在底層代碼編寫中，初始的框架設計總會面臨選擇，針對實際的硬件使用環境，大家對于使用的軟件框架有很多選擇，今天我簡單描述一些比較常用的架構，讓大家能夠理解并選擇合適的架構。

總述

1. 簡單的順序執行程序：這類寫法是大多數人使用的方法，不需用思考程序的具體架構，直接按照執行順序編寫應用程序即可。

2.前后臺執行程序：在順序執行的情況上增添中斷前臺處理機制，配置順序執行的后臺大循環程序，組合成可以實時響應的程序。

3. 時間片輪循法：在前后臺的執行架構上，通過計數器進一步規劃程序，定時執行特定的片段。

4. 實時操作系統：實時操作系統又叫RTOS，實時性，RTOS的內核負責管理所有的任務，內核決定了運行哪個任務，何時停止當前任務切換到其 他任務，這個是內核的多任務管理能力。多任務 管理給人的感覺就好像芯片有多個CPU，多任務管理實現了CPU資源的最大化利用，多任務管理有助于實現程序的模塊化開發，能夠實現復雜的實時應用。

除了實時性，還有可剝奪內核，顧名思義就是可以剝奪其他任務的CPU使用權，它總是運行就緒任務中的優先級最高的那個任務。

1.簡單的順序執行程序

這種應用程序比較簡單，一般作為初階簡單使用，實時性以及要求不太高的情況下，可以使用。程序的設計比較簡單，思路比較清晰。但是主循環的邏輯比較復雜的時候，如果沒有完整的流程圖指導，其他人很難看懂程序運行邏輯。

下面寫一個順序執行的程序模型

int main（void） { uint8 TaskValue; InitSys（）; // 初始化 while （1） { TaskValue= GetTaskValue（）; switch （TaskValue） { case x： TaskDispStatus（）; break; 。。. default： break; } } }

2.前后臺執行程序

這種程序特點是，后臺大循環中一直執行默認的程序，中斷服務程序（ISR）產生相應中斷標記，主程序運行與中斷標記相關聯的任務程序。一般實現有如下思路：

通過設置標志變量，然后在前臺響應中斷的時候進行對標志變量的置位或者復位，實現事件的信號獲取，再在后臺主循環進行中斷所對應事物或者數據的處理，將程序流程轉移到主程序。

前后臺執行的程序

void IRQHandler（void）{ if（GetITStatus == 1） { SysFlag = 1; GetITStatus = 0; }}int main（void） { uint8 TaskValue; InitSys（）; // 初始化 while （1） { TaskValue= GetTaskValue（）; switch （TaskValue） { case x： if（SysFlag == 1） { TaskDispStatus（）; SysFlag == 0; } break; 。。. default： break; } } }

3.時間片輪循架構

時間片輪循法，大家看到它的時候，一般會將它與操作系統進行比較。不是說操作系統包含這種方法，而是在前后臺程序中配合時間管理形成時間片輪循架構。

這種架構已經最大限度接近RTOS，時間管理，中斷管理，任務管理，已經都有了，只不過RTOS會對內核進行更深入的修改，有針對delay延時的線程切換，搶占式任務切換這些更為復雜一些的功能等。

時間片輪循程序

時間片管理主要是通過對定時多處復用，在定時器計數，定時進行標志位的變化，繼而主程序對標志真假的判斷，實現不同時間不同任務狀態執行。

因為此架構代碼比較好，我適當進行詳細描述。

step

1：初始化相應的定時器：注意設置定時器的間隔頻率，可以按照芯片的性能設置。例如，設置定時中斷為1ms，也可以設置為10ms，輪循架構中的定時器部分與操作系統的定時器部分具有一樣的功能，中斷過于頻繁，影響主程的序執行效率；中斷間隔過長，實時響應效果差。

2：針對定時器運行的任務設置一個函數結構體標志，用來在定時程序進行時間計數以及標志操作。

#define TaskTAB_NUM 6 //任務數量__packed typedef struct{ u8 flag; //定時標志 u32 numcount;//按照定時中斷進行計數 u32 target; //設置的定時目標數值 int（*fun）（void）;//設置定時執行的目標任務函數}TaskTimTypeDef

step

3：建立一個任務表，通過結構體表的設置，確定任務執行的時間表。

在定義變量時，我們已經初始化了值，這些值的初始化，非常重要，跟具體的執行時間優先級等都有關系，這個需要自己掌握。

/*MdmSendTimTab任務函數默認周期，單位5ms，TIM7*/static TaskTimTypeDef TaskTimTab［TaskTAB_NUM］ ={ {1， 0， 30000， *Task00}， //Task00 3000數值是設置的定時目標值，如果覺得反應過慢，可以將此值設置小 {1， 0， 3000， *Task01}， //Task01 {1， 0， 300， *Task02}， //Task02 {1， 0， 30， *Task03}， //Task03 {1， 0， 3， *Task04}， //Task04 {1， 0， 0xFFFFFFFF， *Task05}， //Task05 //可以按照TaskTAB_NUM數量添加任務};int Task00（void）//按照結構體的函數模板（int（*fun）（void）;）寫任務函數{。。.}//假設執行按鍵操作int Task01（void）{。。.}//假設執行USART發送任務int Task02（void）{。。.}//假設執行CAN通訊int Task03（void）{。。.}//假設執行繼電器控制int Task04（void）{。。.}//假設執行網絡解析int Task06（void）{。。.}//假設執行空

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4：定時中斷服務函數，按照我們需要的時間以及標志操作進行計時。

//定時中斷服務函數 void TimerInterrupt（void） { for（char i=0; i《TaskTAB_NUM; i++） { if（TaskTimTab［i］.flag == 1） { （TaskTimTab［i］.numcount《 TaskTimTab［i］.target）//比較目前定時計數與目標時間 ？（TaskTimTab［i］.numcount++）：（TaskTimTab［i］.flag = 0）; } } }

step

5：主函數進行任務函數執行。

int main（void） { InitSys（）; // 初始化 while （1） { for（char i=0; i《TaskTAB_NUM; i++）//// 任務處理 { if（TaskTimTab［i］.flag == 0） { if（TaskTimTab.flag == 0） { TaskTimTab［i］.flag = 1; TaskTimTab［i］.numcount= 0; TaskTimTab［i］.fun（）; } } } }

4.操作系統RTOS

嵌入式操作系統是更加優化的執行框架，針對多任務，功能復雜，擴展性要求強項目的代碼有非常好的使用。RTOS是針對不同處理器優化設計的高效率實時多任務內核，RTOS可以面對幾十個系列的嵌入式處理器MPU、MCU、DSP、SOC等提供類同的API接口，這是RTOS基于設備獨立的應用程序開發基礎。因此，基于RTOS的C語言程序具有極大的可移植性。目前針對微嵌入式或者單片機的操作系統有VxWorks、UCOS、Free RTOS、國產的RTT，這些操作系統大同小異，基本的功能都類似：任務管理、任務間同步和通信、內存管理、實時時鐘服務、中斷管理服務。

（圖片來源博客）

RTOS在時間輪循的架構上繼續增加了任務掛起以及恢復，阻塞切換線程等，屬于功能累加，進一步的優化。由于本次不是對RTOS的講解，本人學習應用有UCOS、RTT、Free RTOS幾個操作系統，因為篇幅有限，時間有限，我抽時間再進行詳細的RTOS系統架構學習等的介紹。

目前RTOS系統有很多，很多項目都傾向于使用RTOS，但是通過幾種架構的分析明白不同的項目需要不同的架構，并不是所有項目都需要，也都適合使用RTOS，例如項目中各個任務耦合性過大，如果用RTOS需要很多的任務同步，甚至都無法進行線程的規劃。這樣就完全失去RTOS意義，此時用某些裸機的架構反而更合適。

責任編輯：haq