嵌入式设计中,如何选择软件底层开发框架?

嵌入式资讯精选 2020-11-30 00:00

转自 | 羽林君


在底层代码编写中,初始的框架设计总会面临选择,针对实际的硬件使用环境,大家对于使用的软件框架有很多选择,今天我简单描述一些比较常用的架构,让大家能够理解并选择合适的架构。


总述

1. 简单的顺序执行程序:这类写法是大多数人使用的方法,不需用思考程序的具体架构,直接按照执行顺序编写应用程序即可。


2.前后台执行程序:在顺序执行的情况上增添中断前台处理机制,配置顺序执行的后台大循环程序,组合成可以实时响应的程序。

3. 时间片轮循法:在前后台的执行架构上,通过计数器进一步规划程序,定时执行特定的片段。

4. 实时操作系统:实时操作系统又叫RTOS,实时性,RTOS的内核负责管理所有的任务,内核决定了运行哪个任务,何时停止当前任务切换到其  他任务,这个是内核的多任务管理能力。多任务 管理给人的感觉就好像芯片有多个CPU,多任务管理实现了CPU资源的最大化利用,多任务管理有助于实现程序的模块化开发,能够实现复杂的实时应用。

除了实时性,还有可剥夺内核,顾名思义就是可以剥夺其他任务的CPU使用权,它总是运行就绪任务中的优先级最高的那个任务。

1.简单的顺序执行程序






    这种应用程序比较简单,一般作为初阶简单使用,实时性以及要求不太高的情况下,可以使用。程序的设计比较简单,思路比较清晰。但是主循环的逻辑比较复杂的时候,如果没有完整的流程图指导,其他人很难看懂程序运行逻辑。



下面写一个顺序执行的程序模型

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


2.前后台执行程序





    这种程序特点是,后台大循环中一直执行默认的程序,中断服务程序(ISR)产生相应中断标记,主程序运行与中断标记相关联的任务程序。一般实现有如下思路:

    通过设置标志变量,然后在前台响应中断的时候进行对标志变量的置位或者复位,实现事件的信号获取,再在后台主循环进行中断所对应事物或者数据的处理,将程序流程转移到主程序。

前后台执行的程序

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.时间片轮循架构




时间片轮循法,大家看到它的时候,一般会将它与操作系统进行比较。不是说操作系统包含这种方法,而是在前后台程序中配合时间管理形成时间片轮循架构。


这种架构已经最大限度接近RTOS,时间管理,中断管理,任务管理,已经都有了,只不过RTOS会对内核进行更深入的修改,有针对delay延时的线程切换,抢占式任务切换这些更为复杂一些的功能等。



时间片轮循程序


时间片管理主要是通过对定时多处复用,在定时器计数,定时进行标志位的变化,继而主程序对标志真假的判断,实现不同时间不同任务状态执行。

因为此架构代码比较好,我适当进行详细描述。


step

1:初始化相应的定时器:注意设置定时器的间隔频率,可以按照芯片的性能设置。例如,设置定时中断为1ms,也可以设置为10ms,轮循架构中的定时器部分与操作系统的定时器部分具有一样的功能,中断过于频繁,影响主程的序执行效率;中断间隔过长,实时响应效果差。


2:针对定时器运行的任务设置一个函数结构体标志,用来在定时程序进行时间计数以及标志操作。

#define TaskTAB_NUM  6 //任务数量__packed typedef struct{  u8 flag;  //定时标志  u32 numcount;//按照定时中断进行计数  u32 target;  //设置的定时目标数值  int(*fun)(void);//设置定时执行的目标任务函数}TaskTimTypeDef


step

    3:建立一个任务表,通过结构体表的设置,确定任务执行的时间表。

在定义变量时,我们已经初始化了值,这些值的初始化,非常重要,跟具体的执行时间优先级等都有关系,这个需要自己掌握。


/*MdmSendTimTab任务函数默认周期,单位5ms,TIM7*/static TaskTimTypeDef TaskTimTab[TaskTAB_NUM] ={  {1030000,      *Task00},          //Task00 3000数值是设置的定时目标值,如果觉得反应过慢,可以将此值设置小 {1, 0, 3000, *Task01}, //Task01  {10300,        *Task02},          //Task02 {1, 0, 30, *Task03}, //Task03 {1, 0, 3, *Task04}, //Task04  {100xFFFFFFFF, *Task05},          //Task05    //可以按照TaskTAB_NUM数量添加任务};int Task00(void)//按照结构体的函数模板(int(*fun)(void);)写任务函数{...}//假设执行按键操作int Task01(void){...}//假设执行USART发送任务int Task02(void){...}//假设执行CAN通讯int Task03(void){...}//假设执行继电器控制int Task04(void){...}//假设执行网络解析int Task06(void){...}//假设执行空


step

    4:定时中断服务函数,按照我们需要的时间以及标志操作进行计时。


 //定时中断服务函数 void TimerInterrupt(void) {    for(char i=0; i<TaskTAB_NUM; i++) { if(TaskTimTab[i].flag == 1)      {        (TaskTimTab[i].numcount< TaskTimTab[i].target)//比较目前定时计数与目标时间 (TaskTimTab[i].numcount++):(TaskTimTab[i].flag = 0); } } }


step

    5:主函数进行任务函数执行。


int main(void) {  InitSys(); // 初始化  while (1)  {      for(char i=0; i<TaskTAB_NUM; i++)//// 任务处理          { if(TaskTimTab[i].flag == 0) { if(TaskTimTab.flag == 0)          { TaskTimTab[i].flag = 1; TaskTimTab[i].numcount= 0;            TaskTimTab[i].fun(); }      }  } 


4.操作系统RTOS




    嵌入式操作系统是更加优化的执行框架,针对多任务,功能复杂,扩展性要求强项目的代码有非常好的使用。RTOS是针对不同处理器优化设计的高效率实时多任务内核,RTOS可以面对几十个系列的嵌入式处理器MPUMCUDSP、SOC等提供类同的API接口,这是RTOS基于设备独立的应用程序开发基础。因此,基于RTOS的C语言程序具有极大的可移植性。目前针对微嵌入式或者单片机的操作系统有VxWorksUCOS、Free RTOS、国产的RTT,这些操作系统大同小异,基本的功能都类似:任务管理、任务间同步和通信、内存管理、实时时钟服务、中断管理服务

(图片来源博客)



RTOS在时间轮循的架构上继续增加了任务挂起以及恢复,阻塞切换线程等,属于功能累加,进一步的优化。由于本次不是对RTOS的讲解,本人学习应用有UCOS、RTT、Free RTOS几个操作系统,因为篇幅有限,时间有限,我抽时间再进行详细的RTOS系统架构学习等的介绍


目前RTOS系统有很多,很多项目都倾向于使用RTOS,但是通过几种架构的分析明白不同的项目需要不同的架构,并不是所有项目都需要,也都适合使用RTOS,例如项目中各个任务耦合性过大,如果用RTOS需要很多的任务同步,甚至都无法进行线程的规划。这样就完全失去RTOS意义,此时用某些裸机的架构反而更合适。


1.虚拟圆桌会议Part 1——嵌入式系统信息安全

2.华为5G的秘密原来掌握在一个土耳其人的手中?!

3.半导体最新排名出炉,英伟达实现50%增长!

4.【MCU】一种"灵活且省资源"的IAP升级方案

5.RISC-V为什么会成为热点?

6.适合开发人员看的鸿蒙OS介绍~

免责声明:本文系网络转载,版权归原作者所有。如涉及作品版权问题,请与我们联系,我们将根据您提供的版权证明材料确认版权并支付稿酬或者删除内容。

嵌入式资讯精选 掌握最鲜资讯,尽领行业新风
评论
  •         温度传感器的精度受哪些因素影响,要先看所用的温度传感器输出哪种信号,不同信号输出的温度传感器影响精度的因素也不同。        现在常用的温度传感器输出信号有以下几种:电阻信号、电流信号、电压信号、数字信号等。以输出电阻信号的温度传感器为例,还细分为正温度系数温度传感器和负温度系数温度传感器,常用的铂电阻PT100/1000温度传感器就是正温度系数,就是说随着温度的升高,输出的电阻值会增大。对于输出
    锦正茂科技 2024-12-03 11:50 66浏览
  • 11-29学习笔记11-29学习笔记习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习笔记&记录学习习笔记&记学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记
    youyeye 2024-12-02 23:58 51浏览
  • 当前,智能汽车产业迎来重大变局,随着人工智能、5G、大数据等新一代信息技术的迅猛发展,智能网联汽车正呈现强劲发展势头。11月26日,在2024紫光展锐全球合作伙伴大会汽车电子生态论坛上,紫光展锐与上汽海外出行联合发布搭载紫光展锐A7870的上汽海外MG量产车型,并发布A7710系列UWB数字钥匙解决方案平台,可应用于数字钥匙、活体检测、脚踢雷达、自动泊车等多种智能汽车场景。 联合发布量产车型,推动汽车智能化出海紫光展锐与上汽海外出行达成战略合作,联合发布搭载紫光展锐A7870的量产车型
    紫光展锐 2024-12-03 11:38 65浏览
  • 戴上XR眼镜去“追龙”是种什么体验?2024年11月30日,由上海自然博物馆(上海科技馆分馆)与三湘印象联合出品、三湘印象旗下观印象艺术发展有限公司(下简称“观印象”)承制的《又见恐龙》XR嘉年华在上海自然博物馆重磅开幕。该体验项目将于12月1日正式对公众开放,持续至2025年3月30日。双向奔赴,恐龙IP撞上元宇宙不久前,上海市经济和信息化委员会等部门联合印发了《上海市超高清视听产业发展行动方案》,特别提到“支持博物馆、主题乐园等场所推动超高清视听技术应用,丰富线下文旅消费体验”。作为上海自然
    电子与消费 2024-11-30 22:03 86浏览
  • RDDI-DAP错误通常与调试接口相关,特别是在使用CMSIS-DAP协议进行嵌入式系统开发时。以下是一些可能的原因和解决方法: 1. 硬件连接问题:     检查调试器(如ST-Link)与目标板之间的连接是否牢固。     确保所有必要的引脚都已正确连接,没有松动或短路。 2. 电源问题:     确保目标板和调试器都有足够的电源供应。     检查电源电压是否符合目标板的规格要求。 3. 固件问题: &n
    丙丁先生 2024-12-01 17:37 83浏览
  • 概述 说明(三)探讨的是比较器一般带有滞回(Hysteresis)功能,为了解决输入信号转换速率不够的问题。前文还提到,即便使能滞回(Hysteresis)功能,还是无法解决SiPM读出测试系统需要解决的问题。本文在说明(三)的基础上,继续探讨为SiPM读出测试系统寻求合适的模拟脉冲检出方案。前四代SiPM使用的高速比较器指标缺陷 由于前端模拟信号属于典型的指数脉冲,所以下降沿转换速率(Slew Rate)过慢,导致比较器检出出现不必要的问题。尽管比较器可以使能滞回(Hysteresis)模块功
    coyoo 2024-12-03 12:20 70浏览
  • 作为优秀工程师的你,已身经百战、阅板无数!请先醒醒,新的项目来了,这是一个既要、又要、还要的产品需求,ARM核心板中一个处理器怎么能实现这么丰富的外围接口?踌躇之际,你偶阅此文。于是,“潘多拉”的魔盒打开了!没错,USB资源就是你打开新世界得钥匙,它能做哪些扩展呢?1.1  USB扩网口通用ARM处理器大多带两路网口,如果项目中有多路网路接口的需求,一般会选择在主板外部加交换机/路由器。当然,出于成本考虑,也可以将Switch芯片集成到ARM核心板或底板上,如KSZ9897、
    万象奥科 2024-12-03 10:24 37浏览
  • 遇到部分串口工具不支持1500000波特率,这时候就需要进行修改,本文以触觉智能RK3562开发板修改系统波特率为115200为例,介绍瑞芯微方案主板Linux修改系统串口波特率教程。温馨提示:瑞芯微方案主板/开发板串口波特率只支持115200或1500000。修改Loader打印波特率查看对应芯片的MINIALL.ini确定要修改的bin文件#查看对应芯片的MINIALL.ini cat rkbin/RKBOOT/RK3562MINIALL.ini修改uart baudrate参数修改以下目
    Industio_触觉智能 2024-12-03 11:28 41浏览
  • 光伏逆变器是一种高效的能量转换设备,它能够将光伏太阳能板(PV)产生的不稳定的直流电压转换成与市电频率同步的交流电。这种转换后的电能不仅可以回馈至商用输电网络,还能供独立电网系统使用。光伏逆变器在商业光伏储能电站和家庭独立储能系统等应用领域中得到了广泛的应用。光耦合器,以其高速信号传输、出色的共模抑制比以及单向信号传输和光电隔离的特性,在光伏逆变器中扮演着至关重要的角色。它确保了系统的安全隔离、干扰的有效隔离以及通信信号的精准传输。光耦合器的使用不仅提高了系统的稳定性和安全性,而且由于其低功耗的
    晶台光耦 2024-12-02 10:40 102浏览
  • 最近几年,新能源汽车愈发受到消费者的青睐,其销量也是一路走高。据中汽协公布的数据显示,2024年10月,新能源汽车产销分别完成146.3万辆和143万辆,同比分别增长48%和49.6%。而结合各家新能源车企所公布的销量数据来看,比亚迪再度夺得了销冠宝座,其10月新能源汽车销量达到了502657辆,同比增长66.53%。众所周知,比亚迪是新能源汽车领域的重要参与者,其一举一动向来为外界所关注。日前,比亚迪汽车旗下品牌方程豹汽车推出了新车方程豹豹8,该款车型一上市就迅速吸引了消费者的目光,成为SUV
    刘旷 2024-12-02 09:32 98浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦