利用C語言實現(xiàn)任務(wù)調(diào)度的示例代碼

更新時間：2023年04月10日 08:45:17 作者：pie_thn

這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了如何利用純C語言實現(xiàn)任務(wù)調(diào)度(可用于STM32、C51等單片機(jī))，文中的示例代碼講解詳細(xì)，感興趣的小伙伴可以了解一下

前言

這個任務(wù)調(diào)度模塊的實現(xiàn)是形成于畢設(shè)項目中的，用在STM32中，斷斷續(xù)續(xù)跨度2個月實現(xiàn)了一些基本功能，可能后面再做其他項目時會一點點完善起來，也會多學(xué)習(xí)相關(guān)知識來強(qiáng)化模塊的實用性和高效性，畢竟用自己自主實現(xiàn)出來的功能還是蠻舒心的。

任務(wù)調(diào)度模式結(jié)構(gòu)

整體上的結(jié)構(gòu)屬于線性結(jié)構(gòu)，結(jié)合鏈表和定時器來實現(xiàn)，我使用的是sysTick這個滴答時鐘，1ms的頻率，功能比較簡單，容易理解。

分片

分片的模式，主要體現(xiàn)在函數(shù)分片和時間分片在我之前就有使用在函數(shù)中，主要的思路是，把函數(shù)功能切片，分為幾個小部分，每次執(zhí)行時按次序執(zhí)行小部分，對于沒有時序要求的函數(shù)來說，可以把一個占用CPU大的功能分?jǐn)傞_來實現(xiàn)，從而避免有些地方耗時長的問題。對于時間分片，其實就是定時器的一種應(yīng)用，實際上，函數(shù)分片在執(zhí)行的時候已經(jīng)是一種時間分片了，不過現(xiàn)在加上人為的控制在里面了。

下面是函數(shù)分片的一般結(jié)構(gòu)：

void func(char *fos,...){
    static char step=0;//順序控制變量，自由度比較高，可亂序，可循環(huán)，可延遲執(zhí)行
    switch(step){
        case 0:{
            //...
            step++;
            break;
        }
        case 1:{
            //...
            step++;
            break;
        }
        //...
        default:{
            //step++;//可以借助default實現(xiàn)延時的效果，即跳過幾次空白step
            break;
        }

    }
    return;
}

其中添加的參數(shù)變量*fos是必要的，因為就是通過傳入每個任務(wù)的這個標(biāo)志位來判斷是否運行結(jié)束,而其他的參數(shù)，就得基于具體任務(wù)做不一樣的處理了。

輪詢

運行框圖

可以看到這個框圖是一個頭尾相連的閉環(huán)結(jié)構(gòu)，從頭節(jié)點依次運行到尾節(jié)點后再從頭循環(huán)往復(fù)執(zhí)行下去。

輪詢函數(shù)

void loop_task(void){
	static Task_Obj *tasknode;
	
	tasknode=task_curnode->next;//repoint the curnode to the next
	if(tasknode==NULL){//tasknode is null,only the headnode have the attr
		return;//express the task space is none
	}
	else if(tasknode->task_type==TYPE_HEAD){//tasknode is headnode
		task_curnode=tasknode;
		return;
	}
	else{
		if(tasknode->run_type == RUN_WAIT){
            //等待型任務(wù)，通過ready標(biāo)志來確定是否執(zhí)行，否則就跳過
			if(!tasknode->ready){
				if(task_curnode->next !=NULL){
					task_curnode=task_curnode->next;
					return;
				}
			}
		}
		if(tasknode->task_status==STATUS_INIT){

			tasknode->tickstart=HAL_GetTick();//獲取tick
			tasknode->task_status=STATUS_RUN;

		}
		else if(tasknode->task_status==STATUS_RUN){
			if((HAL_GetTick() - tasknode->tickstart) > (uint32_t)tasknode->task_tick){
				tasknode->task_name(&(tasknode->task_fos));//run the step task,transfer the fos
				tasknode->tickstart+=(uint32_t)tasknode->task_tick;//update the tickstart
			}
		}
		
	}
	if(tasknode->task_fos==FOS_FLAG){
		
		tasknode->ready=0;
		if(tasknode->waittask!=NULL){
            //置位該任務(wù)綁定的等待的任務(wù)準(zhǔn)備運行標(biāo)志位，標(biāo)識可以準(zhǔn)備運行了
			tasknode->waittask->ready=1;
		}
        //運行結(jié)束就刪掉該任務(wù)
		delete_task(tasknode);
	}
	else if(tasknode->task_fos==FOC_FLAG){
        //循環(huán)運行該任務(wù)
		tasknode->task_status=STATUS_INIT;//continue running from start
		tasknode->task_fos=0;//RESET fos
		
	}
	if(task_curnode->next !=NULL){
		if(task_curnode->next->run_type==RUN_FORCE) return;//force-type's task
		
		else task_curnode=task_curnode->next;
		
	}
	

}

其中有幾個運行態(tài)和標(biāo)志位

#define FOS_FLAG 99//運行結(jié)束標(biāo)志
#define FOC_FLAG 100//運行結(jié)束后再次執(zhí)行，相當(dāng)于循環(huán)運行
#define TYPE_NOMAL 0//標(biāo)識一般任務(wù)類型
#define TYPE_HEAD 1//標(biāo)識頭任務(wù)類型
#define TYPE_END 2//標(biāo)識尾任務(wù)類型
#define RUN_NORMAL 0//一般輪詢模式
#define RUN_FORCE 1//強(qiáng)制運行該任務(wù)，運行結(jié)束才繼續(xù)下一個任務(wù)
#define RUN_WAIT 2//等待指定的任務(wù)結(jié)束，才可以被運行
#define STATUS_INIT 0//任務(wù)的準(zhǔn)備階段，用于獲取起始時間
#define STATUS_RUN 1//任務(wù)運行階段
#define STATUS_UNVAILED 2//無效狀態(tài)

運行時對時間間隔tick的把握還有點問題，這個等待后面有機(jī)會優(yōu)化下。

調(diào)度實現(xiàn)

任務(wù)鏈表結(jié)構(gòu)

typedef struct TASK_CLASS{
	void (*task_name)(char *taskfos,...);//任務(wù)函數(shù)
	int task_tick;//任務(wù)的時間分片間隔
	uint32_t tickstart;//起始時間點，每次執(zhí)行完須加上一個tick
	char task_fos;//運行結(jié)束標(biāo)志
	char task_type;//任務(wù)類型變量
	char task_status;//任務(wù)狀態(tài)
	char run_type;//運行狀態(tài)
	char ready;//準(zhǔn)備運行標(biāo)志位
	struct TASK_CLASS *next;//下一任務(wù)
	struct TASK_CLASS *waittask;//等待執(zhí)行的任務(wù)
} Task_Obj;

添加任務(wù)

add_task

void add_task(void (*taskname)(char *,...),int tasktick,int runtype){//可變參,這里未做處理
Task_Obj *tasknode,*tmpnode;
char i;

tasknode = (Task_Obj*)malloc(sizeof(Task_Obj));

tasknode->task_name=taskname;
tasknode->task_tick=tasktick;
tasknode->task_fos=0;
tasknode->task_status=STATUS_INIT;//initial status
tasknode->task_type=TYPE_END; //set the new node to endnode
tasknode->run_type=runtype;
tasknode->next=&task_headnode;//the endnode point to the headnode

tmpnode=&task_headnode;
if(task_num==0){
	tmpnode->next=tasknode;
	task_num++;
	return;
}
for(i=0;i<task_num;i++){
	tmpnode=tmpnode->next;//reach the endnode
}
tmpnode->task_type=TYPE_NOMAL;//turn the last endnode to the normal node
tmpnode->next=tasknode;
task_num++;
}

add_wait_task

void add_wait_task(void (*taskname)(char *),void (*waitname)(char *),int tasktick){
Task_Obj *tmpnode,*tasknode;
char i,pos;

tmpnode=&task_headnode;
for(i=0;i<task_num;i++){
	tmpnode=tmpnode->next;//reach the endnode
	if(tmpnode->task_name==taskname){
		pos=i;//獲取要等待任務(wù)的位置
		break;
	}
}

tasknode = (Task_Obj*)malloc(sizeof(Task_Obj));

tasknode->task_name=waitname;
tasknode->task_tick=tasktick;
tasknode->task_fos=0;
tasknode->task_status=STATUS_INIT;//initial status
tasknode->task_type=TYPE_END; //set the new node to endnode
tasknode->run_type=RUN_WAIT;//任務(wù)為等待運行
tasknode->ready=0;
tasknode->next=&task_headnode;//the endnode point to the headnode

tmpnode->waittask=tasknode;//獲取新建的等待執(zhí)行的任務(wù)地址，在運行結(jié)束后把等待執(zhí)行的任務(wù)的準(zhǔn)備運行標(biāo)志位置1

tmpnode=&task_headnode;
if(task_num==0){
	tmpnode->next=tasknode;
	task_num++;
	return;
}
for(i=0;i<task_num;i++){
	tmpnode=tmpnode->next;//reach the endnode
}
tmpnode->task_type=TYPE_NOMAL;//turn the last endnode to the normal node
tmpnode->next=tasknode;
task_num++;

}

刪除任務(wù)

delete_task(局限性大，只針對當(dāng)前運行的任務(wù)而言)

void delete_task(Task_Obj *taskobj){
if(task_curnode->task_type==TYPE_HEAD && task_num < 2){//if curnode is headnode,and tasknum=1
	task_curnode->next=NULL;
}
else{
	task_curnode->next=taskobj->next;//repoint the curnode next
}
free(taskobj);//free the space of where the taskobj pointed

task_num--;

}

delete_task_withname(刪除指定任務(wù)名的任務(wù))

void delete_task_withname(void (*taskname)(char *)){
Task_Obj *tmpnode,*tmpnode2;
char i,pos;

tmpnode=&task_headnode;
for(i=0;i<task_num;i++){
	tmpnode=tmpnode->next;//reach the endnode
	if(tmpnode->task_name==taskname){
		pos=i;
		break;
	}
}
if(i==task_num) return;
tmpnode=&task_headnode;
for(i=0;i<pos+1;i++){
	tmpnode2=tmpnode;
	tmpnode=tmpnode->next;
}
if(tmpnode->next==NULL){//if tmpnode is endnode
	tmpnode2->next=&task_headnode;
}
else{
	tmpnode2->next=tmpnode->next;//repoint the curnode next
}
task_num--;
free(tmpnode);
}

初始化任務(wù)空間

void non_task(char *taskfos){
	return;
}

void init_taskspace(void){
	task_headnode.task_name=non_task;
	task_headnode.task_type=TYPE_HEAD;
	task_headnode.task_status=STATUS_UNVAILED;
	task_headnode.next=NULL;
	task_curnode=&task_headnode;//頭節(jié)點是沒有任務(wù)需要執(zhí)行的
	task_num=0;
}

調(diào)用實例

add_task(task1,500,RUN_NORMAL);//500ms執(zhí)行一次task1任務(wù)
add_wait_task(task1,task2,500);//task2等待task1結(jié)束才會執(zhí)行，運行的時間間隔為500ms
delete_task_withname(task1);//刪除task1任務(wù)

while(1){
    //...
    loop_task();//任務(wù)輪詢
}

結(jié)語

整體實現(xiàn)說難不難，說簡單不簡單，但也是我第一次嘗試這種偏向系統(tǒng)級應(yīng)用的代碼，而且都沒有參照任何其他的資料和代碼，完全以自己的對任務(wù)的理解和具體項目的需求來一點點實現(xiàn)，希望后面會把這個調(diào)度的代碼進(jìn)一步完善成一個通用型的調(diào)度方式，也方便后面項目的使用了。

到此這篇關(guān)于利用C語言實現(xiàn)任務(wù)調(diào)度的示例代碼的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C語言任務(wù)調(diào)度內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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