调度器，极小资源单片机值得一用（转）

源：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();
         }
 }

 

优化无止境！呵呵，330楼看似不能再优化了，但我再尝试做一次优化：

敬请评测该版本，看是否还能优化：

/****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);
    }
}

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。
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

 

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。