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裸機(jī)系統(tǒng)通常分成輪詢(xún)系統(tǒng)和前后臺(tái)系統(tǒng)。
輪詢(xún)系統(tǒng)即是在裸機(jī)編程的時(shí)候，先初始化好相關(guān)的硬件，然后讓主程序在一個(gè)死循環(huán)里面不斷循環(huán)，順序地做各種事情，大概的偽代碼具體如代碼清單所示：
int?main(void)
{
???/*?硬件相關(guān)初始化?*/
???HardWareInit();
???/*?無(wú)限循環(huán)?*/
???for?(;;)?{
??????/*?處理事情?1?*/
??????DoSomething1();
??????/*?處理事情?2?*/
??????DoSomething2();
??????/*?處理事情?3?*/
??????DoSomething3();
???}
}輪詢(xún)系統(tǒng)是一種非常簡(jiǎn)單的軟件結(jié)構(gòu)，通常只適用于那些只需要順序執(zhí)行代碼且不需要外部事件來(lái)驅(qū)動(dòng)的就能完成的事情。如果只是實(shí)現(xiàn) LED 翻轉(zhuǎn)，串口輸出，液晶顯示等這些操作，那么使用輪詢(xún)系統(tǒng)將會(huì)非常完美。但是，如果加入了按鍵操作等需要檢測(cè)外部信號(hào)的事件，用來(lái)模擬緊急報(bào)警，那么整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力就不會(huì)那么好了。
假設(shè)DoSomething3 是按鍵掃描，當(dāng)外部按鍵被按下，相當(dāng)于一個(gè)警報(bào)，這個(gè)時(shí)候，需要立馬響 應(yīng) ， 并 做 緊 急 處 理 ， 而 這 個(gè) 時(shí) 候 程 序 剛 好 執(zhí) 行 到 DoSomething1 ， 要 命 的 是DoSomething1 需要執(zhí)行的時(shí)間比較久，久到按鍵釋放之后都沒(méi)有執(zhí)行完畢，那么當(dāng)執(zhí)行到 DoSomething3 的時(shí)候就會(huì)丟失掉一次事件。足見(jiàn)，輪詢(xún)系統(tǒng)只適合順序執(zhí)行的功能代碼，當(dāng)有外部事件驅(qū)動(dòng)時(shí)，實(shí)時(shí)性就會(huì)降低。
相比輪詢(xún)系統(tǒng)，前后臺(tái)系統(tǒng)是在輪詢(xún)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加入了中斷。外部事件的響應(yīng)在中斷里面完成，事件的處理還是回到輪詢(xún)系統(tǒng)中完成，中斷在這里我們稱(chēng)為前臺(tái)， main 函數(shù)里面的無(wú)限循環(huán)我們稱(chēng)為后臺(tái)，大概的偽代碼見(jiàn)代碼清單所示：
int?flag1?=?0;
int?flag2?=?0;
int?flag3?=?0;
int?main(void)
{
???/*?硬件相關(guān)初始化?*/
???HardWareInit();
???/*?無(wú)限循環(huán)?*/
???for?(;;)?{
??????if?(flag1)?{
?????????/*?處理事情?1?*/
?????????DoSomething1();
??????}
??????if?(flag2)?{
?????????/*?處理事情?2?*/
?????????DoSomething2();
??????}
??????if?(flag3)?{
?????????/*?處理事情?3?*/
?????????DoSomething3();
??????}
???}
}
void?ISR1(void)
{
???/*?置位標(biāo)志位?*/
???flag1?=?1;
???/*?如果事件處理時(shí)間很短，則在中斷里面處理
???如果事件處理時(shí)間比較長(zhǎng)，在回到后臺(tái)處理?*/
???DoSomething1();
}
void?ISR2(void)
{
???/*?置位標(biāo)志位?*/
???flag2?=?2;
???/*?如果事件處理時(shí)間很短，則在中斷里面處理
???如果事件處理時(shí)間比較長(zhǎng)，在回到后臺(tái)處理?*/
???DoSomething2();
}
void?ISR3(void)
{
???/*?置位標(biāo)志位?*/
???flag3?=?1;
???/*?如果事件處理時(shí)間很短，則在中斷里面處理
???如果事件處理時(shí)間比較長(zhǎng)，在回到后臺(tái)處理?*/
???DoSomething3();
}在順序執(zhí)行后臺(tái)程序的時(shí)候，如果有中斷來(lái)臨，那么中斷會(huì)打斷后臺(tái)程序的正常執(zhí)行流，轉(zhuǎn)而去執(zhí)行中斷服務(wù)程序，在中斷服務(wù)程序里面標(biāo)記事件，如果事件要處理的事情很簡(jiǎn)短，則可在中斷服務(wù)程序里面處理，如果事件要處理的事情比較多，則返回到后臺(tái)程序里面處理。
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相比前后臺(tái)系統(tǒng)，多線(xiàn)程系統(tǒng)的事件響應(yīng)也是在中斷中完成的，但是事件的處理是在線(xiàn)程中完成的。在多線(xiàn)程系統(tǒng)中，線(xiàn)程跟中斷一樣，也具有優(yōu)先級(jí)，優(yōu)先級(jí)高的線(xiàn)程會(huì)被優(yōu)先執(zhí)行。
當(dāng)一個(gè)緊急的事件在中斷被標(biāo)記之后，如果事件對(duì)應(yīng)的線(xiàn)程的優(yōu)先級(jí)足夠高，就會(huì)立馬得到響應(yīng)。相比前后臺(tái)系統(tǒng)，多線(xiàn)程系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性又被提高了。
多線(xiàn)程系統(tǒng)大概的偽代碼具體見(jiàn)代碼清單所示：
int?flag1?=?0;
int?flag2?=?0;
int?flag3?=?0;
int?main(void)
{
???/*?硬件相關(guān)初始化?*/
???HardWareInit();
???/*?OS?初始化?*/
???RTOSInit();
???/*?OS?啟動(dòng)，開(kāi)始多線(xiàn)程調(diào)度，不再返回?*/
???RTOSStart();
}
void?ISR1(void)
{
???/*?置位標(biāo)志位?*/
???flag1?=?1;
}
void?ISR2(void)
{
???/*?置位標(biāo)志位?*/
???flag2?=?2;
}
void?ISR3(void)
{
???/*?置位標(biāo)志位?*/
???flag3?=?1;
}
void?DoSomething1(void)
{
???/*?無(wú)限循環(huán)，不能返回?*/
???for?(;;)?{
??????/*?線(xiàn)程實(shí)體?*/
??????if?(flag1)?{
??????}
???}
}
void?DoSomething2(void)
{
???/*?無(wú)限循環(huán)，不能返回?*/
???for?(;;)?{
??????/*?線(xiàn)程實(shí)體?*/
??????if?(flag2)?{
??????}
???}
}
void?DoSomething3(void)
{
???/*?無(wú)限循環(huán)，不能返回?*/
???for?(;;)?{
??????/*?線(xiàn)程實(shí)體?*/
??????if?(flag3)?{
??????}
???}
}相比前后臺(tái)系統(tǒng)中后臺(tái)順序執(zhí)行的程序主體，在多線(xiàn)程系統(tǒng)中，根據(jù)程序的功能，我們把這個(gè)程序主體分割成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的，無(wú)限循環(huán)且不能返回的小程序，這個(gè)小程序我們稱(chēng)之為線(xiàn)程。
每個(gè)線(xiàn)程都是獨(dú)立的，互不干擾的，且具備自身的優(yōu)先級(jí)，它由操作系統(tǒng)調(diào)度管理。加入操作系統(tǒng)后，我們?cè)诰幊痰臅r(shí)候不需要精心地去設(shè)計(jì)程序的執(zhí)行流，不用擔(dān)心每個(gè)功能模塊之間是否存在干擾。
加入了操作系統(tǒng)，我們的編程反而變得簡(jiǎn)單了。整個(gè)系統(tǒng)隨之帶來(lái)的額外開(kāi)銷(xiāo)就是操作系統(tǒng)占據(jù)的那一丁點(diǎn)的 FLASH 和 RAM。現(xiàn)如今，單片機(jī)的 FLASH 和 RAM 是越來(lái)越大，完全足以抵擋 RTOS 那點(diǎn)開(kāi)銷(xiāo)。
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