侃侃单片机的裸奔程序的框架(经典)

任何对时间要求苛刻的需求都是我们的敌人，

在必要的时候我们只有增加 硬件成本来消灭它；

比如你要

8

个数码 管来显示，我们在没有相关的硬件支持的时候必须用

MCU

以动 态扫描的

方式来使其工作良好；而动态扫描将或多或少的阻止了

MCU

处理其他的事情。在

MCU

负< /p>

担很重的场合，我会选择选用一个类似

max8279

ic

来解决这个困扰；

然而庆幸的是，有着许多不是对时间要求苛刻的事情：

< /p>

例如键盘的扫描，

人们敲击键盘的速率是有限的，

我们无需实时扫描着键盘，

甚至可以每隔

几十

ms

才去扫描一下；然而这个几十

ms

的间隔，我们的

MCU

还可以完成许多的事情；

单片机虽然是裸机奔跑，

但是往往现 实的需要决定了我们必须跑出操作系统的姿态

——

多任

务程序；

比如一个常用的情况有

4

个任务：

1

键盘扫描；

2

led

数码管显示；

3

串口数据需要接受和处理

;

4

串口需要发送数据；

如何来构架这个单片机的程序将是我们的重点；

读书时代的我会把键盘扫描用查询的方式放在主循环中，

而串口接收数据用中断，

在中断服

务函数中 组成相应的帧格式后置位相应的标志位，

在主函数的循环中进行数据的处理，

发送数据以及

led

的显示也放在主循环中；

这样整个 程序就以标志变量的通信方式，相互配合的在主循环和后台中断中执行；

然而必须指出其不妥之处：

每个任务 的时间片可能过长，

这将导致程序的实时性能差。

如果以这样的 方式在多加几个任

务，

使得一个循环的时间过长，

可能键盘扫描将很不灵敏。

所以若要建立一个良好的通用编

< br>程模型，

我们必须想办法，

消去每个任务中费时间的部分 以及把每个任务再次分解；

下面来

细谈每个任务的具体措施：< /p>

1

键盘扫描

键盘扫描是单片机的常用函数，

以下指出常用的键盘扫描程序中 ，

严重阻碍系统实时性能的

地方；

< /p>

众所周知，一个键按下之后的波形是这样的（假定低有效）

：

在有键按下后，

数据线上的信号出现一段 时间的抖动，

然后为低，然后当按键释放时，

信号

抖动一段时间后变高。

当然，

在数据线为低或者为高 的过程中，

都有可能出现一些很窄的干

扰信号。

unsigned char kbscan(void)

{

unsigned char sccode,recode;

P2=0xf8;

if ((P2&0xf8)!=0xf8)

{

delay(100);

//

延时

20ms

去抖

--------

这里太费时了，很糟糕

if((P2&0xf8)!=0xf8)

{

sccode=0xfe;

while((sccode&0x08)!=0)

{

P2=sccode;

if ((P2&0xf8)!=0xf8)

break;

sccode=(sccode<<1)|0x01;

}

recode=(P2&0xf8)|0x0f;

return(sccode&recode);

}

}

return (KEY_NONE);

}

键盘扫描是需要软件去抖的，这 没有争议，然而该函数中用软件延时来去抖（

ms

级别的延

时）

，这是一个维持系统实时性能的一个大忌讳；

< br>

一般还有一个判断按键释放的代码：

While( kbscan() != KEY_NONE)

; //

死循环等待

这样很糟糕，

如果把键盘按下一直不放，

这将导致整个 系统其它的任务也不能执行，

这将是

个很严重的

bug

。

有人会这样进行处理：

While(kbsan() != KEY_NONE )

{

Delay(10);

If(Num++ > 10)

Break;

}

即在一定得 时间内，

如果键盘一直按下，

将作为有效键处理。

这样虽然不导致整个系统其它

任务不能运行，但也很大程度上，削弱了系统的 实时性能，因为他用了延时函数；

我们用两种有效的方法来解决此问题：

1

在按键功能比较简单的情况下，我们仍然用上面的

kbscan()

函数进行扫描，只是把其中去

抖用的软件延时去了，

把去抖以及判断按键的释放用一个函数来处理，

< br>它不用软件延时，

而

是用定时器的计时（用一般的计时也 行）来完成；代码如下

void ClearKeyFlag(void)

{

KeyDebounceFlg = 0;

KeyReleaseFlg

= 0;

}

void ScanKey(void)

{

++KeyDebo unceCnt;//

去抖计时（这个计时也可以放在后台定时器计时函数中处理）

KeyCode = kbscan();

if (KeyCode != KEY_NONE)

{

if (KeyDebounceFlg)//

进入去抖状态的标志位

{

if (KeyDebounceCnt > DEBOUNCE_TIME)//

大于了去抖规定的时间

{

if (KeyCode == KeyOldCode)//

按键依然存在，则返回键值

{

KeyDebounceFlg = 0;

KeyReleaseFlg

= 1;//

释放标志

return;

//Here exit with keycode

}

ClearKeyFlag();

//KeyCode != KeyOldCode

，只是抖动而已

}

}else{

if (KeyReleaseFlg == 0)

{

KeyOldCode

= KeyCode;

KeyDebounceFlg = 1;

KeyDebounceCnt = 0;

}else{

if (KeyCode != KeyOldCode)

ClearKeyFlag();

}

}

}else{

ClearKeyFlag();//

没有按键则清零标志

}

KeyCode = KEY_NONE;

}

在按键情况较复杂的情况，

如有长按 键，

组合键，

连键等一些复杂功能的按键时候，

我们跟

倾向于用

状态机来实现键盘的扫描

；

//avr

单片机

中

4 *3

扫描状态机实现

char read_keyboard_FUN2()

{

static char key_state = 0, key_value, key_line,key_time;

char key_return = No_key,i;

switch (key_state)

{

case 0: //

最初的状态，进行

3*4

的键盘扫描

key_line = 0b00001000;

for (i=1; i<=4; i++) //

扫描键盘

{

PORTD = ~key_line; //

输出行线电平

PORTD = ~key_line; //

必须送

2

次！

！< /p>

！

（注

1

）

key_value = Key_mask & PIND; //

读列电平

if (key_value == Key_mask)

key_line <<= 1; //

没有按键，继续扫描

else

{

key_state++; //

有按键，停止扫描

break; //

转消抖确认状态

}

}

break;

case 1: //

此状态来判断按键是不是抖动引起的

if (key_value == (Key_mask & PIND)) //

再次读列电平，

{

key_state++; //

转入等待按键释放状态

key_time=0;

}

else

key_state--; //

< br>两次列电平不同返回状态

0

，

（ 消抖处理）

break;

case 2: //

等待按键释放状态

PORTD = 0b00000111; //

行线全部输出低电平

PORTD = 0b00000111; //

重复送一次

if ( (Key_mask & PIND) == Key_mask)