再出个调度器，极小资源单片机值得一用-优快云博客

本文介绍了一种极小资源单片机调度器的优化版本，包括代码压缩、移植性增强、运行效率提升等方面。通过实例展示了调度器的核心思想和使用方法，适用于各类小型单片机应用。

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再出个调度器，极小资源单片机值得一用 [打印本页]

作者: smset    时间: 2012-11-26 11:41
标题: 再出个调度器，极小资源单片机值得一用
自认为有如下特点：

1)  超级可以移植性，与CPU无关，几乎任何支持C语言编程的CPU都可以用！（本文仅仅以51单片机为例而已，但实际上可以任意移植）
2)  小之又小，原理很简单，一看就懂。
3)  省之又省，可以说对RAM和ROM省到极致。
4)  取protothread之精华，将定时器与状态机和伪线程语法融合到一个框架，任务函数可以有两种写法。
5)  基于定时器触发，调度效率高，最大化减少无效的代码运行时间。
***********************************************************/
#include <stc89c51.h>
#include <stdio.h>

/*****************小小调度器部分开始********************************************/
#define  _SS static char lc=0; switch(lc){ case 0: lc=0;
#define  _EE }; lc=0;
#define  WaitX(a,b)  settimer(&lc,__LINE__,a,b); return ; case __LINE__:
struct TASK {
  char td;
  void (*fp)();
};
#define MAXTASKS 5
struct TASK tasks[MAXTASKS];

//设置定时器
void settimer(char *lc,char  line,char  tmrid,int d){
  *lc=line;
  tasks[tmrid].td=d;
}
//逻辑定时器处理，在定时器中断里调用
void dectimers() {
unsigned char i;
for (i=0;i<MAXTASKS;i++){
if (tasks[i].td>0)  tasks[i].td--;
}
}
//任务调度函数，在main里面运行
void runtasks() {
unsigned char i;
for(i=0;i<MAXTASKS;i++)
{
   if (tasks[i].fp!=0){
         if (tasks[i].td==0){
         tasks[i].td=-1;
         tasks[i].fp();
            }
      }
      }
}
/****************小小调度器部分结束*******************************************************/

sbit KEY = P3^2;
unsigned char code numtab[16]={0x24,0x6F,0xE0,0x62,0x2B,0x32,0x30,0x67,0x20,0x22,0x21,0x38,0xB4,0x68,0xB0,0xB1};

sfr IAP_CONTR = 0xC7;
sfr WDT_CONTR = 0xC1;

//清除看门狗
void clr_wdt()
{
  WDT_CONTR =0x3C;
}

//初始化定时器
void InitT0()
{
      TMOD = 0x21;
      IE |= 0x82;  // 12t
      TL0=0Xff;
      TH0=0Xb7;
      TR0 = 1;
}
//定时器中断
void INTT0(void) interrupt 1 using 1
{
      TL0=0Xff; //10ms 重装
      TH0=0Xb7;
      dectimers();
}

sbit LED1= P2^4;

//任务一，状态机写法
void ontimer0(){
  LED1=!LED1;  // LED1引脚接在发光管负极，LED1=0 为亮，LED1=1为灭。

  //重装定时器
  if (LED1) tasks[0].td=45;  //450mS 灭
  else tasks[0].td=5;  //50ms  亮
}

//任务二，状态机写法
char keycount=0;
void task1(){
if(KEY==0) {
keycount++;
if (keycount>20) IAP_CONTR = 0x60;  //持续按下键1秒，将重启并进入固件升级
}
else{
keycount=0;
}
//重装定时器
tasks[1].td=5;
}

//任务三，伪线程写法
void  task2()
{
static char i;
_SS

while(1){

for(i=0;i<=9;i++){ //从0--9快速显示，间隔200mS
WaitX(2,20);       // 等待200mS,实际是设置定时器2为200mS
P1=numtab[i];
}
for(i=0;i<=9;i++){ //从0--9慢速显示，间隔500mS
WaitX(2,50);    // 等待500mS,实际是设置定时器2为500mS
P1=numtab[i];
}
}

_EE
}

void main()
{
      unsigned char       KeyNum;
      P3M0 = 0x00;
      P3M1 =0x00;
      //WDT_CONTR= 0x00; //关闭看门狗
      P1 = 0xff;       //关显示

      clr_wdt();

      InitT0();

      KEY =1;                               //按键IO口
      KeyNum=0;                      //按下次数

//装载任务:
      tasks[0].fp=ontimer0;
      tasks[1].fp=task1;
      tasks[2].fp=task2;

//循环调度
      while(1){
      runtasks();
      clr_wdt();
      }

}

新的修改与优化及限制

/****小小调度器开始**********************************************/
#define MAXTASKS 2
static unsigned char timers[MAXTASKS];
unsigned char currdt;
#define _SS static unsigned char _lc; switch(_lc){default:
#define _EE ;}; _lc=0; return 255;
#define WaitX(tickets) do {_lc=__LINE__+((__LINE__%256)==0); return tickets ;} while(0); case __LINE__+((__LINE__%256)==0):
#define RunTask(TaskName,TaskID) do { if (timers[TaskID]==0) timers[TaskID]=TaskName(); } while(0);
#define CallSub(SubTaskName) do { _lc=__LINE__+((__LINE__%256)==0); return 0; case __LINE__+((__LINE__%256)==0): currdt=SubTaskName(); if(currdt!=255) return currdt;} while(0);
#define UpdateTimers() unsigned char i; for(i=MAXTASKS;i>0 ;i--){if((timers[i-1]!=0)&&(timers[i-1]!=255)) timers[i-1]--;}
#define SEM unsigned int
//初始化信号量
#define InitSem(sem) sem=0;
//等待信号量
#define WaitSem(sem) do{ sem=1; WaitX(0); if (sem>0) return 1;} while(0);
//等待信号量或定时器溢出，定时器tickets 最大为0xFFFE
#define WaitSemX(sem,tickets) do { sem=tickets+1; WaitX(0); if(sem>1){ sem--; return 1;} } while(0);
//发送信号量
#define SendSem(sem) do {sem=0;} while(0);
/*****小小调度器结束*******************************************************/
sbit LED1 = P2^1;
sbit LED2 = P2^2;
void InitT0()
{
TMOD = 0x21;
IE |= 0x82; // 12t
TL0=0Xff;
TH0=0XDB;//22M---b7;
TR0 = 1;
}
void INTT0(void) interrupt 1 using 1
{
UpdateTimers();
TL0=0Xff; //10ms 重装
TH0=0XDB;//b7;
}
void task1(){
_SS
while(1){
WaitX(50);
LED1=!LED1;
}
_EE
}
void task2(){
_SS
while(1){
WaitX(100);
LED2=!LED2;
}
_EE
}
void main()
{
InitT0();
while(1){
RunTask(task1,0);
RunTask(task2,1);
}
}

复制代码

在keil下编译，又减少了18字节的ROM(超过10％了)。应该运行效率会更高。

－－－－－－－－－－－－－－－－－－以下为说明－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

小小调度器任务函数的写法主要注意的，主要有三点：

1）任务函数内部变量，建议都用静态局部变量来定义。
2）任务函数内不能用switch语句。
3）任务函数内，不能用return语句。因为return已经被赋予任务延时的特定意义。（这是返回型任务函数版本的一个强制要求）

这三点，并不会明显造成写程序的不方便。
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
从裸奔到使用OS操作系统或调度系统的代价主要有：

硬件资源代价（对RAM和ROM的消耗），学习代价（学会其原理，并掌握其用法），移植代价（往不同cpu上移植的工作量），效率代价（使用调度系统后带来的额外cpu负担），商业代价（版权费用），稳定性代价（是否引入潜在不稳定因素，或者增大bug跟踪调试工作量）。

从这几方面来讲，应用小小调度器的代价，都是非常小的。
1）硬件资源代价：前面的优化版本已经说明问题。keil下，本例程ram消耗 : 22字节，rom消耗126字节.
2）学习代价：小小调度器总共只有十多行代码，如果我们做一个简单的解释说明，理解起来其实是很快的。我相信学习时间比其他调度系统要短。
3）移植代价：几乎没有什么移植工作量，对于各种cpu,几乎是通吃。
4）效率代价：我们一直在努力优化，相信调度效率已经不低了。比如任务切换时间，应该是可以做到uS级别，甚至亚uS级别。
5）商业代价：小小本调度器为免费使用，无需支付任何费用。
6）稳定性代价：小小调度器本质上仅仅是几个宏而已，未涉及任何对内部寄存器或堆栈的操作，避免了引入不稳定风险因素，所有操作都在可预见，可把控的前提下进行。
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

作者: smset 时间: 2012-11-26 11:42
本帖最后由 smset 于 2012-11-26 11:44 编辑

自己写的，抛砖引玉，希望大家指正哈。本例用于说明调度器的核心思想，当然也可以用，但实际上还可以做得更完善。

作者: tim 时间: 2012-11-26 11:44
先收藏再学习

作者: linucos 时间: 2012-11-26 11:57
多谢lz分享！

作者: tianxian 时间: 2012-11-26 12:16
收藏先，谢谢分享

作者: zqy517 时间: 2012-11-26 12:28
多谢lz分享,学习下思想！

作者: hameyou 时间: 2012-11-26 12:29
看看，学习一下

作者: zhonggp 时间: 2012-11-26 13:05
裸机中的战斗机

作者: smset 时间: 2012-11-26 13:15
本调度器的宗旨是：以最小的代价，实现基于自然语法的多任务并行处理机制。并具备代码的高度可以移植性。
每个任务占用3个字节RAM。任务数量没有限制。

其工作原理很简单，大家可在此基础上任意DIY自己的调度方法。

作者: powermeter 时间: 2012-11-26 13:16
xiexie mark

作者: soosqt 时间: 2012-11-26 13:22
把工程也上传上来观摩下

作者: smset 时间: 2012-11-26 13:25
本帖最后由 smset 于 2012-11-26 13:30 编辑

soosqt 发表于 2012-11-26 13:22
把工程也上传上来观摩下

整个工程只有一个文件 main.c, 上面的就是main.c的完整代码。

呵呵，也许是调度器太小了，连单独的.h文件和c文件都没有做。

作者: dory_m 时间: 2012-11-26 13:26
学习，谢谢！！！

作者: chhh 时间: 2012-11-26 13:27
记号，学习一下

作者: whatcanitbe 时间: 2012-11-26 13:30
#define WaitX(a,b) settimer(&lc,__LINE__,a,b); return ; case __LINE__:

请问这句话如何理解啊？
看不明白

作者: zhonggp 时间: 2012-11-26 13:34
替代就明白了,经典啊!!!

作者: xad74 时间: 2012-11-26 13:41
好了，等会看看

作者: dreampet 时间: 2012-11-26 14:14
非常不错，WaitX的替换很巧妙

作者: lee345 时间: 2012-11-26 14:32
学习参考下

作者: huangdongle 时间: 2012-11-26 14:34
mark！！！

作者: sdyzxue 时间: 2012-11-27 09:13
虽然不是很懂，也是要谢谢lz的无私分享。

作者: duanll 时间: 2012-11-27 09:18
再改改，去掉函数指针，这样在51下能工作得更好。

作者: yijiangshan 时间: 2012-11-27 09:20
什么牛人都有啊。

作者: wmm20031015 时间: 2012-11-27 09:46
不错

作者: smset 时间: 2012-11-27 10:07
本帖最后由 smset 于 2012-11-27 10:41 编辑

duanll 发表于 2012-11-27 09:18
再改改，去掉函数指针，这样在51下能工作得更好。

嗯，是的，可以自己改，无需函数指针也完全可以，这样每个任务只需1到2个字节。

我已经在此基础上，继续优化下一个版本：
已经实现的新增特点：
1）整个调度器总共占用1个字节RAM。（是的！只占1个字节的RAM！实在想不出还有没有比这个更省资源的调度器），调度器本身占用的ROM在200字节以内。
2）去掉函数指针，一个任务只占用1到2个字节，支持任务内延时函数。顶层任务数量最大为255个。
3）支持子任务调用。一个子任务只占用1个字节RAM，子任务内也支持延时函数，并支持子任务函数传递参数。支持多级嵌套子任务调用，子任务数量没有限制。
4）任务函数语法更精炼，如WaitX(2,20)简化为WaitX(20),无需指定定时器编号。

我的目标是：打造一个极小单片机均可用的，与CPU硬件型号无关的调度系统，让256字节RAM都显得宽敞！
调度器代码将全公开，全免费使用，让天下“贫民”的单片机都用起，而且用得好！比裸奔都更省资源！让“贫民”单片机不再裸奔，也无需裸奔！
（该版本将在第100楼放出，希望大家捧场哈）

作者: llysc 时间: 2012-11-27 10:36
收藏学习~~~~~~~

作者: end2000 时间: 2012-11-27 10:42
学习参考

作者: formatme 时间: 2012-11-27 10:59
试试看，不要汇编的移植起来容易多了

作者: xiaoziwen 时间: 2012-11-27 11:05
基于时间片的轮训调度器

作者: kuki0702 时间: 2012-11-27 12:10
非常不错，学习学习！

作者: elecfun 时间: 2012-11-27 12:14
真够小的，我看我以后我的程序都可以用上了

顶到100楼哈

作者: shotstar 时间: 2012-11-27 12:20
楼主的好样的，我帮顶一下。

作者: hameyou 时间: 2012-11-27 12:30
继续顶起了

作者: ihuotui 时间: 2012-11-27 12:46
有点意思，时间分片任务调度。晚上回去试试。

作者: guzhongqi 时间: 2012-11-27 12:50
跟我写的差不多，但有个缺陷，如果某一个任务超时或死循环了，其他任务就没机会运行了，这是跟实时内核最本质的区别。

作者: oktek 时间: 2012-11-27 12:52
顶到100楼

作者: up101 时间: 2012-11-27 12:54
捧场了，好牛逼的样子

作者: soosqt 时间: 2012-11-27 12:56

smset 发表于 2012-11-27 10:07
嗯，是的，可以自己改，无需函数指针也完全可以，这样每个任务只需1到2个字节。

我已经在此基础上，继续 ...

顶100楼，最好把工程设成可以软件仿真的，上面那个工程软件仿真不成

作者: ustbzm 时间: 2012-11-27 12:56
学习一下！

作者: shdjdq 时间: 2012-11-27 13:09
系统调度任务时间太长，个头也太大。如果小而精，那太好了。

作者: makesoft 时间: 2012-11-27 13:12
一般来说大一点的系统才需要OS，像我们一般是超过1W行源程序的才会考虑OS，小系统做不好的人即使使用OS一样做不好，所以这种小资源的OS基本也就是写个什么论文用用罢了

作者: aworker 时间: 2012-11-27 13:15
不错的，支持一下！

作者: smset 时间: 2012-11-27 13:27

soosqt 发表于 2012-11-27 12:56
顶100楼，最好把工程设成可以软件仿真的，上面那个工程软件仿真不成 ...

这个光荣的任务就交给你吧。最好是基于AVR防真，我对proteus又有段时间没弄，生疏了。

作者: lihaolongli 时间: 2012-11-27 13:28
前边的宏定义看的不大明白

作者: metalmadman 时间: 2012-11-27 13:30
mark

作者: zhwm3064 时间: 2012-11-27 13:32
看不懂啊，

作者: hailing 时间: 2012-11-27 13:35
学习了。

作者: eedesign 时间: 2012-11-27 13:58
高级呀，学习一下！

作者: akwkevin2011 时间: 2012-11-27 14:22
ding ,qi dai 100

作者: akwkevin2011 时间: 2012-11-27 15:23
再仔细看了看,其实就是所有任务共用同一个定时器的进行计数延时.前面有评论说一个任务死循环了,其它任务就没办法运行了.呵呵,希望楼主能做的更加完善.

作者: smset 时间: 2012-11-27 15:35

akwkevin2011 发表于 2012-11-27 15:23
再仔细看了看,其实就是所有任务共用同一个定时器的进行计数延时.前面有评论说一个任务死循环了,其它任务就 ...

写程序本来就是精细活，写成死循环本来就是程序员的问题啊，谁让你去写个死循环呢？

哪怕是抢占式多任务系统，也不允许乱写代码啊，即便是其他100个任务不会死，其中有一个任务会不时死掉，产品敢发布吗？

单片机程序又不是windows系统，死掉一个进程，把它杀掉就可以继续用啊。

作者: Bicycle 时间: 2012-11-27 16:04
进来学习下

作者: netawater 时间: 2012-11-27 16:29
mark，楼主用心了！

作者: Excellence 时间: 2012-11-27 16:38
建议：最好有硬件方面的东西。
或者说加入外设控制，比如按键，小灯，数码管，液晶，PWM等等。
希望不仅仅是内核。

个人看法，不喜勿喷。

作者: bosia仔时间: 2012-11-27 16:42
100楼呢？
顶啊顶

作者: liuchangyin 时间: 2012-11-27 16:44

作者: athena_min 时间: 2012-11-27 16:53
顶，喜欢这些精妙的东西

作者: cmdrainsy 时间: 2012-11-27 16:57
时间触发嵌入式系统设计模式.pdf

作者: 苦行僧时间: 2012-11-27 17:28
这个要学习一下，每次都有收获，哈哈

作者: shotstar 时间: 2012-11-27 17:58
下班回来还没顶到100楼啊！加油

作者: akwkevin2011 时间: 2012-11-27 18:11
本帖最后由 akwkevin2011 于 2012-11-27 18:12 编辑

smset 发表于 2012-11-27 15:35
写程序本来就是精细活，写成死循环本来就是程序员的问题啊，谁让你去写个死循环呢？

哪怕是抢 ...

ucos里面是有这个处理的.不一定是死循环,可能是执行时间超长.系统会强行切换任务.抢占型优先级.

作者: smset 时间: 2012-11-27 18:43

akwkevin2011 发表于 2012-11-27 18:11
ucos里面是有这个处理的.不一定是死循环,可能是执行时间超长.系统会强行切换任务.抢占型优先级. ...

嗯，我可以设置个监控机制，如果某个任务占用时间过长，可以暂停掉这个任务一段时间。

而死循环调试程序时很容易发现，一旦某个任务死循环，那么所有任务都死掉，更容易暴露出程序代码的问题。

作者: xy-mcu 时间: 2012-11-27 19:04
不错，向您学习了，正好在一个小产品上试试。

作者: cnxh 时间: 2012-11-27 19:12
继续顶起了

作者: superaspen 时间: 2012-11-27 19:24
才67楼，赶紧顶

作者: leijiayou 时间: 2012-11-27 19:52

必须顶！！！！！！！！！！！！！！！！

作者: tdh03z 时间: 2012-11-27 19:54
对于小的应用来说，有个小的调度器足够了，也不需要做的那么大。稳定第一啊，且程序易于阅读，几年后重新读此代码时不需花太多时间。

作者: 411412 时间: 2012-11-27 19:58
学习下，《时间触发嵌入式系统设计模式》中LCD1602驱动没看懂，希望楼主提供个LCD1602用调度器的例子.

作者: whatcanitbe 时间: 2012-11-27 20:46
100楼应该不是个问题

作者: zenghl    时间: 2012-11-27 21:57
这么强，应该顶到1W楼，不过还是希望楼主能够说明一下以下宏定义，为的就是能简单理解清楚。
#define  _SS static char lc=0; switch(lc){ case 0: lc=0;
#define  _EE }; lc=0;
#define  WaitX(a,b)  settimer(&lc,__LINE__,a,b); return ; case __LINE__:

作者: smset 时间: 2012-11-27 22:45