一种基于c51多任务机制及应用

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1、传统的单片机程序一般采用单任务机制，单任务系统具有简单直观、易于控制的优点。然而由于程序只能按顺序依次执行，缺乏灵活性，只能使用中断函数实时地处理一些较短的任务，在较复杂的应用中使用极为不便。嵌入式多任务操作系统的出现解决了这个问题。在多任务系统中，可以同时执行多个并行任务，任务之间可以相互跳转。但是嵌入式操作系统在提供强大功能的同时，也带来了代码量大，结构复杂、对硬件要求较高、开发难度大且成本高等问题。而很多时候只需要实现简单的多任务操作就可以满足实际需要，本文设计的这种简单的多任务机制，在只增加极少量c语言代码的前提下，不需使用汇编，无需对原本的程序进行大改动，就可以实现多任务操作。　　实

2、时操作系统RTOS的核心是中断，利用中断进行任务切换。在大部分RTOS如uC/OS-II中，每个任务都有自己的堆栈，用来保存任务的一些信息，任务之间通过信号量、邮箱、消息队列等传递信息。在很多情况下并不需要这些功能，只需要使单片机在接收到控制信号后，切换到不同的工作状态，也就是只要进行任务切换，不需要保存任务的相关信息。舍弃这些复杂的功能可以使程序结构变得简洁易用。　　两种机制在应用实例中的比较　　下面用一个应用实例来说明本设计的思路。要设计一个智能安防系统，它的功能包括：当有人人侵时执行报警工作：用户可以通过键盘板进行功能设置，主板能与管理中心进行通讯，当发生火灾、地震等灾情时，管理中心能通

3、知用户。其结构如图1所示。平时状态下，主板的CPU不断地扫描各个传感器的状态。当检测到传感器的异常信号(有人闯入)时，CPU进入入侵报警状态，执行响警铃、拨打户主电话、通知管理中心等工作。当发生火灾地震时，管理中心发送一个串口代码给主板CPU，使CPU进入灾难报警状态，执行响警铃，语音报警等操作。用户需要进行功能设置时可以通过键盘板使主板CPU进入功能设置状态。因此主板的CPU有4种不同的工作状态。　　　　如果采用单任务机制，主板的程序流程如图2所示。在主函数中循环检测传感器状态，如有异常则调用报警函数。灾难报警和功能设置在串口中断中完成。这种单任务结构有两个缺点。首先，在各种非平时状态中，程

4、序需要不停地检测是否收到撤除信号，这个要求在程序代码量大、执行工作较多的情况下很难实现。其次，各状态之间的切换十分困难，用C语言写的程序为求模块化，一般函数数量较多，函数调用的嵌套层数也多，要从一个较深的嵌套立刻跳出到主函数，是非常困难的。一般的解决方法或是使用C51的库函数setjmp()和longjmp()实现长跳转，但是这两个函数在中断函数内部是无能为力的；再或是在C函数中嵌入汇编指令,虽然用汇编指令可以实现程序的长距离跳转，但是这种方法的调试过程十分烦琐，而且程序的可移植性差。对于习惯用C51编程而不想用汇编的设计者，该部分程序是一个难题。　　　　实现多任务机制的程序结构　　本文提供了

5、一种方法，可以在完全不使用汇编指令的前提下实现可移植性强的多任务程序，程序流程如图3所示。实现这个多任务机制的完整源代码如下：　　wordidataPC_Value,SP_Value;//储存中断返回点、SP初值的全局变量　　byteidataCtrl_Code;//控制任务切换的全局变量，在中断函数里被赋值　　voidmain()　　{　　Initial();//初始化函数，与程序结构无关　　SP_Value=SP;//获取SP的初始值　　PC_Value=Get_Next_PC();//获取下一条指令的地址　　EA=1;//获取PC、SP初值后再开中断保证稳定性　　if(Ctrl_Code

6、!=0)　　SP=SP_Value;//重置堆栈指针，防止堆栈溢出　　switch(Ctrl_Code)　　//任务入口地址，即中断的返回点　　{　　case1:goto　　TASK1;　　case2:goto　　TASK2;　　case3:goto　　TASK3;　　default:break;　　}　　TASK1:for(;;)　　{//任务1代码}　　TASK2:for(;;)　　{//任务2代码}　　TASK3:for(;;)　　{//任务2代码}　　}　　wordGet_Next_PC(void)　　//获取下一条　　指令的地址　　{　　wordaddress;　　address=*

7、((unsignedchar*)SP);　　//PC的高字节　　address<<=8;　　address+=*((unsignedchar　　*)(SP-1));//PC的低字节　　returnaddress+4;　　//查看反汇编代码，计算所得　　}　　voidChuan_Kou_Interrupt(void)　　interrupt4using0　　{　　bytea1,a2;　　a1=a1*a