单片机程序设计中运用事件驱动机制

1、单片机程序设计中运用事件驱动机制摘要：通过实例说明将事件驱动机制应用到单片机程序中，使中断响应与处理程序分离，可较理想地用硬件定时代替处理程序中的软件定时，从而大幅提高系统对多中断的实时响应能力，降低多中断系统调试的难度。关键词：事件驱动单片机程序设计实时响应1传统单片机程序开发的不足在传统的单片机程序中，通常是以“过程”和“操作”为中心的结构，程序按规定的过程顺序地执行，与外设的连接一般采用中断方式，在中断服务程序中完成外设的全部处理工作，主程序一般是初始化系统并等待中断的发生。这种结构成熟、易于理解，但有如下不足：（1）受单片机性能的限制，容易造成系统对其它中断的响应变得迟缓，特别是对于中

2、断源较多、中断处理耗时较多的系统（如：LED显示、键盘扫描等）；（2）中断服务程序过长，在中断服务期间系统无法响应同级的中断；（3）可能导致代码重入，增大堆栈开销，造成难以预料的结果；（4）程序调试时，花在各模块定时协调方面的时间、精力随系统的复杂程序大幅增加。如果在编写单片机程序时，引入Windows程序中的事件驱动机制，把中断响应与事件处理程序分离，中断服务程序的任务只是产生一个中断发生的标志，而事件处理则由处理程序来完成，主程序则负责判断标志和调度处理程序。这样，可大幅缩短中断服务程序的长度，减少断服务程序的耗时，提高系统对多中断的响应能力，从而较好地解决上述矛盾。2Windows的事件

3、驱动机制在Windosw系统中，程序的设计围绕事件驱动来进行。当对象有相关的事件发生时（如按下鼠标键），对象产生一条特定的标识事件发生的消息，消息被送入消息队列，或不进入队列而直接发送给处理对象，主程序负责组织消息队列，将消息发送给相应的处理程序，使相应的处理程序执行相应的动作，做完相应的处理后将控制权交还给主程序。在这种机制中，对象的请求仅仅是向队列中添加相应的消息，耗时的处理则被分离给处理函数。这种结构的程序中各功能模块界限分明，便于扩充，能充分利用CPU的处理能力，使系统对外界响应准确而及时。3事件驱动的单片机程序设计与Windows系统相比，单片机的资源非常有限，因此，单片机程序中的事

4、件驱动机制只能采取一种简化的方式。当某个中断发生时，中断服务程序设置相应的标志，不同的标导代表不同的中断发生的消息，而主程序不断地判别这些标志，以决定启动哪一个处理函数。相应的处理函数被启动处理完相关的任务后，清除此标志，然后把控制权交还给主程序。采用这种机制，可合理地利用有限资源，使程序调试的工作量大幅下降。对于延时、定时处理（如LED显示、键盘扫描等），更可方便地使用一定时器来完成延时、定时的任务,从而把CPU从这种耗时的任务中解放出来，确保系统对多中断有足够的响应能力。本文以一IC卡读写机为例，说明事件驱动机制在单片机程序设计中的具体应用。硬件结构本系统以ATMEL公司的89C51为核心

5、（如图1）。89C51价格低廉，性能较好，片内有4KB的可擦写程序存储器，可满足本系统的要求。为简化硬件结构及系统能耗，键盘采用软件扫描的矩阵键盘。LED显示采用段位动态扫描，在任一时刻LED中最多只有一段被点亮。具体是在位选信号送某位LED的公共极时，每隔一个时间片依次输出该位LED的段码（含小数点），输出完成一位后，再逐闪输出下一位。从第一位至第N位LED依次分成8XN个时间片循环扫描显示。串口UART作为系统与外部数据通信的通道，IC卡的读写由MCU模拟I2C协议来实现。事件驱动机制的单片机程序设计中断申请标志在系统中定义一个可位寻址的单元，在此把它命名为Message_Flag,用来记

6、录描述中断事件发生的情况。各位的定义如下：07D605D403D2U1确认“串口事杵发生标志INTO事件发生标志T1事件发生标志30事件发生1标憲咄叫jFlag中臬位为1表示当应倘爭件发主为D则当前役有相应的爭件发生n*Message_Flag中某位为1表示当前有相应的事件发生，为0则当有没有相应的事件发生。LED显示的实现显示模块结构见图2。以定时器TO作为LED的动态扫描的定时基准，TO的定时时间最大值Tseg=20ms/（8XN）（其中N为LED位数），改变Tseg的值可改变显示的亮度。TO每隔Tseg时间向MCU申请中断，在TO的中断服务程序中置位相应的标志位（Message_Flag

7、中的DO位）。主程序检测到此标志位被置位后，启动显示模块实现位段的显示输出。键盘输入的实现键盘模块结构见图3。在LED动态扫描期间，只有被点亮的LED相应的位选线维持大约3ms的低电平，而在系统工作的绝大部分时间内LED的位选线（即键盘的列线）维持高电平。当有键被按下时，将把键盘的行线中某一根拉成高电平，经或非门后，向MCU申请INT1中断，在INT1的中断服务程序中启动定时时间为20ms的定时器T1。T1的定时时间到后向MCU申请T1中断，在T1的中断服务器程序中置位相应的中断申请标志（Message_Flag中的D1位）。主程序检测到此标志位被置位后，启动键盘扫描模块实现键盘输入。键盘输入

8、完成（用户按“确认”键），置位键盘输入确认标志Message_Flag中的D7位）。IC卡的读写IC卡的SDA、SCL经卡座分别通过P1.0、P1.1与MCU相连。当IC卡插入卡座时，座上的微动开关使INTO变为低电平，向MCU申请INTO中断。在INTO中断服务程序中置位相应的中断申请标志（Message_Flag中的D2位），主程序检测到此标志位被置位后，启动IC卡的读模块，以软件模块I2C协议来实现读卡操作。在数据处理完成后，同样通过软件模块I2C协议来完成写卡的操作。串口通讯实际应用中可把UART转换成RS232C与PC相连或转换成RS485等其它协议组成单片机网。MCU与外部的通讯采

9、用中断方式，在串口的中断服务程序中置位相应的中断申请标志（Message_Flag中的D4位）。主程序检测到此标志位被置位后，启动串口通讯模块，实现与外部的数据通讯。主程序的设计综上所述，主程序首先完成系统的初始化，然后循环检测各中断的中断申请标志，如有某标志被置位，则启动相应的处理模块完成相应的任务。程序结构如下（用C51编写）：vnsignedbdatamessage_flag；sbittO_int二message_flagO;sbittl_int二message_flagl;sbitintO_int二message_flag2;sbituart_int二message_flag4;sbi

10、tkb_enter二message_flag7;unsignedcharkb_buf8;unsignedcharled_buf8;unsignedcharic_buf8;unsignedcharnum_buf8;voiduum_proc(void);/*数据处理模块*/voidledbuf_write(unsigned,unsignedint);/*数据处理*/voidsystem_init(void);/*系统初始化*/voiduart_commune(void);/*串口通讯模块*/voidled_display(void);/*LED显示*/voidkb_scan(void);/*键盘扫

11、描*/voidic_reader(void);/*读IC卡*/voidic_writer(void);/*写IC卡*/voidset_timer(unsignedinttime_len,unsignedchartype,unsignedcharid);/*设置定时器*/voidtO_int_sever(void);/*定时器TO中断服务*/voidtl_int_sever(void);/*定时器T1中断服务*/voidint0_int_sever(void);/*INT0中断服务*/voidint1_int_sever(void);/*INT1中断服务*/voiduart_int_sever(void);/*串口中断服务*/voidmain(void)system_init();while(1)if(tO_int)led_display();if(intO_int)ic_reader();关显加扫抗毬盘图3継盘慎块if(t1_int)kb_scan();if(uart_int)uart_commune();if(kb_enter)num_proc();ic_writer();ledbuf_write(num_buf,8);事件驱动的单片机程序设计是通过在中断服务程序中置位相位标志，把耗时的中