地的任務(wù)。為了使軟件定時(shí)器更精準(zhǔn)，就可以對(duì)硬件定時(shí)器的溢出次數(shù)計(jì)數(shù)。那軟件定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間就是硬件定時(shí)器溢出時(shí)間的整數(shù)倍。因此程序改為：

unsigned char Timer[2]； /*兩個(gè)軟件定時(shí)器*/

void Timere0Irq（void） interrupt 1

{Timer[0]++；Timer[1]++；}

void LEDLight（void）{

static unsigned int stp=0；

switch（stp）

{case 0：亮燈；stp++；Timer [i]=0；break；

case 1：if（Timer[i]

case 2：滅燈；stp++；Timer[i]=0；break；

case 3： if（Timer[i]

3、結(jié)束語(yǔ)

實(shí)現(xiàn)多任務(wù)操作除了本文中所介紹的方法之外還有其他的方法，如ARM開發(fā)常用的?C/OS-II、RTX-51TINY等。但是RTX-51TINY必須采用Keil公司的C51編譯器，?C/OS-II則對(duì)芯片的RAM空間要求比較高，51系列的芯片內(nèi)存空間有限無(wú)法裝入此?C/OS-II系統(tǒng)。

文章所采用的方法其結(jié)構(gòu)清晰，不需使用匯編語(yǔ)言，所用代碼較少，易于理解有效的提高了單片機(jī)處理器的效率。

作者簡(jiǎn)介：

文輝（1979-），男，漢族，江西萍鄉(xiāng)人，江西信息應(yīng)用職業(yè)技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)技術(shù)系網(wǎng)絡(luò)教研室教師，研究方向：嵌入式系統(tǒng)。

余麗萍（1985-），女，漢族，江西進(jìn)賢人，南昌航空大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院06級(jí)信號(hào)與信息處理碩士研究生，研究方向：圖像處理與模式識(shí)別。

參考文獻(xiàn)：

[1] 阿占文等.單片機(jī)多任務(wù)操作的多功能采集卡設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化儀表.2014（1）.

[2]郭天祥.新概念 51 單片機(jī) C 語(yǔ)言教程： 入門、提高、開發(fā)、拓展全攻略[M]. 北京： 電子工業(yè)出版社.2009.

[3] 錢宜平.基于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的多任務(wù)程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào).2014（3）.