WO2012031438A1 - 一种处理器程序调度方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种处理器程序调度方法及装置，方法包括：在处理器程序中设置至少一个用于实现预定功能的任务函数，并为每一个任务函数配置任务ID（任务号）；设置消息队列，消息队列中的每一条消息包括一任务ID和传送数据指针；提取消息队列中的消息，根据消息中的任务ID查找对应的任务函数，并将消息中的传送数据指针传递给任务函数，调度任务函数执行操作。本发明的方法和装置提高了程序的结构性和程序的执行效率。

Description

一种处理器程序调度方法及装置 技术领域

本发明涉及软件开发领域， 尤其涉及 8位、 16位等中低端处理器程序 开发中的程序调度方法及装置。 背景技术

处理器， 一般有高端和低端之分。 高端处理器， 例如高端单片机， 高 端单片机的系统资源丰富， 一般移植有操作系统。 低端处理器， 例如 8位、 16位等中低端单片机， 中低端单片机的系统资源有限， 如果移植操作系统， 由于操作系统占用大量的系统资源， 使得单片机执行效率低下， 甚至不能 运行。

以中低端单片机为例， 现有的做法是， 在单片机程序中设置一个主程 序， 主程序中设置一个无限循环的 main函数， 此 main函数实现单片机的 所有功能。

釆取这种方式的缺陷是， 一个无限循环的 main函数完成单片机程序的 所有功能， 使得程序的结构性变差， 尤其当单片机的功能较多， 程序较大 时， 几乎没有什么结构性， 并且， 程序员想要维护或修改单片机程序时， 也会变得很困难。 同时， 这种方式的单片机执行效率也很低， 因为 main函 数釆用自上而下的执行机制， 这种机制的缺点在于， 无法获知能实现特定 功能的子函数的位置， 只能从 main函数的第一条语句开始执行， 直到触发 到期望的子函数， 才执行子函数， 实现特定的功能。 如果实现特定功能的 子函数在 main函数的尾部， 这将是一件十分耗时的工作。

因此， 现有技术中， 中低端单片机程序存在的缺陷是： 结构复杂， 执 行效率低。 发明内容

本发明要解决的主要技术问题是， 提供一种处理器程序的调度方法和 装置， 釆用该方法和装置能提高处理器程序的结构性， 并且执行效率高。

为解决上述技术问题， 本发明提供一种单片机程序调度方法， 包括： 在处理器程序中设置至少一个用于实现预定功能的任务函数， 并为每 一个任务函数配置任务 ID;

设置消息队列， 所述消息队列中的每一条消息包括一任务 ID和传送数 据指针；

提取消息队列中的消息， 根据消息中的任务 ID查找对应的任务函数， 并将消息中的传送数据指针传递给任务函数， 调度任务执行操作。

在本发明的一优选实施例中， 处理器为单片机。

在本发明的一优选实施例中， 消息还包括消息 ID, 在根据消息中的任 务 ID查找对应的任务函数后， 将消息中的消息 ID和传送数据指针传递给 任务函数， 调度任务函数执行操作。

在本发明的另一实施例中， 消息队列包括中断消息队列和任务消息队 列， 中断消息队列的优先级高于任务消息队列， 提取消息队列中的消息具 体包括：

判断中断消息队列是否有消息， 如有， 则从中断消息队列取消息； 如 否， 则判断任务消息队列是否有消息， 如有， 则从任务消息队列中取消息， 如否， 则调用钩子函数。

进一步地， 消息队列为环形队列， 提取消息队列中的消息时， 按先入 先出的原则提取消息队中的消息。

进一步地， 设置用于索引任务函数的任务表， 所述任务表包括——对 应的任务 ID和任务函数指针， 所述任务函数指针指向对应的任务函数， 通 过任务表实现任务 ID和任务函数的对应。 本发明还公开了一种处理器程序调度装置， 包括：

任务函数模块， 用于在处理器程序中设置至少一个用于实现预定功能 的任务函数， 并为每一个任务函数配置任务 ID;

消息队列模块， 用于设置消息队列， 消息队列中的每一条消息包括一 任务 ID和传送数据指针；

发送模块， 用于提取消息队列中的消息， 根据消息中的任务 ID查找对 应的任务函数， 并将消息中的传送数据指针传递给任务函数， 调度任务函 数执行操作。

在本发明的一种优选实施例中， 处理器为单片机处理器。

在本发明的一种优选实施例中， 消息还包括消息 ID, 在所述根据消息 中的任务 ID查找对应的任务函数后， 将消息中的消息 ID和传送数据指针 传递给任务函数， 调度任务函数执行操作。

在本发明的另一实施例中， 消息队列包括中断消息队列和任务消息队 列， 中断消息队列的优先级高于任务消息队列， 所述提取消息队列中的消 息具体包括：

判断所述中断消息队列是否有消息， 如有， 则从所述中断消息队列取 消息； 如否， 则判断所述任务消息队列是否有消息， 如有， 则从所述任务 消息队列中取消息， 如否， 则调用钩子函数。

本发明的有益效果是：

处理器包括至少一个任务函数， 提高了程序的结构性， 使得程序更利 于程序员维护或修改， 针对特定任务函数的修改不会影响其它的任务函数。 同时， 将包括任务 ID和传送数据指针在内的消息作为触发任务函数执行的 触发机制， 提高了执行效率， 即： 通过任务 ID (任务号）查找对应的任务 函数， 通过传递传送数据指针给任务函数的方式完成任务函数的运行， 提 高了单片机的执行效率。 一种优选的方式中， 消息包括消息号， 在向任务函数传递传送数据指 针时， 传递消息 ID (消息号 )给任务函数， 由消息 ID更精确的索引任务函 数将要执行的操作， 进一步的提高程序的执行效率。 只是消息 ID、 任务函 数 ID和传送数据指针都要占用一定的空间， 根据实际情况合理设置消息的 组成能达到最佳的效果。 附图说明

图 1为本发明一种实施例的单片机程序调度方法流程图；

图 2为本发明一种实施例的任务表图；

图 3为本发明一种实施例的消息队列结构图；

图 4为本发明一种实施例的设置消息队列流程图；

图 5为本发明一种实施例的调度任务函数流程图；

图 6为本发明一种实施例的单片机程序调度装置结构示意图。 具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

处理器包括高端处理器和中低端处理器， 以单片机为例， 高端的有， 64位单片机， 中低端的有 8位、 16位等单片机。 对于高端处理器来说， 一 般移植有操作系统， 运行速度比较快， 而中低端处理器由于系统资源有限， 不适合移植操作系统， 所以处理器程序的调度方法对于提高处理器运行速 度显得更为重要。 下面以 8位， 16位单片机为例， 说明本发明是处理器程 序调度方法是如何提高程序的执行效率。 可以理解的是， 虽然本发明比较 适合没有移植操作系统的中低端处理器， 尤其是 8位、 16位等中低端单片 机， 但如果高端处理器， 比如高端单片机釆用本发明构思的程序调度方法， 一样属于本发明保护的范围。 下面， 以 8位、 16位等中低端单片机为例， 具体说明本发明的发明构思： 本发明首先将单片机程序划分为一个个用于实现预定功能的任务函 数， 以此提高单片机程序的结构性， 增加了程序员或用户修改程序的方便 性； 然后以消息事件驱动任务函数执行预定的功能， 从而提高了程序的执 行效率。 在此过程中， 各个任务共享系统堆栈， 有利于节约系统资源。

实施例 1 :

如图 1所示， 本发明实施例提供了一种单片机程序调度方法， 包括： 步骤 11、 在单片机程序中设置至少一个任务函数， 任务函数用于实现 预定的功能， 并为每个任务函数配置任务 ID。

步骤 12、设置消息队列， 消息队列中每一条消息包括任务 ID和传送数 据指针。

步骤 13、 提取消息队列中的消息， 根据任务 ID查找对应的任务函数， 并向其传递传送数据指针， 调度任务函数执行操作。

步骤 11中， 单片机程序中任务函数的个数根据实际情况而定， 任务函 数的功能也由用户或程序员预先确定， 每个任务函数可以只实现一个功能， 也可以实现多个功能。 每个任务函数由与之对应的任务 ID索引。

如图 2所示， 在一种实施方式中， 配置有专门用于索引任务函数的任 务表， 该表包括任务 ID和任务函数句柄， 任务 ID和任务函数句柄——对 应， 任务函数句柄就是对应就任务函数的函数指针， 也就是任务函数入口 指针。 此表中， 任务 ID和任务函数句柄可以由用户填写， 该表在代码中的 表现形式可以是二维数组的形式。 当然， 也可以根据实际情况灵活设置。

步骤 12中， 消息队列中的每一条消息包括任务 ID和传送数据指针。 任务 ID对应任务函数句柄， 即任务函数指针， 用于索引任务函数， 传送数 据指针用于任务间发送消息时附带传递的参数， 如果有数据需要传递， 可 将待传递数据的指针填充到该项， 如果没有数据需要传递， 该传送数据指 针为空。 如图 3 所示， 在一种实施方式中， 消息队列为环形队列， 该消息队列 可以表示中断消息队列， 也可以表示任务消息队列， 中断消息队列和任务 消息队列的形状和结构相同。 该消息队列中的每一条消息除包括所述的任 务 ID和传送数据指针外， 还包括消息 ID (即消息号）。 该消息 ID为用户 自己定义， 每个 ID表示什么由用户根据业务需要指定。 比如， 单片机运行 过程中， 根据消息中的任务 ID找到该任务对应的任务函数， 然后调用该函 数并将消息 ID和传送数据指针作为函数参数传递给该任务函数， 消息 ID 用于指示任务函数具体实现什么功能。 也就是说， 任务函数可能具有多个 功能， 而消息 ID则提示任务函数实现其中的一个或几个功能， 具体实现几 个， 由用户预定义。 也就是， 程序执行过程中， 用任务 ID索引一个大范围 (任务函数）， 用消息 ID精确索一个小范围 （任务函数中的某个功能）， 从 而可以更有效的提高程序的结构性和运行效率， 尤其是在程序功能较多的 情况下， 更加有效。 实际情况中， 消息 ID和任务 ID—般占用一个字节， 传送数据指针在 8位单片机中占用 1位字节， 在 16单片机中占用 2个字， 但这并不是唯一的方式， 具体占用字节数可以根据实际情况合理确定。

图示中， SIZE表示该消息队列可以存放的消息个数， 比如， SIZE=11 表示， 该消息队列可以存放 11个消息， IN表示消息存入的地址， OUT表 示取消息时， 第一个需要取消息的地址。 当 OUT=IN时为初始状态， 此时 消息队列为空； 当 IN+l=OUT时， 消息队列满。 消息在此队列按照先入先 出的方式存放。

如图 4所示， 表示了一种实施方式中设置消息队列流程图， 该实施方 式中， 消息队列为环形队列。 图示设置消息队列流程即可以表示设置中断 消息队列流程， 也可以表示设置任务消息队列流程。 该流程具体包括：

1 )首先判断 IN加 1是否等于 OUT, 如果等于， 表示当前消息池已经 放满消息， 没有多余的空间存放新消息。 此时， 向发送消息程序返回队列 满； 如果不等于， 则进行下步；

2 )将消息数据（消息号、 任务号和传送数据指针）添加到 IN指向的 地址。

3 ) IN加 1 ,并判断加 1后的 IN与 SIZE是否相等。即判断存入消息后， 是否到了环形队列的尾部， 如果是， 则将 IN置为 0, 重新回到环形队列头 部， 表示需从环形队列头部开始存入消息； 如果 IN与 SIZE不相等， 则返 回确认（ OK ), 表示可以继续在 IN加 1后所指向的地址处存放消息。

步骤 13中， 提取消息队列中消息时， 先判断消息队列是否有消息， 如 有， 则提取消息， 根据消息触发任务函数执行预定操作， 如否， 则调用执 行 HOOK函数， 即钩子函数，钩子函数为特定条件下需要执行的回调函数。 本发明中， 执行钩子函数和条件是消息队列中没有消息， 该钩子函数要执 行的操作完全由用户实现， 执行什么操作都可以， 也可以执行空操作。 但 钩子函数不宜做过多操作， 否则会导致系统实时性降低， 比如， 在一种实 施方式中， 判断消息队列中没有消息后， 直接执行空操作 （也可以用钩子 函数来实现）， 这样不会对系统造成任何影响。

如图 5 所示， 表示了一种实施方式中调度任务函数流程图。 在本实施 方式中， 消息队列包括中断消息队列和任务消息队列， 中断消息队列的优 先级高于任务消息队列， 即提取消息时， 先判断中断消息队列是否有消息， 如有， 则从中断消息队列中取消息； 如否， 则判断任务消息队列中是否有 消息， 如有， 则从任务消息队列中取消息， 如否， 则调用 HOOK函数。 在 本实施方式中消息包括消息号、 任务号和传送数据指针， 当然， 也可以不 包括消息号， 具体依实际情况而定。

该流程具体过程包括：

1 )判断中断消息队列是否有消息， 即判断中断消息队列的 IN (本实施 例中 IN即中断消息存入的地址， 为描述方便， 用 1_1表示）是否等于 OUT (本实施例中 OUT即取中断消息时， 第一个需要取消息的地址， 为描述方 便， 用 0_1表示）， 如果相等， 转到步骤 2 ); 如果不相等， 即表示中断消息 队列中有消息， 则从中断消息队列中取消息， 即记录 *0_1 (本实施例中为 描述方便， 用 *0_1表示） 的值， 也就是记录 0_1指向地址的消息信息 （消 息 ID、 任务 ID和传送数据指针）， 可以釆取将消息入栈的方式保存， 然后 转到步骤 3 );

2 )判断任务消息队列中是否有消息， 即判断任务消息中的 IN (本实施 例中，任务消息中的 IN即任务消息存入的地址， 为描述方便，用 I_T表示） 是否等于 OUT (本实施例中 OUT即取任务消息时，第一个需要取消息的地 址，为描述方便，用 0_T表示），如果相等，表示任务消息队列也没有消息， 则调用执行 HOOK函数后跳至步骤 7 )。 如不相等， 表示任务消息队列中有 消息， 则从任务消息队列中取消息， 即记录任务消息 *0_T的值， 然后转至 步骤 4 );

3 )判断中断消息队列中 0_1是否等于中断消息队列长度 SIZE (本实 施例中为描述方便， 用 8_1表示）， 如果相等， 表明 0_1已指向环形队列尾 部， 将 0_1置 0后转到步骤 5 ); 如果不相等， 直接转到步骤 5 );

4 )判断任务消息队列中 0_T是否等于任务消息队列长度 SIZE (本实 施例中为描述方便， 用 S_T表示）， 如果相等， 表明 0_T已指向环形队列 尾部， 将 0_Τ置 0后转到步骤 6 ); 如果不相等， 直接转到步骤 6 );

5 )根据保存的消息中的任务 ID查找对应的任务函数， 将消息号和传 送数据指针作为函数参数传递给任务函数， 任务函数根据消息号和传送数 据指针执行操作； 然后转至步骤 7 );

6 )根据保存的消息中的任务 ID查找对应的任务函数， 将消息号和传 送数据指针作为函数参数传递给任务函数， 任务函数根据消息号和传送数 据指针执行操作； 然后转至步骤 7 ); 7 )返回开始。

实施例 2:

如图 6所示， 一种单片机程序调度装置， 包括：

任务函数模块 62, 用于在单片机程序中设置至少一个用于实现预定功 能的任务函数， 并为每一个任务函数配置任务 ID;

消息队列模块 61 , 用于设置消息队列， 所述消息队列中的每一条消息 包括一任务 ID和传送数据指针；

发送模块 63 ,用于提取消息队列中的消息，根据消息中的任务 ID查找 对应的任务函数， 并将消息中的传送数据指针传递给任务函数， 调度任务 函数根据传送的数据指针执行任务。

在本实施例的一种优先方式中， 消息队列模块 61中的每一个消息包括 消息 ID, 根据消息中的任务 ID查找对应的任务函数后， 将消息中的消息 ID和传送数据指针传递给任务函数， 调度任务函数执行操作。

在本实施例的另一实施方式中， 消息队列模块 61包括中断消息队列和 任务消息队列， 中断消息队列的优先级高于任务消息队列， 提取消息队列 中的消息具体包括： 判断中断消息队列是否有消息， 如有， 则从中断消息 队列取消息； 如否， 则判断任务消息队列是否有消息， 如有， 则从任务消 息队列中取消息， 如否， 则调用钩子函数。

还可以将消息队列设为环形队列， 消息按先入先出的原则排列在消息 队列中。

本发明实施例中的单片机程序调度方法及装置， 通过将程序划分为一 个或多个任务函数， 每个任务函数实现一个功能或是多个功能或是一系列 相关的功能根据实际情况而定。 由于程序由任务函数模块组成， 增加了程 序的结构性， 利于程序员或用户针对特定部分修改程序， 比如， 针对某一 任务函数。 同时， 釆用消息 （包括消息号、 任务号和传送数据指针）作为 触发任务函数的机制， 提高了程序的执行速率。 因为， 消息中的任务号在 任务表中与任务函数指针——对应， 而任务函数指针指向对应的任务函 数 ， 从而通过任务 ID可以快速地索引到需要的任务函数。 然后将消息号 和传送数据指针以函数参数的形式传递给任务函数， 消息号可以快速指示 任务函数实现的功能， 通常情况下， 任务函数是多个功能函数的集合， 当 然也不排除任务函数只实现一个功能的情形。 传送数据指针指向系统或其 它任务需要传递给任务函数的数据， 根据传送数据指针， 任务函数可以调 用系统内存中对应的传送数据， 从而实现预定的功能。 同时， 待传送数据 存入系统内存中， 通过传送数据指针索引， 相当于， 各任务可以根据传送 数据指针共享传送数据， 从而节约了内存， 对于系统资源有限的中低端单 片机尤其重要。 通过消息触发单片机程序执行预定功能的方法及装置， 提 高了程序的执行效率。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明， 不 能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。 对于本发明所属技术领域的 普通技术人员来说， 在不脱离本发明构思的前提下， 还可以做出若干简单 推演或替换， 都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

权利要求书

1、 一种处理器程序调度方法， 包括：

在所述处理器程序中设置至少一个用于实现预定功能的任务函数， 并 为每一个任务函数配置任务 ID (任务号）；

设置消息队列， 所述消息队列中的每一条消息包括一所述任务 ID和传 送数据指针；

提取消息队列中的消息， 根据消息中的任务 ID查找对应的任务函数， 并将消息中的传送数据指针传递给任务函数， 调度任务函数执行操作。

2、 如权利要求 1所述的处理器程序调度方法， 所述处理器为单片机处 理器。

3、 如权利要求 1或 2所述的处理器程序调度方法， 所述消息还包括消 息 ID (消息号 ), 在所述根据消息中的任务 ID查找对应的任务函数后， 将 消息中的消息 ID和传送数据指针传递给任务函数，调度任务函数执行操作。

4、 如权利要求 3所述的处理器程序调度方法， 所述消息队列包括中断 消息队列和任务消息队列， 中断消息队列的优先级高于任务消息队列， 所 述提取消息队列中的消息具体包括：

判断所述中断消息队列是否有消息， 如有， 则从所述中断消息队列取 消息； 如否， 则判断所述任务消息队列是否有消息， 如有， 则从所述任务 消息队列中取消息， 如否， 则调用钩子函数。

5、 如权利要求 4所述的处理器程序调度方法， 所述消息队列为环形队 列， 提取消息队列中的消息时， 按先入先出的原则提取所述消息队中的消 息。

6、 如权利要求 1或 2所述的处理器程序调度方法， 还包括： 设置用于 索引任务函数的任务表， 所述任务表包括——对应的任务 ID和任务函数指 针， 所述任务函数指针指向对应的任务函数， 通过任务表实现任务 ID和任 务函数的对应。

7、 一种处理器程序调度装置， 包括：

任务函数模块， 用于在所述单片机程序中设置至少一个用于实现预定 功能的任务函数， 并为每一个任务函数配置任务 ID;

消息队列模块， 用于设置消息队列， 所述消息队列中的每一条消息包 括一所述任务 ID和传送数据指针；

发送模块， 用于提取消息队列中的消息， 根据消息中的任务 ID查找对 应的任务函数， 并将消息中的传送数据指针传递给任务函数， 调度任务函 数执行操作。

8、 如权利要求 7所述的处理器程序调度装置， 所述处理器程序调度装 置为单片机程序调度装置。

9、 如权利要求 7或 8所述的处理器程序调度装置， 所述消息还包括消 息 ID,在所述根据消息中的任务 ID查找对应的任务函数后，将消息中的消 息 ID和传送数据指针传递给任务函数， 调度任务函数执行操作。

10、 如权利要求 9所述处理器程序调度装置， 所述消息队列包括中断 消息队列和任务消息队列， 中断消息队列的优先级高于任务消息队列， 所 述提取消息队列中的消息具体包括：

判断所述中断消息队列是否有消息， 如有， 则从所述中断消息队列取 消息； 如否， 则判断所述任务消息队列是否有消息， 如有， 则从所述任务 消息队列中取消息， 如否， 则调用钩子函数。