嵌入式软件开发常用的三种架构你知道吗？

摘要 ：对于单片机程序来说，大家都不陌生，但是真正使用架构，考虑架构的恐怕并不多，随着程序开发的不断增多，架构是非常必要的。

应用程序的架构大致有三种：

1、 简单的前后台顺序执行程序 ，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，直接通过执行顺序编写应用程序即可。

2、 时间片轮询法 ，此方法是介于顺序执行与 *** 作系统之间的一种方法。

3、 *** 作系统 ，此法应该是应用程序编写的最高境界。

1、前后台顺序执行法

这是初学者们常用的程序框架设计方案，不用考虑太多东西，代码简单，或者对系统的整体实时性和并发性要求不高；初始化后通过 while(1){} 或 for() {}`循环不断调用自己编写完成的函数，也基本不考虑每个函数执行所需要的时间，大部分情况下函数中或多或少都存在毫秒级别的延时等待。

以下是在校期间做的寝室防盗系统的部分代码（当时也存在部分BUG，没有解决。现在再看，其实很多问题，而且比较严重，比如中肢腔断服务函数内竟然有3000ms延时，这太可怕了，还有串口发送等等；由于实时性要求不算太高，因此主函数中的毫秒级别延时对系统运行没有多大影响，当然除BUG外；若是后期需要维护，那就是一个大工程，还不如推翻重写 )：

介于 前后台顺序执行法 和 *** 作系统 之间的一种程序架构设计方案。该设计方案需能帮助嵌入式软件开发者更上一层楼，在嵌入式软件开发过程中，若遇到以下几点，那么该设计方案可以说是最优选择，适用于程序较复杂的嵌入式系统；

该设计方案需要使用一个定时器，一般情况下定时1ms即可（定时时间可随意定，但中断过于频繁效率就低，中断太长，实时性差），因此需要考虑到每个任务函数的执行时间，建议不能超过1ms（能通过程序优化缩短执行时间则最好优化，如果不能优化的，则必须保证该任务的执行周期必须远大于任务所执行的耗时时间），同时要求主循环或任务函数中不能存在毫秒级别的延时。

以下介绍两种不同的实现方案，分别针对无函数指针概念的朋友和想进一步学习的朋友。

1、无函数指针的设计方式

2、含函数指针的设计方式

嵌入式 *** 作系统EOS( Embedded OperatingSystem )是一种用途广泛的系统软件，过去它主要应用于工业控制和国防系统领域，而对于单片机来说，比较常用的有UCOS、FreeRTOS、 RT-ThreadNano和RTX 等多种抢占式 *** 作系统(其他如Linux等 *** 作系统不适用于单片机)

*** 作系统和“ 时间片论法 ”，在任务执行方面来说， *** 作系统对每个任务的耗时没有过多的要求，需要通过设置每个任务的优先级，在高优先级的任务就绪时，会抢占低优先级的任务； *** 作系统相对复杂，因此这里没有详细介绍了。

关于如何选择合适的 *** 作系统( uCOS 、 FreeRTOS 、 RTThread 、 RTX 等RTOS的对比轮局之特点：

借网上一张对比图：

从上述的对比中可以看出，时间片历桐衫轮询法的优势还是比较大的，它既有前后台顺序执行法的优点，也有 *** 作系统的优点。结构清晰，简单，非常容易理解，所以这种是比较常用的单片机设计框架。

三敏缺种常用的软件架构有：顺序执行的前后台系统、时间片轮询系统和多任务 *** 作系统。

2.1顺序执行的前后台系统

在顺序执行的前后台系统中，我会把键盘扫描用查询的方式放在while(1)中，而显示屏刷新和超声波测距使用中断，在中断服务函数中获取测量距离后进行显示，在主函数的循环中进行按键的检测，声光处理也放在主循环饥拿衡中。这样整个程序就以变量标志的同步方式在主循环和后台中断中执行。

2.2时间片轮询系统和多任务 *** 作系统

时间片轮询法实际上通常出现在 *** 作系统中，也就是说他属于 *** 作系统，但在这里所说的是基于前后台系统的时间片轮询。时间片轮询法的实质其实就是选出一个定时器，没进一次定时中断对计数值进行自加，在主循环中根据这个计数值执行任务，这个计数值也就是任务轮询的时间片。

2.3多任务 *** 作系统

*** 作系统的本身是一个比较复杂的东西，任务的管理和调度实现的底层是很复杂和困难的。但是呢，我们一般都是把 *** 作系统本身作为一个工具一个平台，我们的目的是使用它的功能而不是开发一个 *** 作系统。

我使用过ucos和freertos小型的实时 *** 作系统，也使用过Linux大型的 *** 作系统，有了 *** 作系统，不管是对于程序的稳定性烂做和开发的效率都会好很多。我们在使用 *** 作系统的时候更多的需要去学习和理解它的一些调度和通信的方式。

实际上真正能使用 *** 作系统的人并不多，反而是跑裸机的占大多数，这也和产品的具体要求有关，很多简单的系统只需要裸机即可满足。

嵌入式系统一般由软件和硬件两个部分组成，基中嵌入式处理器、存储器和外部设备构成整个系统的硬件基础。嵌入式系统的软件部分可以分为三个层次，分别是系统软件、支撑软件和应用软件。

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