1 前言

该内容是工作一年来通过上网或其他方式不断搜索、实践、总结出来的嵌入式软件开发经验（本文仅适用于单片机的裸机开发），希望能帮到正在学习这方面的朋友，如有不好的地方，请多多见谅；在嵌入式软件开发过程中，程序架构的搭建尤为重要，下面介绍三种常用的程序框架设计方案：

• 前后台顺序执行法
• 时间片论法
• 操作系统

2 程序框架设计

2.1 前后台顺序执行法

这是初学者们常用的程序框架设计方案，不用考虑太多东西，代码简单，或者对系统的整体实时性和并发性要求不高；初始化后通过 while(1){ } 或 for(;;){ } 循环不断调用自己编写完成的函数，也基本不考虑每个函数执行所需要的时间，大部分情况下函数中或多或少都存在毫秒级别的延时等待。

• 优点：对于初学者来说，这是最容易也是最直观的程序架构，逻辑简单明了，适用于逻辑简单，复杂度比较低的软件开发。
• 缺点：实时性低，由于每个函数或多或少存在毫秒级别的延时，即使是1ms，也会造成其他函数间隔执行时间的不同，虽然可通过定时器中断的方式，但是前提是中断执行函数花的时间必须短。当程序逻辑复杂度提升时，会导致后来维护人员的大脑混乱，很难理清楚该程序的运行状态。

以下是我在学校期间做的寝室防盗系统的部分代码（当时也存在部分BUG，没有解决。现在再看，其实很多问题，而且比较严重，比如中断服务函数内竟然有3000ms延时，这太可怕了，还有串口发送等等；由于实时性要求不算太高，因此主函数中的毫秒级别延时对系统运行没有多大影响，当然除BUG外；若是后期需要维护，那就是一个大工程，还不如推翻重写）：

2.2 时间片论法

介于“前后台顺序执行法”和“操作系统”之间的一种程序架构设计方案。该设计方案需能帮助嵌入式软件开发者更上一层楼，在嵌入式软件开发过程中，若遇到以下几点，那么该设计方案可以说是最优选择，适用于程序较复杂的嵌入式系统；

1. 目前的需求设计需要完全没有必要上操作系统
2. 任务函数无需时刻执行，存在间隔时间（比如按键，一般情况下，都需要软件防抖，初学者的做法通常是延时10ms左右再去判断，但10ms极大浪费了CPU的资源，在这段时间内CPU完全可以处理很多其他事情）
3. 实时性有一定的要求

该设计方案需要使用一个定时器，一般情况下定时1ms即可（定时时间可随意定，但中断过于频繁效率就低，中断太长，实时性差），因此需要考虑到每个任务函数的执行时间，建议不能超过1ms（能通过程序优化缩短执行时间则最好优化，如果不能优化的，则必须保证该任务的执行周期必须远大于任务所执行的耗时时间），同时要求主循环或任务函数中不能存在毫秒级别的延时。

如何确定每个函数的任务周期呢据任务的耗时和效果决定、如按键扫描任务周期为 10ms（为了提高响应），指示灯控制任务周期为 100ms（通常情况下最高100ms的闪烁频率正好，特殊需求除外），LCD/OLED 显示周期为 100ms（通过这种通过SPI/IIC等接口的方式耗时大约在 1~10ms，甚至更长，所以任务周期必须远大于耗时，同时为了满足人眼所能接受的刷屏效果，也不能太长，100ms 的任务周期比较合适）等

以下介绍两种不同的实现方案，分别针对无函数指针概念的朋友和想进一步学习的朋友。

2.2.1 无函数指针的设计方式

来源：大橙子疯