CPU內部自帶的定時器模塊,通過初始化、配置可以實現定時,定時時間到以后就會執行相應的定時器中斷處理函數。硬件定時器一般都帶有其它功能,比如PWM輸出、輸入捕獲等等功能。但是缺點是硬件定時器數量少!!
軟件定時器:
軟件定時器允許設置一段時間,當設置的時間到達之后就執行指定的功能函數,被定時器調用的這個功能函數叫做定時器的回調函數。回調函數的兩次執行間隔叫做定時器的定時周期,簡而言之,當定時器的定時周期到了以后就會執行回調函數。在FreeRTOS中有專門的軟件定時器功能,我們可以在MCU中簡單的是實現“軟件定時器”如下:
void timer_1000ms(void)
{
printf("timer_1000ms
");
}
/*systick_ms在硬件定時器中每1ms加1*/
int main(void)
{
static timer_tick = 0;
timer_tick = systick_ms;
while()
{
if((systick_ms-timer_tick)>1000)
{
timer_tick = systick_ms;
timer_1000ms();
}
}
}
這就是簡單的軟件定時器,是的,這就是特別簡潔版本的軟件定時器。當然它是有缺點的,比如systick_ms每1ms加1,所以軟件定時器的精度是ms為單位的,并且如果while(1)中有其他代碼阻塞,軟件定時器也會跟著阻塞的。這個簡單的軟件定時器畢竟很"簡陋",大家可以自行封裝豐富一下,或者參考已經有的開源方案:MultiTimer,一款可無限擴展的軟件定時器。MultiTimer 是一個軟件定時器擴展模塊,可無限擴展你所需的定時器任務,取代傳統的標志位判斷方式, 更優雅更便捷地管理程序的時間觸發時序。開源地址:https://github.com/0x1abin/MultiTimer
MultiTimer
MultiTimer的設計比較簡潔,只有2個文件,并且只有4個函數,總共82行代碼,稍微花一點功夫就可以理解明白。
移植步驟
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配置系統時間基準接口,安裝定時器驅動
uint64_t PlatformTicksGetFunc(void)
{
/* Platform implementation */
}
MultiTimerInstall(PlatformTicksGetFunc);
-
實例化一個定時器對象
MultiTimer timer1;
-
設置定時時間,超時回調處理函數, 用戶上下指針,啟動定時器
int MultiTimerStart(&timer1, uint64_t timing, MultiTimerCallback_t callback, void* userData);
-
在主循環調用定時器后臺處理函數
int main(int argc, char *argv[])
{
...
while (1) {
...
MultiTimerYield();
}
}
具體就不做手把手教程如何移植了,在STM32F207移植好的工程開源地址:
開源地址:https://github.com/strongercjd/STM32F207VCT6/tree/master/23-Timer-MultiTimer
下面分析一下MultiTimer在移植的第一步,配置系統時間基準接口,安裝定時器驅動
uint64_t PlatformTicksGetFunc(void)
{
/* Platform implementation */
}
MultiTimerInstall(PlatformTicksGetFunc);
看一下MultiTimerInstall函數原型
typedef uint64_t (*PlatformTicksFunction_t)(void);
static PlatformTicksFunction_t platformTicksFunction = NULL;
int MultiTimerInstall(PlatformTicksFunction_t ticksFunc)
{
platformTicksFunction = ticksFunc;
return 0;
}
這其實就是函數指針實現的回調函數,具體詳解看之前的文章《回調函數》,其實就是給MultiTimer提供一個計數器。除去回調函數,該開源項目還是單鏈表的很好的示例,學習數據結構是比較乏味的,這個開源項目是單鏈表很好的應用落地,不太懂的同學可以學習下。下面摘取一下部分代碼鏈表的刪除
for (; *nextTimer; nextTimer = &(*nextTimer)->next) {
if (timer == *nextTimer) {
*nextTimer = timer->next; /* remove from list */
break;
}
}
插入鏈表
for (nextTimer = &timerList;; nextTimer = &(*nextTimer)->next) {
if (!*nextTimer) {
timer->next = NULL;
*nextTimer = timer;
break;
}
if (timer->deadline < (*nextTimer)->deadline) {
timer->next = *nextTimer;
*nextTimer = timer;
break;
}
}
遍歷鏈表
MultiTimer* entry = timerList;
for (; entry; entry = entry->next) {
/* Sorted list, just process with the front part. */
if (platformTicksFunction() < entry->deadline) {
return (int)(entry->deadline - platformTicksFunction());
}
/* remove expired timer from list */
timerList = entry->next;
/* call callback */
if (entry->callback) {
entry->callback(entry, entry->userData);
}
}
這篇文章不會詳細講解鏈表的操作,不懂的同學可以看之前文章《鏈表在STM32中的應用》。當然MultiTimer也是有缺點的,比如一個定時器是1000ms,另一個定時器是500ms,調度時就會沖突,也沒有定時器調度搶占,會隨著其他代碼的阻塞而阻塞。這種類似的問題不再詳述,大家使用的時候多測測就好。
任務調度看了上面的操作,如果我們不叫軟件定時器,叫它“任務”,是不是和FreeRTOS任務類似,感覺高端一些,甚至這篇文章標題可以修改為《一篇文章教你實現操作系統》,開個歡笑,不做標題黨。
有些項目實時性要求高,需要任務搶占,所以需要使用FreeRTOS這樣的操作系統,但它資源占用比例過大,不利于項目開發,在一般的小項目中也用不到RTOS的太多功能,使用上面的思路,你可以把每個任務設置不同的間隔時間周期性調用,如果有實時性要求很高的事件,就通過中斷處理。
當然也可以使用開頭的粗糙方法
if((systick_ms-timer_tick)>1000)
{
timer_tick = systick_ms;
timer_1000ms();
}
這樣功能是可以實現的,但沒有模塊化,不利于代碼的維護。我們可以借鑒MultiTimer思路封裝一下軟件接口。
并且,如果你的項目中,任務的個數是固定不變的,可以將MultiTimer中的鏈表拿掉,直接使用全局變量就可以,如果有額外的時間模仿FreeRTOS實現一些信號量,對列等,這就是自己的OS(無搶占)啊。(當然這屬于重復造輪子,但對一些公司來講,有適合自己業務的,最精簡的代碼框架是很有必要的)。
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原文標題:關于軟件定時器的一些討論
文章出處:【微信號:麥克泰技術,微信公眾號:麥克泰技術】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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