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。

51单片机： Intel在1981年推出的由8031微控制器芯片改造升级的、使用CISC指令集的、冯诺依曼架构的、8位的8051微控制器。后Intel将8051微控制器的内核授权给其他芯片厂商，使得市面上广泛出现类似于8051的芯片，这种采用8051内核的芯片被简称为51。

ARM7： 一类采用ARMv3或ARMv4架构的，使用冯诺依曼结构的内核。

DSP：属数字信号处理器，架构包含CPU/ALU、程序存储器、数据存储器等。其常见架构类型包括增强型 DSP、VLIW 结构、超标量体系结构和SIMD结构混合结构。

扩展资料

DSP，这种微处理器具有极高的处理速度。因为应用这类处理器的场合要求具有很高的实时性(Real Time)。比如通过移动电话进行通话，如果处理速度不快就只能等待对方停止说话，这一方才能通话。如果双方同时通话，因为数字信号处理速度不够，就只能关闭信号连接。

ARM7包括ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、ARM720T、ARM7EJ几种类型。其中，ARM7TDMI是目前使用最广泛的32位嵌入式RISC处理器，主频最高可达130MIPS，采用能够提供0.9MIPS/MHz的三级流水线结构。

51单片机地址数据线复用，应该是按照空间是否完全重合来辨别。比如PC机的代空间和数据空间是同一空间，所以是冯氏结构；51由于IO口不够，但代码空间和数据空间是分开的，所以还是哈佛架构。

MCS-51系列单片机，属于哈佛结构体系体系结构。

哈佛结构是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构。中央处理器首先到程序指令存储器中读取程序指令内容，解码后得到数据地址，再到相应的数据存储器中读取数据，并进行下一步的 *** 作（通常是执行）。

目前使用哈佛结构的中央处理器和微控制器有很多，除了上面提到的Microchip公司的PIC系列芯片，还有摩托罗拉公司的MC68系列、Zilog公司的Z8系列、ATMEL公司的AVR系列和安谋公司的ARM9、ARM10和ARM11，51单片机也属于哈佛结构。

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