如何用單個(gè)定時(shí)器統(tǒng)一地實(shí)現(xiàn)多種定時(shí)應(yīng)用？

據(jù)說(shuō)，在中國(guó)，當(dāng)老板的一般都有這么一個(gè)心態(tài)：花最少的錢，辦最多的事！

客戶大爺不能慢待，因?yàn)殚_(kāi)源和節(jié)流不可偏廢。政府機(jī)關(guān)必須打點(diǎn)，畢竟“有關(guān)部門”掌握著生殺大權(quán)。于是，這“節(jié)流之道”便落在了員工的頭頂上。

只是，人心惟危，道心惟微，被教育多年的打工者都不想做活雷鋒。節(jié)流手段過(guò)于明顯的話，無(wú)異于殺雞取卵。于是，老板們八仙過(guò)海，各顯神通。

有的呢，深入落實(shí)我黨的群眾路線，和群眾們打成一片，很好地實(shí)現(xiàn)了“到群眾中去，讓人民服務(wù)”的目的。

有的呢，擺出一副義薄云天的架勢(shì)，和員工們勾肩搭背、稱兄道弟，以“情”感人，成功地將老實(shí)厚道的員工們加薪的請(qǐng)求扼殺在了萌芽狀態(tài)。

有的呢，善用權(quán)謀，假惺惺地放權(quán)，讓手下人產(chǎn)生“主人翁”意識(shí)，同時(shí)搞制衡之道，效仿春秋二桃殺三士的故事，讓員工們爭(zhēng)相效忠，總之，靠著厚黑之道，將風(fēng)箏背后的那根線牢牢地掌控在自己手中。

也許是深知惹毛工程師的慘痛下場(chǎng)，電子類公司的老板對(duì)待工程師們更有人性一些。在畫大餅、吊胡蘿卜一段時(shí)間后也會(huì)忍著心痛犒賞犒賞大家伙。但是，開(kāi)公司畢竟不是請(qǐng)客吃飯，還得有錢賺。

于是，不能拿人開(kāi)刀的老板們就把目光放到了物料上面。

如果一件產(chǎn)品的物料成本能節(jié)省10塊，賣出去1萬(wàn)件便是10萬(wàn)，10萬(wàn)件便是100萬(wàn)。數(shù)學(xué)運(yùn)算算得賊溜的老板們就這樣對(duì)物料清單下手了。

一

在小公司里面，老板們親自參與硬件設(shè)計(jì)不算什么稀罕事。老板經(jīng)常赤膊上陣，對(duì)硬件元器件選型指手畫腳。

作為一名軟件工程師，好整以暇地在旁邊欣賞硬件工程師被老板虐得敢怒不敢言的畫風(fēng)固然很愜意，但是一旦老板的魔爪伸向MCU這顆關(guān)鍵物料之時(shí)，我輩也難以事不關(guān)己高高掛起了。

那一日，晴空萬(wàn)里，艷陽(yáng)高照，不才正沐浴在午后的陽(yáng)光中，品著茶香，感嘆著歲月靜好：“其香悠遠(yuǎn)兮扶搖登宵，其味空靜兮潛藏于竅！”

不才搖著頭，晃著腦，感覺(jué)到歡快的自我就快要出竅，全然沒(méi)有發(fā)現(xiàn)悄悄來(lái)到面前的領(lǐng)導(dǎo)。

“咳咳”，一聲短促的咳嗽，帶著熟悉的壓迫感將我從浮生若夢(mèng)中驚醒。不才趕緊從半躺的姿勢(shì)中坐起，差點(diǎn)閃著媳婦所言“用進(jìn)廢退”的老腰。

“馬步君，看看我手里這個(gè)板子?！鳖I(lǐng)導(dǎo)帶著看似神秘莫測(cè)、其實(shí)沒(méi)有什么意義的微笑，把一個(gè)電路板遞給了我。

不消說(shuō)，來(lái)任務(wù)了！從天堂掉落人間的我心中一個(gè)咯噔，看著手里的電路板，內(nèi)心蕩漾個(gè)不停：“這板子看著不算復(fù)雜，這等小活一般是不會(huì)安排給我的，莫非領(lǐng)導(dǎo)開(kāi)恩？”

這邊廂，不才心中火光電閃，轉(zhuǎn)個(gè)不停，那邊廂，領(lǐng)導(dǎo)打開(kāi)了話匣子，講起了原委。

原來(lái)，這是別的公司給我司一個(gè)客戶批量供貨的產(chǎn)品，現(xiàn)在客戶要求對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行升級(jí)，希望在硬件電路基本不改動(dòng)的情況下，添加一些功能，客戶為了保證供貨安全，把我司列入了備胎供應(yīng)商之列。

具體情況交代完之后，領(lǐng)導(dǎo)把不知從哪里搞來(lái)的原產(chǎn)品電路圖發(fā)給了我，讓我評(píng)估一下不改電路、完全抄板的情況下，能不能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品升級(jí)。

二

“我真傻，真的，”事后，我經(jīng)常抬起帥氣逼人的眼睛來(lái)，祥林嫂似對(duì)同事說(shuō)?！拔覇沃涝谠O(shè)計(jì)新產(chǎn)品的時(shí)候?yàn)榱丝刂瞥杀?，領(lǐng)導(dǎo)會(huì)插手MCU的選型；我不知道升級(jí)別人產(chǎn)品的時(shí)候也會(huì)這樣?！?/p>

當(dāng)我把“不需要改電路，只需要換一下引腳兼容、資源更豐富一點(diǎn)的MCU”的結(jié)論告訴領(lǐng)導(dǎo)時(shí)，領(lǐng)導(dǎo)及時(shí)地制止了我的“無(wú)理要求”。

“客戶是把產(chǎn)品升級(jí)了，但是產(chǎn)品的價(jià)格基本未動(dòng)，加的功能也不算太多，MCU就不要換了吧。想想辦法，能省一塊是一塊嘛！”

看著領(lǐng)導(dǎo)那副欠揍的笑臉，我據(jù)理力爭(zhēng)，“天之道，損有余而補(bǔ)不足......”

“別吊書袋子了，硬件資源不夠，軟件功底來(lái)湊。所以才把這么艱巨的任務(wù)交給你嘛！”

得，認(rèn)命吧！

資源受限，編程自然處處是挑戰(zhàn)。具體到這個(gè)產(chǎn)品上，我發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)最大的一點(diǎn)便是：定時(shí)應(yīng)用特別多，MCU的定時(shí)器又特別地少。

硬件定時(shí)器的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于定時(shí)應(yīng)用的數(shù)量，顯然無(wú)法為每一個(gè)定時(shí)應(yīng)用單獨(dú)分配一個(gè)硬件定時(shí)器。本來(lái)一個(gè)蘿卜一個(gè)坑最好辦，現(xiàn)在資源不夠怎么辦？

不才就不賣關(guān)子了，方案當(dāng)然是用軟件的有余彌補(bǔ)硬件的不足了。

為了各個(gè)定時(shí)應(yīng)用的起點(diǎn)相同、步調(diào)一致，同時(shí)為了編程的統(tǒng)一，最好的方式便是在單個(gè)硬件定時(shí)器的基礎(chǔ)上模擬實(shí)現(xiàn)多個(gè)軟件定時(shí)器，以前臺(tái)硬件定時(shí)器中斷服務(wù)程序和后臺(tái)軟件定時(shí)器管理程序相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)單次定時(shí)、多次定時(shí)和循環(huán)定時(shí)應(yīng)用。

三

不才不屑藏私，下面就把具體的方案設(shè)計(jì)給各位看官們分享出來(lái)。

先跟大家建立這么一個(gè)概念：

程序設(shè)計(jì)=數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+運(yùn)算

具體到這里，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)便是“軟件定時(shí)器”，運(yùn)算便是中斷服務(wù)程序（ISR）和定時(shí)管理程序。

軟件定時(shí)器是“結(jié)構(gòu)體”形式，根據(jù)定時(shí)應(yīng)用的特點(diǎn)及分類，設(shè)計(jì)一種涵蓋單次定時(shí)、多次定時(shí)和循環(huán)定時(shí)三種類型定時(shí)的軟件定時(shí)器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，使用一個(gè)靜態(tài)分配的軟件定時(shí)器節(jié)點(diǎn)數(shù)組來(lái)定義所有的定時(shí)任務(wù)。

這個(gè)結(jié)構(gòu)體有以下幾個(gè)成員變量：軟件定時(shí)器ID、激活狀態(tài)、定時(shí)次數(shù)、超時(shí)次數(shù), 循環(huán)標(biāo)識(shí),定時(shí)值, 計(jì)時(shí)值, 回調(diào)函數(shù)，這些成員變量的意義大多數(shù)可以“顧名思義”，這里便不贅述了。

下面開(kāi)始叨ISR和定時(shí)管理程序。

ISR和定時(shí)管理程序是靠一個(gè)叫“相對(duì)計(jì)時(shí)時(shí)間”（記為Timer_ticked）的信使扭結(jié)在一起的，它表示未被軟件定時(shí)器計(jì)時(shí)的時(shí)間。

MCU上電初始化時(shí)，設(shè)置硬件定時(shí)器的中斷周期為T并使能中斷，硬件定時(shí)器以T為時(shí)間間隔，觸發(fā)MCU執(zhí)行ISR。在ISR中，累加相對(duì)計(jì)時(shí)時(shí)間的數(shù)值，累加值為T，即Timer_ticked += T。

定時(shí)器管理程序完成對(duì)軟件定時(shí)器節(jié)點(diǎn)數(shù)組的操作后，清零相對(duì)計(jì)時(shí)時(shí)間，所以，只要程序設(shè)計(jì)地合理，Timer_ticked不會(huì)很大，超過(guò)20ms基本可以確定您的程序設(shè)計(jì)有毛病了。

總之，通過(guò)相對(duì)計(jì)時(shí)時(shí)間，保證了所有軟件定時(shí)器節(jié)點(diǎn)的同步計(jì)時(shí)和準(zhǔn)確計(jì)時(shí)。

ISR當(dāng)然簡(jiǎn)單，接下來(lái)便是稍微復(fù)雜一些的定時(shí)管理程序了。

定時(shí)管理程序是管理所有定時(shí)應(yīng)用的，每個(gè)定時(shí)應(yīng)用對(duì)應(yīng)上述結(jié)構(gòu)體數(shù)組里的一個(gè)成員，可以以“節(jié)點(diǎn)”來(lái)稱呼它。

定時(shí)管理程序是在后臺(tái)循環(huán)執(zhí)行的，它每次都會(huì)檢查所有定時(shí)器節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)，如果該定時(shí)器節(jié)點(diǎn)處于空閑狀態(tài)，它就跳過(guò)它不做處理，如果處于激活狀態(tài)，它就增加該定時(shí)器節(jié)點(diǎn)的計(jì)時(shí)值（累加值為Timer_ticked）。

然后判斷計(jì)時(shí)值是否超過(guò)了所設(shè)定的定時(shí)值。如果沒(méi)超過(guò)，那就跳過(guò)它不做處理，如果超過(guò)了，先調(diào)用它的定時(shí)回調(diào)函數(shù)，然后判斷該節(jié)點(diǎn)是否為循環(huán)定時(shí)器。

如果不是循環(huán)定時(shí)，跳過(guò)它不做處理，如果是，則需要重啟本定時(shí)器節(jié)點(diǎn)。

按照這種方法處理完所有定時(shí)器節(jié)點(diǎn)之后，便可以退出本次定時(shí)管理程序了。

講到這里，各位看官應(yīng)該看明白了吧.

四

小米手機(jī)物美價(jià)廉，沒(méi)來(lái)由地?fù)?dān)上了“低價(jià)誤國(guó)”的罵名。國(guó)外的MCU廠商倒是雞賊得很，一分錢一分貨，資源豐富一點(diǎn)，價(jià)格就漲上去了，赤果果的資本家嘴臉。

所以，在成本的約束以及領(lǐng)導(dǎo)的威嚴(yán)下，在一個(gè)資源受限的MCU上搗鼓代碼成了嵌入式軟件工程師日常工作的常態(tài)。不過(guò)，不要抱怨，也不用憂慮和焦心，辦法總比困難多。

總的原則就是：硬件不夠，軟件來(lái)湊。

比如對(duì)于多個(gè)定時(shí)應(yīng)用，單定時(shí)器就足夠！