嵌入式軟件代碼中延時是很常見的,只是延時種類有很多,看你用什么延時。
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一個延時的問題問題:周期性(固定一個時間)去處理某一件事情。你會通過什么方式去實現?
比如:間隔10ms去采集傳感器的數據,然后通過一種算法計算出一個結果,最后通過串口發送出去。
可能對于很多習慣裸機編程的讀者,首先想到的是:利用定時器,定時10ms中斷,在中斷里面處理。
中斷函數適合處理簡單數據,不適合算法、通信等需要長時間占用CPU的處理。
對計時精度要求比較高的地方適合定時器,像本章節說的周期性采集傳感器數據,要求不適合很高,那么就引入本文說的絕對延時。
在實時操作系統FreeRTOS任務中,利用vTaskDelayUntil絕對延時即可完美解決這個問題。
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相對延時和絕對延時的含義
本文拿FreeRTOS中相對延時函數vTaskDelay,絕對延時函數vTaskDelayUntil來說明。
相對延時:指每次延時都是從執行函數vTaskDelay()開始,直到延時指定的時間(參數:滴答值)結束。
絕對延時:指每隔指定的時間(參數:滴答值),執行一次調用vTaskDelayUntil()函數的任務。
文字描述可能不夠直觀理解,下面章節結合代碼例子、延時值(IO高低變化波形)、任務執行圖來詳細講述一下他們的區別。
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相對延時和絕對延時區別
以實際代碼為例說明:一個任務中,添加一個10ms系統延時,然后,在執行任務(耗時1ms左右,例子以延時代替)。
相對延時代碼:
絕對延時代碼:
說明:1.TestDelay這個延時函數僅僅用于測試(延時1ms),用于代替采集、算法、發送等耗時時間。
2.兩個代碼唯一區別在于系統延時不同,一個vTaskDelay(10);,一個vTaskDelayUntil(&xLastWakeTime, 10);
3.系統時鐘頻率為1000,也就是上面系統延時10個滴答,即10ms。
看到代碼,你想到了他們輸出結果的差異嗎?來看下結果的差異:用PA0這個引腳輸出的高低電平,得出延時時間。
相對延時結果:
絕對延時結果:
結果為:相對延時的周期為系統延時10ms + 執行任務1ms的時間,總共11ms時間。絕對延時的周期即為10ms時間。
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換一種方式看區別如果上面的區別還沒明白,再來講一個更容易理解的區別,通過文字 + 任務執行圖來說明。
1.相對延時先看任務執行圖,按照上面代碼的方式呈現:
這里會牽涉到操作系統任務切換、高優先級任務搶占等一些原理,若不了解,請轉移直到了解再回來。
上電,TEST任務進入延時(阻塞)狀態,此時系統執行其他就緒任務。FreeRTOS內核會周期性的檢查TEST任務的阻塞是否達到,如果阻塞時間達到,則將TEST任務設置為就緒狀態,如果就緒任務中TEST任務的優先級最高,則會搶占CPU,再次執行任務主體代碼,不斷循環。
TEST任務每次系統延時都是從調用延時函數vTaskDelay()開始算起的,所以叫相對延時。
從上圖可以看出:如果執行TEST任務的過程中發生中斷,或者具有更高優先級的任務搶占了,那么TEST任務執行的周期就會變長,所以使用相對延時函數vTaskDelay(),不能周期性的執行TEST任務。
2.絕對延時
代碼中定義的變量xLastWakeTime,其實是用來保存上一次的系統計數器值(方便檢測下一個延時時間是否到來)。
和上面相對延時程序執行圖比較,可以看出,系統延時的時間包含了程序執行的時間。即時中途有中斷,或更高優先級任務打斷,不會影響下一次執行的時間(也就是這個周期不會變,當然,打斷時間不能超過系統延時值)。
提示:圖片中添加了一段話:一般來說,程序執行時間要小于總間隔時間(10ms)。
如果打斷時間太長,回來之后延時都超過了,則會立馬執行程序,不會再延時(任務不會再阻塞延時)。
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原文標題:FreeRTOS中相對延時和絕對延時的區別
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