单片机裸机中的非阻塞延时：任务分离计数器法实战

        在裸机编程中，我们常常需要定时执行一些任务，比如让LED以固定频率闪烁、周期性检测按键输入等。这类需求看似简单，但处理方式不当（例如使用阻塞延时）就会导致系统“卡顿”或响应迟钝。

        本文将介绍一种推荐的裸机延时结构：任务分离计数器法（非阻塞延时），并通过LED闪烁与按键响应为例，展示其实际应用效果。

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一、阻塞延时与非阻塞延时的区别

阻塞延时

led_on();
delay_ms(500);  // 阻塞CPU
led_off();
delay_ms(500);

缺点：

• 在delay_ms期间CPU无法做任何其他事情

• 无法响应其他任务，比如按键、串口等

• 系统实时性差，功能耦合

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非阻塞延时

        非阻塞延时通过计时判断是否到了任务的执行时间，而不会让CPU等待。这样可以在主循环中“轮询执行”多个任务，各任务之间互不干扰。

两种实现方式：

方法	描述
对比全局时间差	比如 if(sys_tick - last_tick >= 500)
分离计数器法（推荐）	每个任务维护独立计数变量，如 count_led++，周期到了就触发

本文使用任务分离计数器法，逻辑更清晰，易于扩展和维护。

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二、设计思路概览

• 使用SysTick定时器或硬件定时器生成1ms节拍；

• 为每个任务分配独立周期变量和计数器变量；

• 在中断中对各自的计数器进行自增；

• 在主循环中判断是否达到设定周期。

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三、变量与定时器配置

全局变量定义：

#include 

volatile uint16_t count_led = 0;  // LED计数器
volatile uint16_t count_key = 0;  // 按键计数器

uint16_t time_led = 500;  // LED周期(ms)
uint16_t time_key = 20;   // 按键扫描周期(ms)

 SysTick中断配置（以STM32为例）：

void SysTick_Handler(void)
{
    count_led++;
    count_key++;
}

void systick_init(void)
{
    SysTick_Config(SystemCoreClock / 1000); // 配置1ms节拍
}

如果使用的是其他平台，可替换为普通定时器中断，每1ms中断一次即可。

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四、LED任务（非阻塞控制）

void led_task(void)
{
    if (count_led >= time_led)
    {
        count_led = 0;
        led_toggle();  // 用户自定义函数：翻转LED状态
    }
}

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五、按键任务（非阻塞扫描 + 消抖）

void key_task(void)
{
    if (count_key >= time_key)
    {
        count_key = 0;

        static uint8_t last_key = 1;
        uint8_t key_now = read_key();  // 用户自定义函数，读取按键引脚

        if (last_key == 1 && key_now == 0)
        {
            // 按键按下动作
            led_toggle();  // 示例：按键触发LED翻转
        }

        last_key = key_now;
    }
}

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六、主函数结构

int main(void)
{
    system_init();     // 初始化系统时钟、IO、LED、按键等
    systick_init();    // 配置SysTick为1ms节拍

    while (1)
    {
        led_task();     // LED非阻塞控制
        key_task();     // 按键非阻塞扫描
        // 可继续添加其他任务...
    }
}

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七、方法优势总结

特性	表现
多任务并行	各任务独立运行
CPU效率	无阻塞等待
可扩展性	添加任务只需新增变量和判断
逻辑清晰	每个任务结构简单直观

每个任务都有自己的计数器和周期变量 在SysTick中断（定时器中断）中统一更新 在主循环中轮询判断执行 高效、灵活、适合各种裸机场景

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可扩展应用

• 增加多个任务（如蜂鸣器、OLED刷新、传感器采集）；

• 周期变量可动态调整，实现可调频率；

• 可封装成任务结构体，实现裸机“轻量任务调度器”。

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总结一句话：

用非阻塞延时 + 任务分离计数器，就能在裸机系统中实现“并行任务”的控制结构，轻松应对多个定时控制需求。