【说在前面的话】
众所周知，一个简单的嵌入式设备都不是仅仅有一个功能。而每一个功能就相当于程序中的一个驱动（任务），比如一个时钟，就有屏幕、按键、时钟芯片等。因此，要实现一个时钟，就需要实现屏幕显示任务、按键设置任务、和时间计算任务。而在上一篇中我们已经用状态机简单实现了多任务，不过他的缺点就是延时不够精确，所以我们今天就用硬件定时器来精确延时，并实现一种基于分时轮询调度算法的多任务调度器。
我们先简单介绍一下分时轮询，这可是在像51单片机这种小资源单片机中很常用编程结构。所谓分时，就是把多个任务按照时间节点进行划分（也就是这个任务每秒执行一次，那个任务10ms执行一次……）。这样，多个任务就按照时间节点分开了。
那怎么知道到了时间节点该运行哪个任务呢？
这时，就需要使用一个定时器，比如定时1ms，也就是每毫秒询问一下，该任务到没到设定的时间，如果时间到就去执行，每个任务挨个询问一遍，这就是轮询，是不是很简单。
小提示：不过这种分时轮询的程序结构也是有一些小缺点的，就是对一些实时性要求高的任务可能导致处理不及时，这时就需要抢占式的调度器来完成了，不过我们今天不做论述。
【硬件定时器的使用】
好，知道了分时轮询，那我们就用51单片机的硬件定时器，来实现一个精确延时1ms的定时器中断程序。
这里我们也简单讲一下中断的概念。所谓中断是指CPU正在执行某段程序时，外部或内部发生了随机事件，请求CPU去处理。此时，CPU会暂停正在执行的程序转而去执行中断服务程序。如下图
有了中断的概念，我们就看看STC89C52单片机定时器中断程序怎么实现。我们今天要使用的是硬件定时器T2（16位可自动重装），因此我们主要讲一下定时器T2。首先打开数据手册，他一共有6个寄存器，如下图
第一个寄存器T2CON是T2的控制寄存器，如下图
TF2为定时器T2溢出中断标志位。也就是说定时器的定时时间到，此位会置1，且该位必须由软件清零。
TR2位定时器2启动/停止控制位。当TR2为1时，T2开始计数；当TR2为0时，T2停止计数
C/T2为定时器、计数器选择位。也就是当C/T2=0时为定时器（今天使用定时器功能），C/T2=1时为计数器
EXEN2为T2外部触发允许控制位。当EXEN2=0时，外部T2EX的跳变对定时器T2无效；当EXEN2=1时，T2EX引脚的负跳变可产生捕获（这次用不到这个功能）
CP/RL2为捕获/重装选择位。当CP/RL2=0时，定时器T2工作在可重装方式（今天使用这个方式）；当CP/RL2=1时，且EXEN2也为1，T2工作在捕获方式。
好了，这个寄存器就讲这么多，其他今天用不到的大家可以自己看数据手册(*￣︶￣)
接下来再讲一下T2MOD寄存器，如下
T2OE为时钟输出控制位。当T2OE=0时，禁止T2作为时钟输出（今天这里需要禁止输出）；当T2OE=1时，允许T2作为时钟输出
DCEN为递增、递减计数使能位。T2可设置成递增或递减模式，当DCEN=0时，T2（默认）为递增计数（今天使用递增计数）
剩下4个寄存器就简单了，他们两两是一对，也就是给16位定时器装初值的（即不同的值代表不同的定时时间）。
那我要定时1ms，初值应该装多少呢？
这个就需要我们计算了。下面以12M晶振为例来计算如下
| 晶振12M = 12 000 000 |
| 1s = 1000ms |
| STC89C52是12T单片机，也就是12个晶振周期执行一条指令 |
定时器计数加1需要的时间为 1000/12000000*12=0.001ms=1us |
| 定时器T2是16位的，计数范围为0~65535,定时范围为0~65.535ms |
| 所以定时1ms，需要计数1000 |
定时器设置为递增，所以初始值为65535-1000=64535 |
即TH2=64535>>8; TL2=64535&0xff; |
| 由于我们需要定时器溢出产生中断后可以自动重装，所以RCAP2H = TH2；RCAP2L = TL2； |
好，下面我们就开始编写定时器T2的初始化程序，让它定时1ms，如下
void timer2_init(){ //初始化为自动重装且递增计数 T2CON = 0x00; T2MOD = 0x00; //装初值 RCAP2L = TL2 = T1MS; //initial timer2 low byte RCAP2H = TH2 = T1MS >> 8; //initial timer2 high byte TR2 = 1;//T2启动计数}有了初始化函数，那怎么编写定时器2的中断函数呢？
这个就需要查看数据手册里的中断号了，如下
定时器2使用的中断号为5，使用中断程序就可以这样写，如下
int count = 1000; void tm2_isr() interrupt 5{ TF2 = 0;//清除中断标志位 if (count-- == 0){//1秒 count = 1000; LED1 = ~LED1;//每秒翻转一次LED }}tm2_isr函数名我们可以自己随便取，但是后面的interrupt 5是固定的，也就是加了interrupt 5的函数就是定时器2的中断服务函数了
注意：在中断函数中要记得手动清除中断标志位TF2
我们定义了一个count变量，初始值为1000，每次进入中断函数进行减减（也就是1ms减一次），减到0后让LED灯进行反转。所以我们会看到LED小灯隔1秒闪一次。
哈哈，是不是觉得一个简单的定时器中断服务程序就编写好了，
然而，并没有
因为在初始化中我们还没有打开定时器2的中断，此时需要查看数据手册的中断允许寄存器IE，如下
EA为单片机的总中断允许控制位。EA=1，单片机开放中断；EA= 0，屏蔽所有的中断申请
ET2为定时器T2的溢出中断允许位。ET2=1，允许T2中断；ET2=0，禁止T2中断
知道了这个，下面把初始化程序再修改一下，如下
void timer2_init(){ //初始化为自动重装且递增计数 T2CON = 0x00; T2MOD = 0x00; //装初值 RCAP2L = TL2 = T1MS; //initial timer2 low byte RCAP2H = TH2 = T1MS >> 8; //initial timer2 high byte TR2 = 1;//T2启动计数 ET2 = 1;//打开T2中断 EA = 1;//打开全局中断}定时器T2的中断函数就讲完了，接下来就进入今天的主题，实现一个基于分时轮询调度算法的多任务调度器。
【分时轮询调度器】
在实现这个调度器之前，我们需要用C语言中的结构体来定义一个任务，方便调度器调用。定义任务结构体就需要有任务函数，这里我们需要用到C语言中的函数指针。C语言中的函数指针长这样，如下
void (*fun)(void);是不是有点变态，变量名居然在中间。不过也简单，只要先写出函数原型，然后把函数名用小括号括起来，在里面再加个*号就可以了(*￣︶￣)
当然，你也可以用typedef来定义一个函数指针，如下
typedef void fun_t(void);fun_t* fun;这样是不是就和定义普通的指针变量一样了(*￣︶￣)
当然，函数指针的讲解也可以看看下面这篇文章，里面还讲了函数指针的套娃形式哦(*￣︶￣)
有了函数指针，我们就开始定义这个结构体，如下
typedef void fun_t(void);typedef struct { char statue;//运行状态 int cycle;//运行周期 int count;//计数变量 fun_t *run;//任务函数}task_t;statue表示运行状态，statue=1，表示运行此任务；statue=0为不运行此任务
cycle为运行周期，比如数码管驱动任务每2ms执行一次，则cycle = 2
count为计数变量，在定时器中断函数中加加，也就是每毫秒增加一次，达到cycle的值时使statue置1
run就是任务函数了，statue=1时执行。
有了任务的结构体，那我们就用他定义两个任务，一个数码管驱动任务，一个时钟显示任务，如下
task_t tasks[TASK_NUM];void tasks_init(){ //数码管驱动任务 tasks[0].statue = 0; tasks[0].cycle = 2; tasks[0].run = &smg_display; //时钟显示任务 tasks[1].statue = 0; tasks[1].cycle = 1000; tasks[1].run = &smg_clock;}数码管驱动每2ms调用一次，时钟显示1000ms调用一次
接下来我们就让计数值在中断函数中加加，如下
void tm2_isr() interrupt 5{ char i; TF2 = 0;//清除中断标志位 for(i = 0; i < TASK_NUM; i++){ tasks[i].count++;//计数值加1 if(tasks[i].count >= tasks[i].cycle){ //计数值大于周期清零 tasks[i].count = 0; //此任务转为运行状态 tasks[i].statue = 1; } } }用for循环查询计数值是否大于等于周期，如果是则把运行标志置1
最后，就该在main函数中运行多任务了，如下
void task_progress(){ char i = 0; for(i = 0; i < TASK_NUM; i++){ //判断任务是否是可运行状态 if(1 == tasks[i].statue){ tasks[i].statue = 0; (*tasks[i].run)();//运行该任务 } } }void main(){ timer2_init(); tasks_init(); while(1){ task_progress(); }}在task_progress函数中，用for循环判断任务是否是可运行状态，如果是则把状态标志清零，然后运行该任务。
(*tasks[i].run)()这个就是用函数指针来调用任务函数
好了，到这里，我们的分时轮询调度器就编写完成了，是不是很简单(*￣︶￣)。当然，我们上一篇写的数码管驱动程序是不能直接拿来用的，需要简单修改，如下
void smg_display(void){ static unsigned char i=0; SMG_A_DP_PORT=0x00;//消影 P2 = (P2 & 0xf8) | i;//位选 P0= data_display[i];//段选 i++; if(i >= 8){ i = 0; } }因为每2ms就调用一次这个任务函数，所以把之前的软件延时给去掉了，这样就更简洁了(*￣︶￣)
时钟显示任务我就不在这里修改了，相信大家也会了。不过有需要这个源码的可以在公众号回复【51单片机】来获取。
接下来就是今天的彩蛋环节
彩蛋环节依然是对上面的代码进行优化，使其变得更简洁和优雅。
首先，我们的调度器在添加任务时只能手动在初始化函数中添加，那能不能和其他嵌入式操作系统一样可以动态添加任务呢？
答案是肯定的。
要实现动态添加任务，我们需要再定义一个结构体，如下
typedef struct{ char taskNum;//当前有几个任务 task_t tasks[TASK_NUM_MAX];//任务数组}task_manage_t;taskNum用来表示任务数组tasks中有多少个任务
tasks数组最多可以添加3个任务，当然，你也可以修改TASK_NUM_MAX宏来增加任务数
接下来再写一个添加任务的函数，如下
task_manage_t task_manage;void add_task(int cycle,fun_t *run){ if(task_manage.taskNum < TASK_NUM_MAX){ task_manage.tasks[task_manage.taskNum].statue = 0; task_manage.tasks[task_manage.taskNum].cycle = cycle; task_manage.tasks[task_manage.taskNum].run = run; task_manage.taskNum++; } }此函数有两个参数，第一个cycle就是任务运行周期，第二个参数run就是任务函数
函数中首先判断任务数是不是达到最大值，如果没达到，则添加任务到任务数组（否则添加失败）
每添加一个任务，task_manage.taskNum都要增加1
有了它，初始化任务函数就可以这样写了，如下
void tasks_init(){ task_manage.taskNum = 0; add_task(2,&smg_display); add_task(1000,&smg_clock);}记得首先要把task_manage.taskNum的值清零哦，然后添加任务就可以了
怎么样，是不是有点嵌入式操作系统的样子啦
到这里，我们的分时轮询调度器就讲完了，当然还有一些不足之处，还请大家为我指出来。我也建了一个单片机学习交流群，欢迎大家加入，一起学习(*￣︶￣)
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