LEDs狀態(tài)燈任務(線程)設計 （基于RTOS）

我們學習MCU開發(fā)，大部分都是面向過程的開發(fā)，但實際項目一般要求我們有面向對象（模塊化）的方式來開發(fā)。

剛學習C語言開發(fā)的朋友，應該常常聽說面向對象，但實際對于面向對象開發(fā)可能還是不太了解。

為了初學者進一步理解，本文結合實際項目（LEDs狀態(tài)燈）給大家?guī)肀容^基礎的模塊化設計。

Ⅰ關于C語言的模塊化

對于MCU的開發(fā)，大部分人都還是習慣性用的C語言，原因之一在于C語言具有高效的特點。

可以了解一下，許多操作系統(tǒng)的內(nèi)核使用的編程語言，其實都用到了C語言，這就是C語言的優(yōu)點，也是C語言這么多年不衰敗的原因。

說回來，對于MCU的開發(fā)，除了C語言，當然還可以其它語言，像C++有許多人就用上了。

C++語言本身就是面向對象的開發(fā)語言，定義一個類，可以包含許多成員。站在C語言的角度，可以理解成定義一個結構體，里面包含許多數(shù)據(jù)類型。如下面要說的LEDs數(shù)據(jù)結構體:

typedef struct { uint8_t Mode; //模式(常滅 常亮 閃爍) uint8_t Status; //當前狀態(tài)(滅 亮) uint16_t OffTimes; //滅時間(xLED_COUNT_PERIOD毫秒) uint16_t OnTimes; //亮時間 uint16_t Counter; //計數(shù)(計時) void (*OffFun)(void); //滅函數(shù)接口 void (*OnFun)(void); //亮函數(shù)接口 }LED_TypeDef;

可以看到，結構體里面包含整型變量，函數(shù)指針。

補充，指針函數(shù)與函數(shù)指針的區(qū)別：

1、指針函數(shù)：本質是一個函數(shù)，函數(shù)返回類型是某一類型的指針。

格式： 類型標識符 *函數(shù)名(參數(shù)表)

如：int *f(x，y);

2、函數(shù)指針：本質是一個指針，指向函數(shù)的指針變量。

格式：類型說明符 (*函數(shù)名)(參數(shù))

如：int (*f) (int x);

Ⅱ為什么要模塊化設計

假如一個系統(tǒng)中做的事情非常多，比如：采集兩個增量式編碼器、兩個絕對值編碼器、控制4個電機、控制多個LED狀態(tài)燈、通信收發(fā)數(shù)據(jù)，采集溫度、濕度、超聲波雷達等···許多模塊，那么問題來了，這么多模塊，你的軟件該如何設計？

答案就是需要模塊化設計。

模塊化設計，包含底層驅動，中間接口函數(shù)，應用程序等。對于MCU級別的開發(fā)，為了規(guī)范，建議大家從底層設計到應用層設計都按照模塊化的方式來設計。

簡單的來說，模塊化就是源文件、數(shù)據(jù)結構、變量、函數(shù)命名等需要按照模塊的方式來設計。比如LEDs狀態(tài)燈：IO口的定義用LED（模塊），文件名用led，變量、函數(shù)名抬頭用LED，定義一個LED數(shù)據(jù)結構（模塊的數(shù)據(jù)結構）等。

模塊化的設計優(yōu)點在于：便于源代碼管理、移植、理解等等。（相信有許多自己寫的代碼，放一段時間之后，重新再次閱讀，可能看了半天都不明白源代碼的意思。）

ⅢLEDs實例講述

為方便大家理解，拿一個簡單的LEDs狀態(tài)燈的實例來分析。里面使用到了RTOS簡單系統(tǒng)延時（本文不講述關于RTOS的知識）。文末提供例程下載地址。

1.描述

綠、黃、紅三個（可以自己添加許多個）LED狀態(tài)燈，可獨自實現(xiàn)常滅、常亮、閃爍三個模式。

閃爍：滅、亮時間可設置（提供函數(shù)接口修改）。

在一個線程（任務）里面執(zhí)行。

3個LED不同亮滅時間效果：

2.數(shù)據(jù)結構

typedef struct { uint8_t Mode; //模式(常滅 常亮 閃爍) uint8_t Status; //當前狀態(tài)(滅 亮) uint16_t OffTimes; //滅時間(xLED_COUNT_PERIOD毫秒) uint16_t OnTimes; //亮時間 uint16_t Counter; //計數(shù)(計時) void (*OffFun)(void); //滅函數(shù)接口 void (*OnFun)(void); //亮函數(shù)接口 }LED_TypeDef;

為了方便理解，只使用一個數(shù)據(jù)結構（實際大的項目可能有多個包含，類似C++繼承關系）。

3.底層LED函數(shù)接口

void LEDGreen_Off(void);

void LEDGreen_On(void);

void LEDYellow_Off(void);

void LEDYellow_On(void);

void LEDRed_Off(void);

void LEDRed_On(void);

主要就是亮滅函數(shù)接口，這里提供三組LED（根據(jù)需求可添加）。

4.定義局部變量

static LED_TypeDef sLEDG_Structure; //綠燈 static LED_TypeDef sLEDY_Structure; //黃燈 static LED_TypeDef sLEDR_Structure; //紅燈

5.初始化變量

/************************************************函數(shù)名稱 ： LED_Data_Init功 能 ： 數(shù)據(jù)初始化參 數(shù) ： 無返 回 值 ： 無作 者 ： strongerHuang*************************************************/ static void LED_Data_Init(void){ /* 綠燈 */ sLEDG_Structure.Mode = LED_MODE_FLICKER; //初始化為閃爍 sLEDG_Structure.OffTimes = 50; //滅亮時間 sLEDG_Structure.OnTimes = 50; sLEDG_Structure.Counter = 0; //計數(shù)歸零 sLEDG_Structure.OffFun = LEDGreen_Off; //滅函數(shù)接口 sLEDG_Structure.OnFun = LEDGreen_On; //亮函數(shù)接口 /* 黃燈 */ sLEDY_Structure.Mode = LED_MODE_ON; //初始化為常亮 sLEDY_Structure.OffTimes = 0; //滅亮時間 sLEDY_Structure.OnTimes = 0; sLEDY_Structure.Counter = 0; //計數(shù)歸零 sLEDY_Structure.OffFun = LEDYellow_Off; //滅函數(shù)接口 sLEDY_Structure.OnFun = LEDYellow_On; //亮函數(shù)接口 /* 紅燈 */ sLEDR_Structure.Mode = LED_MODE_ON; //初始化為常亮 sLEDR_Structure.OffTimes = 0; //滅亮時間 sLEDR_Structure.OnTimes = 0; sLEDR_Structure.Counter = 0; //計數(shù)歸零 sLEDR_Structure.OffFun = LEDRed_Off; //滅函數(shù)接口 sLEDR_Structure.OnFun = LEDRed_On; //亮函數(shù)接口 /* 對外調用接口(例子) */ LEDG_Set(LED_MODE_FLICKER, 50, 50); LEDY_Set(LED_MODE_FLICKER, 50, 10); LEDR_Set(LED_MODE_FLICKER, 20, 30);}

這里重要的就是要初始化滅亮函數(shù)接口。

6.LEDs任務（線程）

/************************************************函數(shù)名稱 ： LED_Task_Proc功 能 ： 狀態(tài)燈任務程序參 數(shù) ： pvParameters --- 可選參數(shù)返 回 值 ： 無作 者 ： strongerHuang*************************************************/ static void LED_Task_Proc(void *pvParameters){ static TickType_t xLastWakeTime; xLastWakeTime = xTaskGetTickCount(); for(;;) { //間隔固定計數(shù)周期(采樣時間) vTaskDelayUntil(&xLastWakeTime, LED_COUNT_PERIOD); /* 瀏覽LEDs */ LED_Scan(&sLEDG_Structure); LED_Scan(&sLEDY_Structure); LED_Scan(&sLEDR_Structure); }}

流程圖：

7.LED瀏覽（或者說處理）

/************************************************函數(shù)名稱 ： LED_Scan功 能 ： 狀態(tài)燈掃描(修改狀態(tài))參 數(shù) ： LED_Struct --- 狀態(tài)燈數(shù)據(jù)結構返 回 值 ： 無作 者 ： strongerHuang*************************************************/ static void LED_Scan(LED_TypeDef *LED_Struct){ /* 1.常滅模式 */ if(LED_MODE_OFF == LED_Struct->Mode) { LED_Struct->Status = LED_STATUS_OFF; //狀態(tài)置為"滅" LED_Struct->OffFun(); //滅燈 } /* 2.常亮模式 */ else if(LED_MODE_ON == LED_Struct->Mode) { LED_Struct->Status = LED_STATUS_ON; //狀態(tài)置為"亮" LED_Struct->OnFun(); //亮燈 } /* 3.閃爍模式 */ else if(LED_MODE_FLICKER == LED_Struct->Mode) { /* 在滅的狀態(tài) */ if(LED_STATUS_OFF == LED_Struct->Status) { LED_Struct->Counter++; if(LED_Struct->Counter >= LED_Struct->OffTimes) { LED_Struct->Counter = 0; LED_Struct->OnFun(); //亮燈 LED_Struct->Status = LED_STATUS_ON; //狀態(tài)置為"亮" } } /* 在亮的狀態(tài) */ else if(LED_STATUS_ON == LED_Struct->Status) { LED_Struct->Counter++; if(LED_Struct->Counter >= LED_Struct->OnTimes) { LED_Struct->Counter = 0; LED_Struct->OffFun(); //滅燈 LED_Struct->Status = LED_STATUS_OFF; //狀態(tài)置為"滅" } } else { LED_Struct->Status = LED_STATUS_OFF; //狀態(tài)置為"滅" } } /* 4.未知模式 */ else { LED_Struct->Status = LED_STATUS_OFF; //狀態(tài)置為"滅" LED_Struct->OffFun(); //滅燈 }}

源代碼工程下載地址：

鏈接：https://pan.baidu.com/s/1cNtwJDdCOfyYwsvKCclFyw

密碼：kk74