【86.1 定时中断应用的四大关键词。】
本节主要内容有四大个关键词:1ms,互斥量,volatile,switch。
(1)1ms。把定时中断设置为1ms中断一次,几乎是单片机界公认的“标配”。这个1 ms是系统时间的节拍来源,有了1ms“标配”意识,你的程序在不同单片机平台上移植的时候会得心应手运用自如。
(2) 互斥量。“主函数”与“定时中断函数”,本质上是两个独立进程在不断切换并行运行,两个进程之间不断切换,就会涉及到数据的安全保护,数据的安全保护主要是针对多字节的变量,比如int类型(2个字节),long类型(4个字节)。但是单字节的char变量不用额外保护,因为“字节”是变量中的最小单位(在不考虑“位”的情况下),这里的“最小单位不可分”就像“原子是最小单位不可分”一样,因此也有很多前辈把“互斥量”称为“原子锁”。为什么要用互斥量?因为,在多个线程同时访问同一个全局变量的时候,如果双方都是“读操作”,则不会出现问题,但是,如果双方都是“既有写操作也有读操作”的情况下,比如,我在主函数里正在修改(写操作)一个unsigned int类型的变量,unsigned int类型的变量占用2个字节,在更改数据的时候至少需要2条指令,当我刚执行完第1条指令还没来得及执行第2指令的时候,突然来了一个定时中断,并且在定时中断函数里也对这个变量进行了修改(写操作)并且还进行了读取判断操作,这个瞬间就可能给程序带来了隐患。话说回来,互斥量到底有没有必要,其实还是有点争议的,我曾经为这个问题纠结过很久,毕竟,如果不用互斥量,这么微观的隐患到底存不存在,目前很难做一个“让故障重现”的实验去证明,最后,我是本着“宁可信其有不可信其无”的态度,把互斥量应用在了我的工作中。
(3) volatile。volatile是一个前缀的修饰关键词,也是用来保护主函数与中断函数共用的全局变量的,只不过,volatile是针对C编译器的,预防“C编译器在优化代码的时候误伤一些重要的共享数据”,就像预防杀毒软件用力过猛把一些合法软件当作病毒而误杀。加了volatile修饰的全局变量,就能提醒C编译器不要对这类特殊变量擅作主张去优化。
(4) switch。switch是“非阻塞程序框架”的核心语句,在以switch为核心的框架下,进行不同步骤之间的程序跳转,是做大型裸机程序的常态。
【86.2 主函数与定时中断函数的程序框架。】
主函数与定时中断函数之间相互配合,主函数负责做什么,中断函数负责做什么,对于初学者来说可能是一头雾水,但是对于像我这种在单片机界深耕多年即将修炼成精的工程师来说,我心中是有很清晰的模板和套路的,这种模板和套路是经过多年沉淀下来的经验。比如,定时中断函数尽量放一些精简的计时器代码,一般不调用函数,但是“输入IO口的消抖动”(按键扫描)以及“蜂鸣器鸣叫”这两类特殊函数我是喜欢破例放在定时中断函数里调用的。定时中断如何产生时间,这个时间如何跟主函数关联起来,请看下面的框架代码:
volatile unsigned char vGu8TimeFlag=0; //互斥量变量标志
volatile unsigned int vGu16TimeCnt=0; //计时器变量
void main()
{
vGu8TimeFlag=0; //在“写操作”vGu16TimeCnt全局变量之前,互斥量vGu8TimeFlag的“加锁”
vGu16TimeCnt=1000; //全局变量的赋值,就是“写操作”
vGu8TimeFlag=1; //互斥量vGu8TimeFlag的“解锁”。同时也起到“启动计时器”的开关作用
while(1) //主循环
{
if(0==vGu16TimeCnt) //时间变量为0则表示时间到了
{
...在这里执行具体的功能代码
}
}
}
void T0\_time() interrupt 1 //每1ms中断一次的定时中断函数
{
if(1==vGu8TimeFlag&&vGu16TimeCnt>0) //判断vGu8TimeFlag是否等于1,就是互斥量的判断。
{
vGu16TimeCnt--; //“自减一”的操作
}
}
分析:上述代码中,vGu8TimeFlag是一箭双雕,既起到互斥量的作用,也起到了计数器vGu16TimeCnt开始计时的启动开关作用。
【86.3 练习例程。】
现在根据上述程序框架,编写一个LED灯闪烁的程序。
![](https://img.kancloud.cn/0f/49/0f49cc4e7b34f0e8c13dd7e514906c88_214x279.png)
图86.3.1 灌入式驱动8个LED
\#include "REG52.H"
\#define BLINK\_TIME 500 //时间是500ms
sbit P0\_0=P0^0;
volatile unsigned char vGu8TimeFlag=0; //互斥量变量标志
volatile unsigned int vGu16TimeCnt=0; //计时器变量
unsigned char Gu8Step=0; //switch的切换步骤
void main()
{
TMOD=0x01; //设置定时器0为工作方式1
TH0=0xfc; //产生1ms中断的TH0初始值
TL0=0x66; //产生1ms中断的TL0初始值
EA=1; //开总中断
ET0=1; //允许定时0的中断
TR0=1; //启动定时0的中断
while(1) //主循环
{
switch(Gu8Step)
{
case 0:
if(0==vGu16TimeCnt) //时间到
{
P0\_0=0; //LED灯亮
vGu8TimeFlag=0; //互斥量“加锁”
vGu16TimeCnt=BLINK\_TIME; //计时器的写操作。设定计时的长度
vGu8TimeFlag=1; //互斥量“解锁”,同时蕴含了计时器“启动”的动作
Gu8Step=1; //切换到case 1这个步骤
}
break;
case 1:
if(0==vGu16TimeCnt) //时间到
{
P0\_0=1; //LED灯灭。
vGu8TimeFlag=0; //互斥量“加锁”
vGu16TimeCnt=BLINK\_TIME; //计时器的写操作。设定计时的长度
vGu8TimeFlag=1; //互斥量“解锁”,同时蕴含了计时器“启动”的动作
Gu8Step=0; //切换到case 0这个步骤,依次循环
}
break;
}
}
}
void T0\_time() interrupt 1 //定时器0的中断函数,每1ms单片机自动执行一次此函数
{
if(1==vGu8TimeFlag&&vGu16TimeCnt>0) //判断vGu8TimeFlag是否等于1,就是互斥量的判断
{
vGu16TimeCnt--; //“自减一”的操作
}
TH0=0xfc; //重装初值,不能忘
TL0=0x66; //重装初值,不能忘
}
【86.4 解决闪烁出现不规则“非对称感”现象的方法。】
上述例子,实验现象应该是LED闪烁很有规则的每1s闪烁一次,但是也有一部分初学者可能会遇到闪烁出现不规则“非对称感”的现象,这个问题的解决办法如下:在Keil2的project下拉菜单下,选择Options for Target选项,弹出的窗口中,切换到Target选项,在Memory Model选项中选择small:variables in Data。
![](https://img.kancloud.cn/8f/62/8f625296f7bfcca3047d9b0e26f69403_464x260.png)
图86.4.1 设置窗口
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