1。從任務排程說起
最開始我們在微控制器寫程式碼的樣子是怎樣的呢？在ch1那一章我們對模組和分層進行了討論，模組是對功能程式碼的封裝，分層是在平臺層面封裝，都是在解決專案複雜度控制的問題，但是我們拿微控制器最主要的目的是來執行任務Task幫我們做事的，比如讀取ADC取樣資料，讀取鍵盤按鍵，輸出PWM，I2C通訊，執行PID控制，等等。
那在微控制器裡如何組織任務排程的設計？
大迴圈排程
最初的最初，我們的任務排程簡單直接——也就是大迴圈方式，示例程式碼如下：
int main（）
{
Dis_Interrupt（）；
System_Init（）；
En_Interrupt（）；
while（1）
{
Task0_Run（）；
Task1_Run（）；
Task2_Run（）；
Task3_Run（）；
Task4_Run（）；
}
}
void Task0_Run（void）
{
Pot1Calc（）； //加速器訊號計算
Pot2Calc（）； //制動器訊號計算（保留）
TempCalc（）； //電機及控制器溫度計算
}
。。。。。
大迴圈方式的任務排程如圖1所示，優點就是簡單直接，適合比較簡單的系統，帶來的不好的地方：
每個任務的排程週期和時間是不固定的（if else的存在），無法保證確定的週期性執行任務
隨著任務數量的增加，系統會越來越慢
如果遇上長時間任務，會拖累整個系統變慢
圖1。大迴圈任務排程圖
定時任務排程
為了克服大迴圈方式的缺點（任務排程週期性無法保證，任務數量增加系統會變慢），提出了定時的任務排程的方式，不過需要使用微控制器一個定時器，來實現一個簡單的任務排程器，利用定時器將CPU切割為一個等週期的時間片排程單元，然後利用標誌位控制在每個時間片只調用一個任務。整個系統程式碼結構如下所示：
#define TASK_MAX_LENGTH 10
typedef struct
{
Int16 Flag［TASK_MAX_LENGTH］；
Int16 Timer；
Int32 Number；
} USERTASK；
USERTASK UserTask0={0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，TASK_MAX_LENGTH}；//任務初始化
//任務排程函式
void TaskScheduler（USERTASK* v）
{
v->Flag［v->Timer++］ = 1；
if（v->Timer >= v->Number）
{
v->Timer = 0；
}
}
//主函式
int main（）
{
Dis_Interrupt（）；
System_Init（）；
En_Interrupt（）；
while（1）
{
Task0_Run（）；
Task1_Run（）；
Task2_Run（）；
Task3_Run（）；
Task4_Run（）；
}
}
//1ms定時中斷
__interrupt void Timer0_INT_MapedISR（void）
{
TaskScheduler（&UserTask0）；
}
//單個任務示例函式
void Task0_Run（void）
{
if（UserTask0。Flag［0］）
{
Pot1Calc（）； //加速器訊號計算
Pot2Calc（）； //制動器訊號計算（保留）
TempCalc（）； //電機及控制器溫度計算
UserTask0。Flag［0］ = 0；
}
}
……
定時任務排程的流程圖如圖2所示。與大迴圈排程方式對比，這種方式能夠實現週期性的任務排程，同時隨著任務的增加，依然能夠保證排程的週期性，這種排程能夠應對大多數的控制系統，比如TI的PMSM電機控制器，一般小的家電控制器，都可以搞定。但是使用時有幾點要注意：
單個任務的最長時間長度務必保證不超過單個時間片，否則會導致週期性延遲
對於嚴格實時的控制週期任務，定時排程器不能夠保證
對於長週期任務（比如通訊等待等），定時任務排程器要麼把任務切割為小任務，要麼安排幾個連續的空閒週期來執行
圖2。定時任務排程圖
針對第1點，需要測試或者預估任務的最長執行時間，這個可以採用IO測試的方式解決（具體參見ch6）。
針對第2點，對於實時性要求高，並且週期控制快的任務（比如PID控制），只能將這個任務放到定時中斷裡做，示例程式碼如下：
//1ms定時中斷
__interrupt void Timer0_INT_MapedISR（void）
{
TaskScheduler（&UserTask0）；
Task_SpeedPID_Control（）；
}
//實時性要求高的任務，示例函式，如果控週期慢的話，也可以選擇加入if（UserTask0。Flag［0］）做判斷
void Task_SpeedPID_Control（void）
{
SpeedPID_Input（）； //讀取輸入指令和反饋訊號
SpeedPID_Run（）； //執行PID
SpeedPID_Output（）； //輸出PWM控制
}
……
針對第3點，我們可以將長週期任務放在最後面，如圖3所示，可以把最後幾個空閒週期都留給Task4執行。但是要注意，如果有多個長週期任務，依然會拖慢整個排程週期，於是就出現了基於優先順序的任務排程方式，高優先順序的任務可以中斷低優先順序的任務，在保證長週期任務排程的同時，短週期任務的排程依然能夠保證，這就是RTOS。
圖3。長週期排程方式
實時作業系統RTOS排程
實時作業系統，常用的小型RTOS有uCosII，FreeRTOS，Rt-thread，主要是任務優先順序的排程方式不一樣，這裡感興趣的同學，可以參見相關的專業書籍，對RTOS核心程式碼不做詳細介紹。RTOS的對任務的排程方式如圖4所示。Task0的優先順序高，可以中斷優先順序低的Task1，等Task0執行完，然後RTOS會切換到Task1繼續執行。
圖4。RTOS任務排程方式圖
2。智慧車總體任務排程
智慧車排程平臺總體上只有兩個任務SpeedControlTask和ControlGraphTask，考慮到系統簡單，沒有用RTOS和任務排程器，直接中斷配合While實現，程式碼示例如下，執行時序如圖5所示。
//main主迴圈
void main（void）
{
DisableInterrupts；
CarSystem_Init（）；
EnableInterrupts；
Car_Test（）；//主迴圈在這裡
while（1）；
}
//主迴圈
void Car_Test（void）
{
while（1）
{
if（ImageOver）//影象DMA傳輸結束
{
ImageOver=0；
img_extract（（uint8 *）Image_Data， （uint8 *）imgbuff0， CAMERA_SIZE）；//解壓影象
ControlGraphTask（）；//影象處理任務
DataLog_Add（）；//資料記錄
if（DataLog_CheckEN（））
DataLog_Print（）；
}
}
}
//中斷
#define CAM_VSYNC 29
void PORTA_handler（void）
{
uint32 flag = PORTA_ISFR；
PORTA_ISFR = ~0；
if（flag & （1 << CAM_VSYNC）） //PTA29觸發攝像頭幀中斷
{
ImageOver=0； //清除影象採集標誌
camera_vsync（）；
gVar。time++；
}
}
//DMA傳輸影象資料
void DMA0_IRQHandler（）
{
camera_dma（）；
ImageOver=1；
}
//定時10ms中斷，執行速度PID控制任務
void PIT0_IRQHandler（void）
{
SpeedControlTask（）；
PIT_Flag_Clear（PIT0）；
}
圖5。系統任務時序圖
總體思路就是，每一幅影象的幀中斷VSYNC觸發PORTA_handler（PA29）中斷函式，此時ImageOver清零，同時DMA開始傳輸影象，當DMA傳輸結束觸發DMA0_IRQHandler中斷，此時ImageOver=1，如果ControlGraphTask檢測到的話，那就開始執行，如果ControlGraphTask在VSYNC到來清零ImageOver之前沒有開始執行的話，那隻能等待下一次DMA中斷。最終測試結果，每兩幀觸發一次ControlGraphTask執行，控制週期為13。33ms。
3。嵌入式驅動層設計
嵌入式驅動層大部分複用了Vcan山外的板級庫，新加入比較重要的庫有EITMotorL，EITMotor_R，EIT_Steer和EIT_Log，封裝在EITLib資料夾，總體的思路就是，。h負責介面，。c負責功能實現。
這裡以Motor庫為例，介紹一下嵌入式驅動庫的封裝。
考慮到速度控制用到Motor和Encode，所以把二者整合放到了一起，整體MotorR程式碼解析如下所示。
#ifndef __EIT_MOTORR_DEF__
#define __EIT_MOTORR_DEF__
#include “include。h”
/*Motor Driver*/
#define MOTORR_PWM_MAX 1000 //PWM範圍：-1000到1000
#define MOTORR_PWM_MIN （-1000）
#define MOTORR_PWM_FREQ 15000 //PWM工作頻率
#define MOTORR_FTM FTM0
#define MOTORR_EN PTA24
#define MOTORR_PWMA FTM_CH3
#define MOTORR_PWMB FTM_CH4
#define MOTORR_PWMAIO PTA6
#define MOTORR_PWMBIO PTA7
/*Encode */
#define MOTORR_ENCODE_FTM FTM2 //左編碼器用FTM1
#define MOTORR_GEAR_N 36 //B車電機自帶齒輪齒輪數
#define ENCODR_GEAR_N 40 //B車主動軸齒輪齒輪數
#define WHEELR_GEAR_N 105 //編碼器比例係數
#define ENCODR_CYCLE 2000 //編碼器一圈觸發2000個脈衝
#define WHEELR_LENGTH 18 //17。8cm車輪周長
#define SPEEDR_FS 100 //速度取樣頻率Hz，週期10ms
extern void MotorR_Init（void）； //電機初始化
extern void MotorR_Run（int32 pwm）； //電機PWM控制
extern void MotorR_Brake（void）； //電機剎車
extern void MotorR_Slip（void）； //電機滑行
extern int32 MotorR_GetWheelSpeed（int32 CntInTs）； //speed單位為cm/s
extern int32 MotorR_GetTsCount（void）； //10ms週期內，編碼器脈衝計數值
#endif
嵌入式小書(智慧車)介紹
嵌入式小書0-智慧車系統介紹
嵌入式小書1-系統分層設計
嵌入式小書2-機械與硬體設計部分
嵌入式小書3-嵌入式平臺軟體搭建
嵌入式小書4-Matlab處理和驗證影象演算法
嵌入式小書5-轉速和轉向控制器設計
嵌入式小書6-系統測試與分析
