嵌入式软件笔记：基于链表的多任务代码架构

        嵌入式软件简单的可以直接写裸机代码，main函数里先初始化硬件然后就跑while死循环，里面放几个函数，比如控制电机，比如读传感器啥的；还可以通过定时器定时执行。

        如果任务多了，比如目前要读10个传感器、控制5个不同的电机设备、切换串口、切换I2C进行通信，最后还有综合的控制算法，这样的逻辑就比较复杂。如果还用裸机的代码架构，逻辑互相耦合的太多，代码写起来容易乱套。

        你也可以直接用别人写好的rtos去管理任务，但是我用的少，我用我自己这套更多些，觉得挺好用。

        前置：你要了解什么是链表，然后看看基于C语言的构建链表的代码。

1、构建一个简单的链表

建立一个C文件和对应的H文件，可以命名为Link.c，Link.h。定义链表结点的添加函数以及链表结点的结构体等。（这里没写删除结点，插入节点。我目前遇到的嵌入式项目中软件的生命周期都是伴随着板子上电，所有任务都开始工作，断电就都结束，用不上删除和插入的功能。）

Link.c
S_Link* Link_Add(S_Link* node_1, S_Link* node_2)
{
	if (node_1 == NULL)//头
	{
		node_1 = node_2;
	}
	else
	{
		S_Link* p = NULL;
		for (p = node_1; (p != node_2) && (p->pNext != NULL); p = p->pNext)
        {
            ;//直到p->pNext为空跳出
        }
		if (node_2 != p)
        {
            p->pNext = node_2;
        }	
	}
	return node_1;
}
分割线///
Link.h
typedef struct Link
{
	struct Link *pNext;
}S_Link;

S_Link* Link_Add(S_Link* node_1, S_Link* node_2);

以上是最基础的链表代码，请根据项目自行添加内容即可。

2、构建任务管理架构

创建Task.c和Task.h，用来写任务架构的代码。可以分为三大类任务，一种是轮询任务，挨个儿执行即可。（比如不依赖时间，而依赖某些标志来执行的函数）；二是非中断定时任务，在大概的时间范围内执行即可（一般在这里执行的函数，间隔时间都较长，比如读传感器，1秒1读，就可以放在这里）；三是中断定时任务，由定时器的中断决定何时执行（与硬件直接通信的都需要在这里严格定时，保证时序，比如有的ADC你得用SPI通信，有的可编程驱动器得用I2C通信，反正与硬件直接相关的，放这里面就对啦）。

time_ms放在中断里累加即可，用来计时，单位是1毫秒。

Task.c

uint64_t time_ms = 0;
S_LoopTask* loopTask = NULL;
S_TimerTask* timerTask = NULL;
S_TimerTask* timerTask_Irq = NULL;

//遍历
void LoopTask_Traversal(S_LoopTask* task)
{
	while (task != 0)
	{
		if (task->function)
        {
            task->function();
        }
		task = task->pNext;
	}
}

void TimerTask_Traversal(S_TimerTask* task)
{
	while (task != 0)
	{
		if(task->nextRunTime <= time_ms)
		{
			task->function();
			task->nextRunTime += task->interval;
		}
		task = task->pNext;
	}
}

void LoopTask_Add(S_LoopTask* task)
{
    loopTask = (S_LoopTask *)Link_Add((S_Link *)loopTask, (S_Link *)task);
}

void TimerTask_Add(S_TimerTask* task)
{
    timerTask = (S_TimerTask *)Link_Add((S_Link *)timerTask, (S_Link *)task);
}

void IrqTimerTask_Add(S_TimerTask* task)
{
    timerTask_Irq = (S_TimerTask *)Link_Add((S_Link *)timerTask_Irq, (S_Link *)task);
}

Task.h

typedef struct LoopTask
{
	struct LoopTask *pNext;
	void (*function)(void);
}S_LoopTask;


typedef struct TimerTask
{
	struct TimerTask *pNext;
	void (*function)(void);
	uint32_t interval;
    uint64_t nextRunTime;
}S_TimerTask;

以上是简化过的任务结构体，你还可以加入任务开关，控制计数等其他成员。

3、以具体的例子来讲如何使用。

当前我们要使用pwm信号控制一个电机的转速。这里面可能会包含MCU的PWM初始化C文件，电机驱动的C文件，还有电机转速的控制算法、滤波算法等等C文件。

推荐在控制算法的C文件中加入一个全局的静态变量，然后在初始化函数的最后添加任务。

static S_TimerTask timerTask_MotorContorl = {NULL, Motor_Control, 250, 500};//250ms控制一次

void Motor_Control(void)
{
    //具体控制算法
}

void Motor_Init(void)
{
    //一系列初始化
    //XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX                
    TimerTask_Add(&timerTask_MotorContorl); 
}

上一步我们已经构建好了定时任务的遍历，放在main函数中执行即可。

main.c
int main(void)
{
    //xxxxxxxxxxx
    while(1)
    {
        LoopTask_Traversal(loopTask);
        if(isAllowTimerTaskRun)
        {
            isAllowTimerTaskRun= false;
            TimerTask_Traversal(timerTask);
        }
    }
}

标志位放在定时器里置true，频率按照你要执行的所有任务的最小公约数来定即可。

4、总结

这样写就非常清爽，想加几个任务就加几个，每个任务都没有耦合，不会写成一大坨代码，调试起来也非常方便。

但要注意，每个任务里不要加入长时间的延时，不然后面就全堵住了！