【协程方式】实现【多任务调度 / 多线程】 仅需2byte的RAM 并带有详细视频讲解

王***

【协程方式】实现【多任务调度 / 多线程】
协程方式实现多线程-仅需2byte的RAM，灵活多变，移植快捷
本方式区别于实时操作系统，没有任何函数重入问题，本质还是代码的顺序执行。

但是通过软定时器实现了非堵塞的延时函数，
并且实现了task_wait、task_for和task_while，
来实现代码状态的暂停和可控次数重复循环，实际使用相当灵活
内部的实际占用为固定2Byte RAM+每个任务6Byte RAM
体验接近于普通C语言代码编写

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底层原理讲解，细分到每一步的原理，同时讲解了移植和使用注意事项：


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以下是一个简单的例子和实际效果：
例程基于AI8051U实验箱，可以自行更改为其他的引脚（记得初始化对应引脚）
程序下载： 9使用协程完成多任务调度(占用极少).zip (221.85 KB, 下载次数: 250)

2025-4-26 11:29 上传

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/*
使用说明：
使用协程前需要设定协程的时间基准base，推荐使用1ms的时间基准，并且使用定时器中断方式设置
本例子通过一个简单的多任务程序展现协程的使用效果
任务1：LED00每隔100ms闪烁一次，按下P32按键时，暂停LED00的闪烁，循环执行
任务2：LED01亮200ms，灭500ms，循环执行
任务3：LED02先灭1000ms，然后{快速闪烁(50ms)3次，常亮300ms}<-如此循环5次，循环执行
*/


实际效果视频：


实现这部分的代码：

while(1)
{
        task_start(0);//协程0开始
        P00 = ~P00;//每次执行取反P00端口电平
        task_delay(100);//设定延时100ms
        task_wait(!P32);//P32电平作为判断条件，为1则等待，为0则继续向下执行
        //因为按键按下为0，所以正常是一直闪烁，按下P32则LED00停止闪烁
        task_end(1);//为1则循环执行
        
        task_start(1);//协程1开始
        P01 = 0;//P01端口置0，LED亮
        task_delay(200);//设定延时200ms
        P01 = 1;//P01端口置1，LED灭
        task_delay(500);//设定延时500ms
        task_end(1);//为1则循环执行
        
        task_start(2);//协程2开始
        task_delay(1000);//先长延时一段
        task_for(cnt1=0, cnt1++)//初始化和运行表达式(中间要用逗号链接!)
        {
                task_for(cnt2=0, cnt2++)//第二层for循环
                {
                        P02 = ~P02;//取反P02端口
                        task_delay(50);//小延时，快速闪烁
                }
                task_break(cnt2<3);//第二层for的判断条件，为1则返回for开头，为0则继续执行
                P02 = 0;//强制给P02端口置高
                task_delay(300);//设定延时300ms
        }
        task_break(cnt1<5);//第一层for的判断条件，为1则返回for开头，为0则继续执行
        task_end(1);//为1则循环运行
}
复制代码

协程部分实现的核心代码：

void set_task_mode(void);
//用于设置定时器的时间基准，需要每1ms调用一次（推荐），可以设置为其他基准
//如果设置为1s调用一次，那么task_delay(1)就变成1s的延时了，以此类推

#define task_start(task_num) _this_task=task_num;if(task_num<Task_Max_Num)switch(user_task[_this_task].state){case 0:
//初始化线程，调用前必备
        
#define task_wait(ifx) user_task[_this_task].state=__LINE__;case __LINE__:if(ifx)break;
//是否继续向下，内部填入表达式，为1则等待，为0则不等待
        
#define task_delay(delay_ms) user_task[_this_task].state=__LINE__;\
user_task[_this_task].time=delay_ms;case __LINE__:if(user_task[_this_task].time!=0)break;
//延时后继续向下，内部填入延时ms时间，等待时间后继续向下
        
#define task_for(init, cnt) init;user_task[_this_task].state = __LINE__;\
case __LINE__: for(_task_for_cnt = 1;_task_for_cnt--;cnt,user_task[_this_task].state = __LINE__)
//传入两个表达式，init是初始化(仅调用一次)，cnt是自增自减表达式(每次运行都调用一次(task_for_end返回来也算))

#define task_while() user_task[_this_task].state = __LINE__;\
case __LINE__: for(_task_for_cnt = 1;_task_for_cnt--;user_task[_this_task].state = __LINE__)
//while循环，内部不可以填，判断条件通过task_break进行判断

#define task_break(ifx) if(ifx)break;
//对ifx的条件进行判断，为1则回到task_for/task_while的开始，为0则往下继续执行
        
#define task_end(reload) if(reload)user_task[_this_task].state=0;break;}
//线程结束，内部填入是否重新开始线程，1为重新开始，0为结束等待
复制代码

王***

新增三个协程应用例程！
例程3：矩阵按键非堵塞消抖实验
例程2：蜂鸣器声音变调实验
例程1：简易交通灯实验

10a 驱动数码管做简单交通信号灯.zip (251.02 KB, 下载次数: 165)

2025-4-26 11:31 上传

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例程2：蜂鸣器声音变调实验

10b 驱动蜂鸣器做变调歌曲.zip (242.52 KB, 下载次数: 155)

2025-4-26 11:31 上传

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例程3：矩阵按键非堵塞消抖实验

10c 使用多线程完成按键消抖和显示.zip (250.29 KB, 下载次数: 160)

2025-4-26 11:31 上传

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以下是核心源代码；
例程1：简易交通灯实验

while(1)
{
        task_start(0);//线程0，用于刷新显示
        task_for(seg_num = 0, seg_num++)
        {
                _show_buff[0] = seg_data[show_buff[seg_num]];//段码刷新，1有效
                _show_buff[1] = ~(1<<seg_num);//位选,0有效
                task_delay(1);//延时一下，防止刷新过快太暗淡
                spi_printf(SPI0, Buff_Mode, _show_buff, 2);
                task_wait(!get_spi_state(SPI0));//等待SPI传输完成
                RCK = 1;RCK = 0;//触发刷新
        }
        task_break(seg_num < 8);
        task_end(1);//线程0结束，循环执行

        task_start(1);//用于控制红路灯1
        //红绿灯1：10s红灯，7s绿灯，3s黄灯
        YELLOW1 = 1;RED1 = 0;//关闭黄灯，打开红灯
        task_for(traffic_lights1 = 10, traffic_lights1--)
        {
                show_buff[0] = (traffic_lights1/10)==0?17:traffic_lights1/10;//遇0消隐
                show_buff[1] = traffic_lights1%10;
                task_delay(1000);
        }
        task_break(traffic_lights1>0);
        RED1 = 1;GREEN1 = 0;//关闭红灯，打开绿灯
        task_for(traffic_lights1 = 7, traffic_lights1--)
        {
                show_buff[0] = (traffic_lights1/10)==0?17:traffic_lights1/10;//遇0消隐
                show_buff[1] = traffic_lights1%10;
                task_delay(1000);
        }
        task_break(traffic_lights1>0);
        GREEN1 = 1;YELLOW1 = 0;//关闭绿灯，打开黄灯
        task_for(traffic_lights1 = 3, traffic_lights1--)
        {
                show_buff[0] = (traffic_lights1/10)==0?17:traffic_lights1/10;//遇0消隐
                show_buff[1] = traffic_lights1%10;
                task_delay(500);
                YELLOW1 = 1;
                task_delay(500);
                YELLOW1 = 0;//闪烁黄灯
        }
        task_break(traffic_lights1>0);
        task_end(1);//线程1结束，循环执行

        task_start(2);//用于控制红路灯2
        //红绿灯2：7s绿灯，3s黄灯，10s红灯
        RED2 = 1;GREEN2 = 0;// 关闭红灯，打开绿灯
        task_for(traffic_lights2 = 7, traffic_lights2--)
        {
                show_buff[6] = (traffic_lights2/10)==0?17:traffic_lights2/10;//遇0消隐
                show_buff[7] = traffic_lights2%10;
                task_delay(1000);
        }
        task_break(traffic_lights2>0);
        GREEN2 = 1;YELLOW2 = 0;// 关闭绿灯，打开黄灯
        task_for(traffic_lights2 = 3, traffic_lights2--)
        {
                show_buff[6] = (traffic_lights2/10)==0?17:traffic_lights2/10;//遇0消隐
                show_buff[7] = traffic_lights2%10;
                task_delay(500);
                YELLOW2 = 1;
                task_delay(500);
                YELLOW2 = 0;//闪烁黄灯
        }
        task_break(traffic_lights2>0);
        YELLOW2 = 1;RED2 = 0;// 关闭黄灯，打开红灯
        task_for(traffic_lights2 = 10, traffic_lights2--)
        {
                show_buff[6] = (traffic_lights2/10)==0?17:traffic_lights2/10;//遇0消隐
                show_buff[7] = traffic_lights2%10;
                task_delay(1000);
        }
        task_break(traffic_lights2>0);
        task_end(1);//线程1结束，循环执行
}
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例程2：蜂鸣器声音变调实验

while(1)
{
        task_start(0);//线程0开始,蜂鸣器鸣叫
        Beep = ~Beep;
        task_delay(x_delay);
        task_end(1);//线程0结束,循环执行

        task_start(1);//线程1开始,控制蜂鸣器变调
        task_for(x_delay = 0, x_delay++)
        {
                task_delay(1000);//缓慢上升100us*1000=100ms
        }
        task_break(x_delay < 20);
        task_for(x_delay = 20, x_delay--)
        {
                task_delay(300);//迅速下降100us*300=30ms
        }
        task_break(x_delay > 0);
        task_end(1);//线程1结束,循环执行
}
复制代码

例程3：矩阵按键非堵塞消抖实验

while(1)
{
        task_start(0);//线程0，用于刷新显示
        task_for(seg_num = 0, seg_num++)
        {
                _show_buff[0] = seg_data[show_buff[seg_num]];//段码刷新，1有效
                _show_buff[1] = ~(1<<seg_num);//位选,0有效
                task_delay(1);//延时一下，防止刷新过快太暗淡
                spi_printf(SPI0, Buff_Mode, _show_buff, 2);
                task_wait(!get_spi_state(SPI0));//等待SPI传输完成
                RCK = 1;RCK = 0;//触发刷新
        }
        task_break(seg_num < 8);
        task_end(1);//线程0结束，循环执行
        
        task_start(1);//线程1，用于扫描按键
        P06 = 0;P07 = 1;//先扫描0~3按键
        task_delay(1);//等待电平稳定
        if((P0&0x0f) != 0x0f)//判断有按键按下
        {
                task_delay(2);//延时2ms,按键消抖
                if((P0&0x0f) != 0x0f)//判断有按键按下
                {
                        key_scanf = P0&0x0f;//记录按键值
                }
        }
        P06 = 1;P07 = 0;//再扫描4~7按键
        task_delay(1);//等待电平稳定
        if((P0&0x0f) != 0x0f)//判断有按键按下
        {
                task_delay(2);//延时2ms,按键消抖
                if((P0&0x0f) != 0x0f)//判断有按键按下
                {
                        key_scanf = P0&0x0f|0x10;//记录按键值，添加标记
                }
        }
        task_end(1);//线程1结束，循环执行

        task_start(2);//线程2，用于显示键值
        show_buff[6] = key_scanf/16;//显示键值
        show_buff[7] = key_scanf%16;//显示键值
        task_delay(100);//延时100ms刷新一次
        task_end(1);//线程2结束，循环执行
}
复制代码

tzz1***

Auto_Keil.EXE 具体是干了些什么

王***

tzz1*** 发表于 2025-4-2 09:21
Auto_Keil.EXE 具体是干了些什么

和多线程操作无关，主要是帮忙设置Keil工程的各项设置，新建工程后就不用自己一点点去点了

tzz1***

会影响其它目录下的工程吗

王***

tzz1*** 发表于 2025-4-2 12:31
会影响其它目录下的工程吗

不会，仅操作操作当前目录下的。如果不想用直接删掉了也无所谓

xinxi***

太强了, 收藏!~

神***

xinxi*** 发表于 2025-4-8 15:28
太强了, 收藏!~

期待能帮助到大家

pro***

mod***

__LINE__   当前程序行的行号，这个才是重点 ！