裸机任务调度框架、DMA、空闲中断

DMA和空闲中断

来一个字节，就会触发中断，一个字节有多少个字节，就会进入多少次中断。
这种会频繁进入中断，打断主流程。目前开发的产品没有影响，
但是如果实时性要求较高，是否会有影响？
因此使用DMA和空闲中断去解决这个问题，实现一包数据只需要进入一次中断。

根据空闲中断判断？
需要说明的是一帧内（包含多个字节）
也就是这一字节和下一个字节之间的传输时间是很短的，可以忽略不计。
但是帧与帧空闲的时间窗就很长，让时间超过传输一个字符（一个字节）帧所需要的时间时，就会产生一个空闲标志IDLEF。（这个可以理解为空闲中断）
以计算的例子为说明：9600波特率，传输一个字节需要1ms，那么只要两帧数据之间传输时间超过1ms就会认为是一帧数据传输完了，然后会产生一个空闲中断IDLEF。

DMA 直接存储器访问 Direct Memory Access
这个就是为了解决我们在这个空闲中断处，收到一整包数据以后，不需要CPU干预，直接通过DMA将串口的数据寄存器搬移到内存里面，DMA就是数据搬运工。

在串口通信过程中，怎么判断是0和1？
假如我传输一个bit的时间窗是1ms，那么我在这1ms内去判断高低电平，如果判断10次，有8次都是高电平，那么就认为是高电平。
传输二进制的速度是波特率
一般是9600、115200，也就是每秒钟传输多少位数据。
假设一个帧(只传输一个字节)的数据包含10位，1s是9600位
那么一个字节数据传输的大概时间是1ms时间。

使能DMA时钟
复位DMA通道
配置传输方向：片上外设到内存
配置数据源地址：例如是串口的数据寄存器地址
配置源地址是固定还是增长的：是固定的，因为数据缓存寄存器是固定的
配置源数据传输位宽：位宽，8位宽度
配置数据目的地址：也就是数组的首地址，
配置目的地址是固定的还是增长的：需要存在数组，因此是增长的，不然怎么存的完。注意要进行强制数据转换，因为是在ARM，因此要搞成32位的地址。
配置目的数据传输位宽：位宽，8位宽度
配置数据传输最大次数：根据芯片手册查看，
配置DMA通道优先级：（可能拓展多个通道，那么就需要判断先搬运哪一个）
使能UART接受数据使用DMA
使能DMA通道

设置DAM需要先关闭，然后再设置，最后在打开，这样才有效。

裸机任务调度方案

时间的标志位在时间中断定时器产生

时间片调度，按照需要调度，就是当前开发使用的思路，

会出现很多if判断，导致代码不美观？
还需要进一步优化

实现一个调度框架，
将其封装起来。
首先将时间片放在结构体数组中，
接着将任务也同样放在结构体中，

在主函数中main.c中：

typedef struct
{uint8_t run;                // 调度标志，1：调度，0：挂起uint16_t timCount;          // 时间片计数值uint16_t timRload;          // 时间片重载值void (*pTaskFuncCb)(void);  // 函数指针变量，用来保存业务功能模块函数地址
} TaskComps_t;

包含是否被调度，时间片计数器，时间片重载值，保存业务功能模块
需要说明的是

 void (*pTaskFuncCb)(void);   这样写的目的就是告诉编译器，这就是一个函数指针变量。如果以后你想定义一个函数指针，那么这个是必不可少的形式。缺一不可。void  可以换成数据类型等，

该函数被主函数调用：static void TaskHandler(void)
{for (uint8_t i = 0; i < TASK_NUM_MAX; i++){if (g_taskComps[i].run)                  // 判断时间片标志{g_taskComps[i].run = 0;              // 标志清零g_taskComps[i].pTaskFuncCb();        // 执行调度业务功能模块}}
}//可以看出函数TaskScheduleCb已经具有static标记了，说明这个函数具有以下属性
//只能在这个文件有效，
//函数不会被优化掉，内存中一直有位置给这个函数使用
//而想在其他地方调用函数，只能通过指针的形式调用，因此使用了回调函数的方式。
//将TaskScheduleCb函数的地址传过去，
//需要说明的是一个函数的首地址就是通过函数名进行读取的，所以传递的首地址就是
//直接将这个TaskScheduleCb首地址作为形参传递进去了。static void AppInit(void)
{Usb2ComAppInit();TaskScheduleCbReg(TaskScheduleCb);
}

主要通过run调度标志位，看是否只能该功能模块，
然后直接清零
最后是根据函数指针，调用对应的业务功能。

这段函数是在定时器中调用，也就是滴答定时器（位于驱动层）

需要将这个函数的地址传递出去

static void TaskScheduleCb(void)
{for (uint8_t i = 0; i < TASK_NUM_MAX; i++){if (g_taskComps[i].timCount){g_taskComps[i].timCount--;if (g_taskComps[i].timCount == 0){g_taskComps[i].run = 1;g_taskComps[i].timCount = g_taskComps[i].timRload;}}}
}

static TaskComps_t g_taskComps[] = 
{{0, 5,   5,   HmiTask},{0, 200, 200, Usb2ComTask},/* 添加业务功能模块 */
};

这里可以看出，如果我们的业务模块很多的话，这个框架还是不行的，但是这样做的目的给我们提供一个思路。一部分可以使用。

定时器.cstatic volatile uint64_t g_sysRunTime = 0;//这是定义指针变量的标准方式。
static void (*g_pTaskScheduleFunc)(void);        // 函数指针变量，保存任务调度的函数地址/**
***********************************************************
需要注意的是这里形参是一个函数指针变量，说白了需要给这个
函数传递的就是一个指针，只不过是一个函数指针。通过地址进行传递，从而使驱动层函数进行调用应用层函数。**在应用层进行调用该函数*************************************************************
*/
void TaskScheduleCbReg(void (*pFunc)(void))
{g_pTaskScheduleFunc = pFunc;
}/**
***********************************************************
定时中断服务函数，1ms产生一次中断
***********************************************************
*/
void SysTick_Handler(void)
{g_sysRunTime++;g_pTaskScheduleFunc();
}/**
***********************************************************
获取系统运行时间
***********************************************************
*/
uint64_t GetSysRunTime(void)
{return g_sysRunTime;
}

补充：static:

访问的属性还是局部的，但是数据放在全局段中(静态段)。
原本这个地址就是存放的是a，不会被释放掉，这个地址一直会存放a这个变量。 占据整个代码量的大小。

1. ​隐藏作用（限制作用域）​​

• ​全局变量或函数​：用static修饰全局变量或函数时，它们的作用域被限制在当前源文件内，其他文件无法通过extern引用。这种隐藏特性可避免不同文件间的命名冲突

  // 文件a.c
  static int global_var;  // 仅本文件可见
  static void func() { }   // 仅本文件可调用
  

• ​对比​：未加static的全局变量和函数默认具有全局可见性，其他文件可通过声明extern访问

2. ​保持变量内容的持久性​

• ​局部静态变量​：在函数内部用static声明局部变量时，其生命周期从程序启动到结束，而非随函数调用结束释放。变量的值在多次调用间保持连续性

  void increment() {static int count = 0;  // 仅初始化一次count++;printf("%d\n", count); // 每次调用递增
  }
  

• ​存储位置​：静态变量（包括全局和局部）存储在静态数据区，与自动变量（栈区）和动态分配变量（堆区）不同

3. ​默认初始化​

• ​自动初始化为0​：未显式赋值的静态变量（包括全局和局部静态变量）会被编译器自动初始化为0或空值（如字符串为""，指针为NULL）

  static int num;      // 默认初始化为0
  static char str[10]; // 默认初始化为空字符串
  

4. ​静态函数​

• ​限制函数可见性​：用static修饰函数时，该函数只能在定义它的文件中调用，不可被其他文件访问。这增强了模块化设计，防止函数名污染全局命名空间

  // 文件utils.c
  static void helper() { }  // 仅本文件内部使用
  

总结对比表

应用场景	作用	示例/说明
全局变量+static	限制作用域至当前文件，避免跨文件冲突	static int x; 仅在定义文件中可见
局部变量+static	变量生命周期延长至程序结束，值在多次调用间保留	函数内static int count=0;，每次调用count递增
函数+static	函数仅在本文件内可调用	static void func() {} 对其他文件不可见
未初始化静态变量	自动初始化为0或空值	static int a; 默认a=0

其他注意事项

• ​与auto对比​：auto变量（默认）存储在栈区，每次函数调用时重新分配，而static变量在程序启动时分配一次
• ​多文件编程​：合理使用static可提高代码封装性，减少全局变量滥用带来的维护问题

static在C语言中实现了作用域控制、数据持久化和内存管理的优化，是模块化编程和资源管理的重要工具。

补充说明

但是这个是否会应为for循环在中断里面，导致一些问题？

本次使用的是系统滴答定时器，这个滴答定时器还没有进一步了解。

关于调度框架，该文章会进一步更新，目前还在思考最优解。

因为并不是所有的都是使用滴答定时器。

文章仍需要进一步补充。

文章源码获取方式：
如果您对本文的源码感兴趣，欢迎在评论区留下您的邮箱地址。我会在空闲时间整理相关代码，并通过邮件发送给您。由于个人时间有限，发送可能会有一定延迟，请您耐心等待。同时，建议您在评论时注明具体的需求或问题，以便我更好地为您提供针对性的帮助。

【版权声明】
本文为博主原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议。这意味着您可以自由地共享（复制、分发）和改编（修改、转换）本文内容，但必须遵守以下条件：
署名：您必须注明原作者（即本文博主）的姓名，并提供指向原文的链接。
相同方式共享：如果您基于本文创作了新的内容，必须使用相同的 CC 4.0 BY-SA 协议进行发布。
示例：
如果您在博客或文章中引用了本文的内容，请在显著位置标注类似以下声明：
本文部分内容参考自 [博主名称] 的原创文章，原文链接：[文章链接]，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议。
感谢您的理解与支持！如果您有任何疑问或需要进一步协助，请随时在评论区留言。*