單片機程序設計中運用事件驅(qū)動機制

1 傳統(tǒng)單片機程序開發(fā)的不足

在傳統(tǒng)的單片機程序中，通常是以“過程”和“操作”為中心的結(jié)構，程序按規(guī)定的過程順序地執(zhí)行，與外設的連接一般采用中斷方式，在中斷服務程序中完成外設的全部處理工作，主程序一般是初始化系統(tǒng)并等待中斷的發(fā)生。這種結(jié)構成熟、易于理解，但有如下不足：

（1）受單片機性能的限制，容易造成系統(tǒng)對其它中斷的響應變得遲緩，特別是對于中斷源較多、中斷處理耗時較多的系統(tǒng)（如：LED顯示、鍵盤掃描等）；

（2）中斷服務程序過長，在中斷服務期間系統(tǒng)無法響應同級的中斷；

（3）可能導致代碼重入，增大堆棧開銷，造成難以預料的結(jié)果；

（4）程序調(diào)試時，花在各模塊定時協(xié)調(diào)方面的時間、精力隨系統(tǒng)的復雜程序大幅增加。

如果在編寫單片機程序時，引入Windows程序中的事件驅(qū)動機制，把中斷響應與事件處理程序分離，中斷服務程序的任務只是產(chǎn)生一個中斷發(fā)生的標志，而事件處理則由處理程序來完成，主程序則負責判斷標志和調(diào)度處理程序。這樣，可大幅縮短中斷服務程序的長度，減少斷服務程序的耗時，提高系統(tǒng)對多中斷的響應能力，從而較好地解決上述矛盾。

2 Windows的事件驅(qū)動機制

在Windosw 系統(tǒng)中，程序的設計圍繞事件驅(qū)動來進行。當對象有相關的事件發(fā)生時（如按下鼠標鍵），對象產(chǎn)生一條特定的標識事件發(fā)生的消息，消息被送入消息隊列，或不進入隊列而直接發(fā)送給處理對象，主程序負責組織消息隊列，將消息發(fā)送給相應的處理程序，使相應的處理程序執(zhí)行相應的動作，做完相應的處理后將控制權交還給主程序。

在這種機制中，對象的請求僅僅是向隊列中添加相應的消息，耗時的處理則被分離給處理函數(shù)。這種結(jié)構的程序中各功能模塊界限分明，便于擴充，能充分利用CPU的處理能力，使系統(tǒng)對外界響應準確而及時。

3 事件驅(qū)動的單片機程序設計

與Windows 系統(tǒng)相比，單片機的資源非常有限，因此，單片機程序中的事件驅(qū)動機制只能采取一種簡化的方式。當某個中斷發(fā)生時，中斷服務程序設置相應的標志，不同的標導代表不同的中斷發(fā)生的消息，而主程序不斷地判別這些標志，以決定啟動哪一個處理函數(shù)。相應的處理函數(shù)被啟動處理完相關的任務后，清除此標志，然后把控制權交還給主程序。采用這種機制，可合理地利用有限資源，使程序調(diào)試的工作量大幅下降。對于延時、定時處理（如LED顯示、鍵盤掃描等），更可方便地使用一定時器來完成延時、定時的任務，從而把CPU從這種耗時的任務中解放出來，確保系統(tǒng)對多中斷有足夠的響應能力。

本文以一IC卡讀寫機為例，說明事件驅(qū)動機制在單片機程序設計中的具體應用。

3.1 硬件結(jié)構

本系統(tǒng)以ATMEL公司的89C51為核心（如圖1）。89C51價格低廉，性能較好，片內(nèi)有4KB 的可擦寫程序存儲器，可滿足本系統(tǒng)的要求。為簡化硬件結(jié)構及系統(tǒng)能耗，鍵盤采用軟件掃描的矩陣鍵盤。LED顯示采用段位動態(tài)掃描，在任一時刻LED中最多只有一段被點亮。具體是在位選信號送某位LED的公共極時，每隔一個時間片依次輸出該位LED的段碼（含小數(shù)點），輸出完成一位后，再逐閃輸出下一位。從第一位至第N位LED依次分成8×N個時間片循環(huán)掃描顯示。串口UART作為系統(tǒng)與外部數(shù)據(jù)通信的通道，IC卡的讀寫由MCU模擬I2C協(xié)議來實現(xiàn)。

3.2 事件驅(qū)動機制的單片機程序設計

中斷申請標志

在系統(tǒng)中定義一個可位尋址的單元，在此把它命名為Message_Flag，用來記錄描述中斷事件發(fā)生的情況。各位的定義如下：

*Message_Flag中某位為1表示當前有相應的事件發(fā)生，為0則當有沒有相應的事件發(fā)生。