“从单片机初学者迈向单片机工程师”之LED主题讨论周第二章----学会释放CPU

上面这个图是从74HC573的DATASHEET中截取出来的，从上可以看出，每个引脚允许通过的最大电流为35mA 整个芯片允许通过的最大电流为75mA。在我们设计相应的驱动电路时候，这些参数是相当重要的，而且是最容易被初学者所忽略的地方。同时在设计的时候，要留出一定量的余量出来，不能说单个引脚允许通过的电流为35mA，你就设计为35mA，这个时候你应该把设计的上限值定在20mA左右才能保证能够稳定的工作。
（设计相应驱动电路时候，应该仔细阅读芯片的数据手册，了解每个引脚的驱动能力，以及整个芯片的驱动能力）
    了解了相应的硬件后，我们再来编写驱动程序。
    首先定义LED的接口
    #define LED  P0
        然后为亮灭常数定义一个宏，由硬件连接图可以，当P0输出为低电平时候LED亮，P0输出为高电平时，LED熄灭。
    #define LED_ON()    LED = 0x00 ;  //所有LED亮
    #define LED_OFF()    LED = 0xff ;  //所有LED熄灭
    下面到了重点了，究竟该如何释放CPU，避免其做延时空等待这样的事情呢。很简单，我们为系统产生一个1MS的时标。假定LED需要亮500MS，熄灭500MS，那么我们可以对这个1MS的时标进行计数，当这个计数值达到500时候，清零该计数值，同时把LED的状态改变。
unsigned int g_u16LedtimeCount = 0 ;    //LED计数器
unsigned char g_u8LedState = 0 ;      //LED状态标志, 0表示亮，1表示熄灭
void LedProcess(void)
{
    if(0 == g_u8LedState)  //如果LED的状态为亮，则点亮LED
    {
        LED_ON() ;
    }
    else                //否则熄灭LED
    {
        LED_OFF() ;
    }
}

void LedStateChange(void)
{
    if(g_bSystemTime1Ms)            //系统1MS时标到
  {
        g_bSystemTime1Ms = 0 ;
        g_u16LedTimeCount++ ;      //LED计数器加一
    if(g_u16LedTimeCount >= 500)  //计数达到500,即500MS到了,改变LED的状态。
    {
            g_u16LedTimeCount = 0 ;
            g_u8LedState  = ! g_u8LedState ;
      }
    }
}
上面有一个变量没有提到，就是g_bSystemTime1Ms 。这个变量可以定义为位变量或者是其它变量，在我们的定时器中断函数中对其置位，其它函数使用该变量后，应该对其复位(清0) 。
我们的主函数就可以写成如下形式(示意代码)
void main(void)
{
    while(1)
    {
        LedProcess() ;
        LedStateChange() ;
    }
}
因为LED的亮或者灭依赖于LED状态变量(g_u8LedState)的改变，而状态变量的改变，又依赖于LED计数器的计数值(g_u16LedTimeCount ，只有计数值达到一定后，状态变量才改变)所以，两个函数都没有堵塞CPU的地方。让我们来从头到尾分析一遍整个程序的流程。
程序首先执行LedProcess() ;函数
因为g_u8LedState 的初始值为0 (见定义，对于全局变量，在定义的时候最好给其一个确定的值)所以LED被点亮，然后退出LedStateChange()函数，执行下一个函数LedStateChange()
在函数LedStateChange()内部首先判断1MS的系统时标是否到了，如果没有到就直接退出函数，如果到了，就把时标清0以便下一个时标消息的到来，同时对LED计数器加一，然后再判断LED计数器是否到达我们预先想要的值500，如果没有，则退出函数，如果有，对计数器清0，以便下次重新计数，同时把LED状态变量取反，然后退出函数。
由上面整个流程可以知道，CPU所做的事情，就是对一些计数器加一，然后根据条件改变状态，再根据这个状态来决定是否点亮LED。这些函数执行所花的时间都是相当短的，如果主程序中还有其它函数，则CPU会顺次往下执行下去。对于其它的函数(如果有的话)也要采取同样的措施，保证其不堵塞CPU，如果全部基于这种方法设计，那么对于不是非常庞大的系统，我们的系统依旧可以保证多个任务(多个函数)同时执行。系统的实时性得到了一定的保证，从宏观上看来，就是多个任务并发执行。
好了，这一章就到此为止，让我们总结一下，究竟有哪些需要注意的吧。
(1)    无论什么时候我们都要以实际应用的角度去考虑程序的编写。
(2)    无论什么时候都不要让CPU白白浪费等待，尤其是延时(超过1MS)这样的地方。
(3)    设计相应驱动电路时候，应该仔细阅读芯片的数据手册，了解每个引脚的驱动能力，
          以及整个芯片的驱动能力
(4)    最重要的是，如何去释放CPU(参考本章的例子)，这是写出合格程序的基础。

附完整程序代码(基于电子工程师之家的单片机开发板)
#include
***it LED_SEG  = P1^4;  //数码管段选
***it LED_DIG  = P1^5;  //数码管位选
***it LED_CS11 = P1^6;  //led控制位
***it ir=P1^7;
#define LED P0            //定义LED接口
bit  g_bSystemTime1Ms = 0 ;              // 1MS系统时标
unsigned int  g_u16LedTimeCount = 0 ; //LED计数器
unsigned char g_u8LedState = 0 ;      //LED状态标志, 0表示亮，1表示熄灭
#define LED_ON()      LED = 0x00 ;  //所有LED亮
#define LED_OFF()    LED = 0xff ;  //所有LED熄灭
void Timer0Init(void)
{
    TMOD &= 0xf0 ;
    TMOD |= 0x01 ;      //定时器0工作方式1
    TH0  =    0xfc ;      //定时器初始值
    TL0  =  0x66 ;
    TR0  = 1 ;
    ET0  = 1 ;
}
void LedProcess(void)
{
    if(0 == g_u8LedState)  //如果LED的状态为亮，则点亮LED
    {
        LED_ON() ;
    }
    else                //否则熄灭LED
    {
        LED_OFF() ;
    }
}
void LedStateChange(void)
{
    if(g_bSystemTime1Ms)            //系统1MS时标到
  {
            g_bSystemTime1Ms = 0 ;
            g_u16LedTimeCount++ ;      //LED计数器加一
      if(g_u16LedTimeCount >= 500)  //计数达到500,即500MS到了,改变LED的状态。
      {
      g_u16LedTimeCount = 0 ;
      g_u8LedState  = ! g_u8LedState    ;
          }
    }
}
void main(void)
{
    Timer0Init() ;
    EA = 1 ;
                    LED_CS11 = 1 ; //74HC595输出允许
    LED_SEG = 0 ;  //数码管段选和位选禁止(因为它们和LED共用P0口)
    LED_DIG = 0 ;
    while(1)
    {
          LedProcess() ;
          LedStateChange() ;
    }
}
void Time0Isr(void) interrupt 1
{
    TH0  =    0xfc ;            //定时器重新赋初值
    TL0  =  0x66 ;
    g_bSystemTime1Ms = 1 ;    //1MS时标标志位置位
}

实际效果图如下

点亮

熄灭

本文来自电子工程师之家 红金龙吸味
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