嵌入式開發常用的軟體架構！

來源：

https://blog.csdn.net/an520_/article/details/124877026

對於微控制器程式來說，大家都不陌生，但是真正使用架構，考慮架構的恐怕並不多，隨著程式開發的不斷增多，架構是非常必要的。

一、時間片輪詢法

介於前後台順序執行法和作業系統之間的一種程式架構設計方案。該設計方案需能幫助嵌入式軟體開發者更上一層樓，在嵌入式軟體開發過程中，若遇到以下幾點，那麽該設計方案可以說是最優選擇，適用於程式較復雜的嵌入式系統；

目前的需求設計需要完全沒有必要上作業系統。

任務函式無需時刻執行，存在間隔時間(比如按鍵，一般情況下，都需要軟體防抖，初學者的做法通常是延時10ms左右再去判斷，但10ms極大浪費了CPU的資源，在這段時間內CPU完全可以處理很多其他事情)

即時性有一定的要求。

該設計方案需要使用一個定時器，一般情況下定時1ms即可（定時時間可隨意定，但中斷過於頻繁效率就低，中斷太長，即時性差），因此需要考慮到每個任務函式的執行時間，建議不能超過1ms（能透過程式最佳化縮短執行時間則最好最佳化，如果不能最佳化的，則必須保證該任務的執行周期必須遠大於任務所執行的耗時時間），同時要求主迴圈或任務函式中不能存在毫秒級別的延時。

以下介紹兩種不同的實作方案，分別針對無函式指標概念的朋友和想進一步學習的朋友。

1、無函式指標的設計方式

2、含函式指標的設計方式

二、作業系統

嵌入式作業系統 EOS(Embedded OperatingSystem)是一種用途廣泛的系統軟體，過去它主要套用於工業控制和國防系統領域，而對於微控制器來說，比較常用的有UCOS、FreeRTOS、 RT-Thread Nano和RTX 等多種搶占式作業系統(其他如Linux等作業系統不適用於微控制器)

作業系統和「時間片輪詢法」，在任務執行方面來說，作業系統對每個任務的耗時沒有過多的要求，需要透過設定每個任務的優先級，在高優先級的任務就緒時，會搶占低優先級的任務；作業系統相對復雜，因此這裏沒有詳細介紹了。ChatGPT中文網站：https://aigc.cxyquan.com

關於如何選擇合適的作業系統(uCOS、FreeRTOS、RTThread、RTX等RTOS的對比之特點：

借網上一張對比圖：

三、前後台順序執行法

這是初學者們常用的程式框架設計方案，不用考慮太多東西，程式碼簡單，或者對系統的整體即時性和並行性要求不高；初始化後透過while(1){}或for(;;){}`迴圈不斷呼叫自己編寫完成的函式，也基本不考慮每個函式執行所需要的時間，大部份情況下函式中或多或少都存在毫秒級別的延時等待。

優點：對於初學者來說，這是最容易也是最直觀的程式架構，邏輯簡單明了，適用於邏輯簡單，復雜度比較低的軟體開發。

缺點：即時性低，由於每個函式或多或少存在毫秒級別的延時，即使是1ms，也會造成其他函式間隔執行時間的不同，雖然可透過 定時器中斷 的方式，但是前提是中斷執行函式花的時間必須短。當程式邏輯復雜度提升時，會導致後來維護人員的大腦混亂，很難理清楚該程式的執行狀態。

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