對于單片機程序來說，大家都不陌生，但是真正使用架構，考慮架構的恐怕并不多，隨著程序開發的不斷增多，架構是非常必要的。

一、時間片輪詢法

介于前后臺順序執行法和操作系統之間的一種程序架構設計方案。

該設計方案需能幫助嵌入式軟件開發者更上一層樓，在嵌入式軟件開發過程中，若遇到以下幾點，那么該設計方案可以說是最優選擇，適用于程序較復雜的嵌入式系統；

目前的需求設計需要完全沒有必要上操作系統。

任務函數無需時刻執行，存在間隔時間(比如按鍵，一般情況下，都需要軟件防抖，初學者的做法通常是延時10ms左右再去判斷，但10ms極大浪費了CPU的資源，在這段時間內CPU完全可以處理很多其他事情)

實時性有一定的要求。

該設計方案需要使用一個定時器，一般情況下定時1ms即可（定時時間可隨意定，但中斷過于頻繁效率就低，中斷太長，實時性差），因此需要考慮到每個任務函數的執行時間，建議不能超過1ms（能通過程序優化縮短執行時間則最好優化，如果不能優化的，則必須保證該任務的執行周期必須遠大于任務所執行的耗時時間），同時要求主循環或任務函數中不能存在毫秒級別的延時。

以下介紹兩種不同的實現方案，分別針對無函數指針概念的朋友和想進一步學習的朋友。

1、無函數指針的設計方式

2、含函數指針的設計方式

二、操作系統

嵌入式操作系統EOS(Embedded OperatingSystem)是一種用途廣泛的系統軟件，過去它主要應用于工業控制和國防系統領域。

對于單片機來說，比較常用的有UCOS、FreeRTOS、RT-Thread Nano和RTX 等多種搶占式操作系統(其他如Linux等操作系統不適用于單片機)

操作系統和“時間片輪詢法”，在任務執行方面來說，操作系統對每個任務的耗時沒有過多的要求，需要通過設置每個任務的優先級，在高優先級的任務就緒時，會搶占低優先級的任務；操作系統相對復雜，因此這里不詳細介紹了。

關于如何選擇合適的操作系統(uCOS、FreeRTOS、RTThread、RTX等RTOS的對比之特點：

uCOS:網上資料豐富，非常適合學習，但是在產品上使用則需要收費。

FreeRTOS：使用免費，因此很多產品都在用。

RT-Thread：國產物聯網操作系統，有著十分豐富的組件，也免費，資料：RT-Thread文檔中心。

RTX:為ARM和Cortex-M設備設計的免版稅，確定性的實時操作系統。

借網上一張對比圖：

三、前后臺順序執行法

這是初學者們常用的程序框架設計方案，不用考慮太多東西，代碼簡單，或者對系統的整體實時性和并發性要求不高；初始化后通過while(1){}或for(;;){}循環不斷調用自己編寫完成的函數，也基本不考慮每個函數執行所需要的時間，大部分情況下函數中或多或少都存在毫秒級別的延時等待。

優點：對于初學者來說，這是最容易也是最直觀的程序架構，邏輯簡單明了，適用于邏輯簡單，復雜度比較低的軟件開發。

缺點：實時性低，由于每個函數或多或少存在毫秒級別的延時，即使是1ms，也會造成其他函數間隔執行時間的不同，雖然可通過定時器中斷的方式，但是前提是中斷執行函數花的時間必須短。當程序邏輯復雜度提升時，會導致后來維護人員的大腦混亂，很難理清楚該程序的運行狀態。

審核編輯：湯梓紅