使用微控制器实现多个时间紧迫功能的好方法？

如果有的话，在微控制器中实现高度时间紧迫的功能的哲学或方法是什么？

我正在从事一个涉及输出变化频率的精确方波波形的项目。我已经使用计时器和中断功能完成了此操作。但是，即使正确地实现了这一点，我也必须针对中断服务程序中所花费的时钟周期数来校准偏移量。我想如果同时运行另一个这样的波形会干扰这种精度（例如，需要在同一时间更改频率）。每个具有微控制器的关键时间功能似乎都是浪费的。

再举一个例子，实现一个时钟（如hh：mm：ss）函数。我无法想象每一个高级微控制器/计算机都有专门的实时时钟芯片来跟踪时间。但是，我发现很难想象使用核心处理器可以对它进行准确地测量，而该处理器正忙于同时为异步间隔提供大量功能。我以为时间计数会有偏移误差，该误差会根据正在运行的功能而变化。

是否有一个设计过程或方法来限制或给出可达到的精度公差？还是有人对我在哪里可以找到更多相关信息有任何指示或建议？

要输出精确的方波，请使用硬件。大多数微控制器都有内置的PWM发生器可以做到这一点。您可以按时钟周期设置周期和时间，其余的工作由硬件完成。要将其更改为新频率，请将新周期写入周期寄存器，并将一半周期写入占空比寄存器。

至于由于处理器的其他负载而导致的实时时钟丢失时间，除非编写得很差，否则它将无法正常工作。通常，硬件将用于创建一个周期的中断，该中断需要几秒钟的时间，并且固件会从那里进一步分割。不管处理器有多忙，这都可以工作，因为中断会在需要时运行。只要中断例程占用整个周期的一小部分，大多数处理器仍将应用于前台任务。

还有一些方法可以通过以未知的间隔进行轮询来节省时间。您拥有硬件来保持计数，每当您更新时钟时，都将根据经过的滴答声总数进行更新。只要该例程足够频繁地运行，以使使用的计数器不会在两次运行之间换行，就不会浪费时间。

此处的关键字是“硬件支持”。对于任何严重的问题，您都需要在µC中支持硬件。最常见的集成外设是定时器电路，其运行相对精确，不受其他CPU操作的干扰。

在此基础上，您可以执行许多功能，这些功能以中期时序执行，其精度与控制器的时钟源一样。

但是：正如您可能已经体验到的那样，除了中长期精度之外，还总是存在时序抖动在硬件事件的软件处理（包括计时器溢出之类的事件）中。这是由事件发生时不同的可能执行状态引起的，导致不同的延迟，直到对事件的实际响应可能发生为止。

因此，底线是：对于具有高速或接近零抖动要求的任何事物，硬件支持都是必不可少的。大多数微控制器中都包含许多硬件外设，例如UARTs＆c，而微控制器越强大，成本越高，通常内置的支持硬件就越多。如果您的µC无法提供所需的硬件，则确实必须考虑使用外部专用硬件来完成该任务。

利用硬件可以做的很多，尤其是对于时间紧迫的功能。所有微控制器都具有专门为计数和计时事件而创建的计时器/计数器。

除此之外，这确实是一个非常广泛的问题。因此，没有好的答案。

唯一的真实答案是经验。试试吧，剖析它，强调它，修复它。您必须确定高使用率的代码区域。20％的软件在90％的时间内运行，这意味着删除了每条指令，从而提高了性能。

良好的设计始终平衡硬件，软件和内存。这适用于所有微处理器，尤其是微控制器。最多使用一个或低效使用一个，您的产品将很差。随着硅密度的增加，微控制器的硬件中包含了越来越多的功能。但是更多功能意味着更多期望。双重板载内存，您将添加一些使用它的功能。

所有ISR都有开销，这取决于ISR使用的寄存器。如果与维护ISR以获取时间紧迫的功能相比，保存机器状态的延迟很重要，则您的设计可能无法扩展。因此，使用硬件的答案已达成共识。

使用软件中断可以减少ISR机器状态的膨胀。

// Timer0 ISR
Temp = Temp + 1
if (Temp == 150)
    call Inc_Seconds()

当每150个循环仅使用一次Inc_Seconds（）的所有寄存器时，必须将它们压入。

// Timer0 ISR
Temp = Temp + 1
if (Temp == 150)
    _Software_Interrupt
...
// Software_Interrupt ISR
    call Inc_Seconds()

现在，延迟命中仅每150个周期发生一次。

如果您在hh：mm：ss中实现一个实时时钟，那么关闭50ms无关紧要。没有人会检测到错误。这当然不是实时操作问题。

至于必须同时发生的事件。一定要吗 如果必须，则硬件设计必须照顾好它。否则，必须进行一些软件折衷。如果一次不能设置两位，请设置一位。下一条指令设置另一个。RISC处理器的精度为一个时钟周期。我认为那已经足够了。

对于方波，您应该使用与XTAL一起使用PLL的PWM外设，并使用某种计数器来知道何时循环（用于设置频率）。每个数据表都会告诉您如何执行此操作：）

为了节省时间，是的，除非使用汇编程序和作者操作码，否则您将需要RTC来使其准确接近，以便您手动知道任何exec路径中每条指令的确切执行时间。这也可能会为尝试和真实的“ goto被认为是有害的”陈述提供新的启示。