嵌入式時(shí)鐘管理器的設(shè)計(jì)方案與實(shí)現(xiàn)

目前，在嵌入式產(chǎn)品的研發(fā)中，低檔微處理器軟件多采用裸機(jī)開發(fā)模式實(shí)現(xiàn)。在這種開發(fā)模式中，常有如下需求：

　　(1) 在經(jīng)歷特定的時(shí)間段后，執(zhí)行特定操作;

　　(2) 根據(jù)給定周期執(zhí)行特定操作。

　　傳統(tǒng)的作法是利用前后臺方式：設(shè)定硬件定時(shí)器，使其在后臺以特定周期對各相關(guān)操作的標(biāo)志變量作計(jì)數(shù)操作;前臺則不斷對各標(biāo)志變量巡回查詢，若發(fā)現(xiàn)標(biāo)志變量達(dá)到預(yù)定值，則執(zhí)行特定操作?？梢?，上述需求需直接操作硬件定時(shí)器實(shí)現(xiàn)，其過程繁瑣，且需要用戶對相關(guān)硬件有深入了解。因此，本文設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)了一種使用方便的低端系統(tǒng)時(shí)鐘管理器。

　　本時(shí)鐘管理器適用于可提供至少一個(gè)硬件定時(shí)器的處理器。其為用戶提供了有益、友好的裁剪途徑，以滿足不同目標(biāo)系統(tǒng)的實(shí)際需要。通過裁剪，該時(shí)鐘管理器的目標(biāo)代碼最小可至100B以下，最大也不超過1KB。

　　時(shí)鐘管理器在實(shí)現(xiàn)中，將與硬件密切相關(guān)的部分組成一獨(dú)立模塊(文件)。針對不同的目標(biāo)系統(tǒng)處理器，更換該模塊即可。為使表述不過抽象，本文以8051系列單片機(jī)為目標(biāo)系統(tǒng)處理器、C51為工具語言闡述該嵌入式時(shí)鐘管理器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

　　1 設(shè)計(jì)

　　該時(shí)鐘管理器模塊(文件)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　(1) configClk.h定義了有關(guān)系統(tǒng)裁剪、配置的可調(diào)參數(shù)，通過對configClk.h中相關(guān)宏參數(shù)的配置，即可實(shí)現(xiàn)對該時(shí)鐘管理器系統(tǒng)的配置和裁剪。

　　(2) clk_impl.*功能模塊用來封裝目標(biāo)系統(tǒng)的一個(gè)硬件定時(shí)器，以屏蔽不同處理器間的硬件差異，起到HAL(HardwareAbstractLayer)作用。系統(tǒng)時(shí)鐘在此構(gòu)建。

　　(3) clk.*模塊在clk_impl.*提供的HAL基礎(chǔ)上進(jìn)一步封裝，通過一個(gè)鉤子(Hook)函數(shù)，為系統(tǒng)提供時(shí)鐘脈沖，且脈沖寬度可調(diào)(配置configClk.h中的相關(guān)宏參即可)。

　　(4) WdLib.*模塊為用戶應(yīng)用提供多個(gè)軟件定時(shí)器。

　　2 實(shí)現(xiàn)

　　2.1硬件定時(shí)器的底層封裝

　　硬件定時(shí)器底層封裝在圖1所示的clk_impl.*中實(shí)現(xiàn)。其中定義了一個(gè)初始化接口函數(shù)和一個(gè)定時(shí)器中斷的ISR(InterruptServiceRoutine)。令選用的硬件時(shí)鐘為定時(shí)器0(可在configClk.h中配置)。

　　(1) 初始化接口函數(shù)void_clkInit(void){}

　　用戶通過調(diào)用該接口函數(shù)，可周期性地執(zhí)行相應(yīng)的ISR—clkTick_ISR，從而形成邏輯上的系統(tǒng)時(shí)鐘。另外，本接口函數(shù)不為用戶直接訪問，而在上層模塊clk.*中被調(diào)用。

　　(2) 定時(shí)器0的ISR—clkTick_ISR

　　voidclkTick_ISR(void)interrupt1usingREG_GRP_FOR_

　　SYS_CLK{}

　　其中：REG_GRP_FOR_SYS_CLK為定義于configClk.h中的可調(diào)參數(shù)，用來設(shè)定本ISR的工作寄存器組。