資料介紹
嵌入式系統(tǒng)中,一個任務往往需要在特定的延時之后執(zhí)行一個指定的動作,比如等待外設以確保數據可靠,控制揚聲器發(fā)聲時間以及串口通信超時重發(fā)等。這就需要利用定時器機制來計量特定長度的時間段。VnWorks作為實時嵌入式系統(tǒng),提供多樣的定時接口函數。下面列舉一些常用的定時方式,并說明其注意事項。
1 taskDelav
taskDelay(n)使調用該函數的任務延時n個tick(內核時鐘周期)。該任務在指定的時間內主動放棄CPU,除了taskDelay(0)專用于任務調度(將CPU交給同一優(yōu)先級的其他任務)外,任務延時也常用于等待某一外部事件,作為一種定時/延時機制。在沒有中斷觸發(fā)時,taskDelay能很方便地實現,且不影響系統(tǒng)整體性能。例如寫數據至EEPROM,EEPROM需要一個內部擦除時間(最大擦除時間為lOms)。以下所提及的一個tick都假設為16.67 ms(1/60 s)。可以簡單地調用taskDelay(2)來保證數據擦寫完成。按理說taskDelay(1)就足以保證,為什么需要taskDelay(2)呢?
這正是taskDelay使用的一個缺陷,使用時需要注意。taskDelay(n)表示任務延時至第n個系統(tǒng)時鐘到來的時刻,如圖1所示。如果在A時刻調用taskDelay(1)僅延時5 ms,則在B時刻taskDelay(1)就剛好是一個tick周期。可見需要10 ms的延時就必須調用taskDelay(2)才能實現。taskDelay有接近一1個tick的誤差存在,taskDelay(n)實際上是延時(n-1)tick~n tick的時間。延時精度為l/n,延時1s就是taskDelay(60)的誤差極限為1.6%,而taskDelay(1)的誤差極限將是100%。
使用taskDelay需注意的另外一點是:即使經過n個tick,調用延時的任務也不保證返回執(zhí)行狀態(tài),可能有更高或相同優(yōu)先級的任務占用了CPU。
2 WatchDog
VxWorks提供了一種通用的看門狗定時器機制。利用提供的函數,任何任務都可以創(chuàng)建一個看門狗定時器,經過指定的延時后,實現在系統(tǒng)時鐘ISR的上下文中運行指定的程序。需要注意的是,看門狗定時觸發(fā)的程序是在中斷級別上執(zhí)行,而不是在任務的上下文中。因此,看門狗定時掛接的程序編寫有一定的限制,這個限制條件與中斷服務程序的約束是一樣的。比如,不能使用獲取信號量的語句,以及像printf()這樣的I/O系統(tǒng)函數。
通過wdCreate()可以創(chuàng)建一個看門狗定時器。調用wdStart()啟動定時器,延時參數同taskDelay一樣以tick為單位,同時還須指定定時完成后要調用的程序。如果應用程序同時需要多個看門狗函數,則應使用wdCreate()產生多個獨立的看門狗ID。因為對于給定的看門狗ID,通過wdStart()只能關聯一個看門狗函數。在指定的tick計數到達之前,要取消一個看門狗計時器,可以通過調用wdCancel()實現。每調用一次wdStart(),看門狗定時器只執(zhí)行一次,因此對于一些要求周期性執(zhí)行的應用程序,要獲得該效果,則定時器函數本身必須通過遞歸調用wdStart()來重新啟動定時器。
如果利用看門狗定時器實現延時,則存在與taskDelay一樣的精度上的缺陷,以tick為基準.并且看門狗關聯的函數所受的限制很大,這也是使用不便的一個方面。不過啟動看門狗的任務不會被阻塞,因為wdStart()調用立即返回并繼續(xù)執(zhí)行。
3 sleep/nanosleep
sleep()和nanosleep()是VxWorks提供的延時函數接口。sleep以s為單位,nanosleep可以提供更精確的延時;傳參是時鐘的結構體,參數可以精確到ns,但實際上只能做到大于或等于這個時問。因為skep或nanosleep函數延時的時間基準仍是tick,調用此函數的任務處于任務延時狀態(tài),這點與taskDelay()一致。不同的地方是,taskDelay()是用于任務調度,taskDelay(O)有其自身的含義,而sleep(O)則是沒有意義的。前面提過,taskDelay(n)延時時間為(n-1)tick~ntick,而sleep/nanosleep則保證實際延時時間大于或等于設定的時間參數。這一點可以通過編寫一個測試程序試驗證明。
1 taskDelav
taskDelay(n)使調用該函數的任務延時n個tick(內核時鐘周期)。該任務在指定的時間內主動放棄CPU,除了taskDelay(0)專用于任務調度(將CPU交給同一優(yōu)先級的其他任務)外,任務延時也常用于等待某一外部事件,作為一種定時/延時機制。在沒有中斷觸發(fā)時,taskDelay能很方便地實現,且不影響系統(tǒng)整體性能。例如寫數據至EEPROM,EEPROM需要一個內部擦除時間(最大擦除時間為lOms)。以下所提及的一個tick都假設為16.67 ms(1/60 s)。可以簡單地調用taskDelay(2)來保證數據擦寫完成。按理說taskDelay(1)就足以保證,為什么需要taskDelay(2)呢?
這正是taskDelay使用的一個缺陷,使用時需要注意。taskDelay(n)表示任務延時至第n個系統(tǒng)時鐘到來的時刻,如圖1所示。如果在A時刻調用taskDelay(1)僅延時5 ms,則在B時刻taskDelay(1)就剛好是一個tick周期。可見需要10 ms的延時就必須調用taskDelay(2)才能實現。taskDelay有接近一1個tick的誤差存在,taskDelay(n)實際上是延時(n-1)tick~n tick的時間。延時精度為l/n,延時1s就是taskDelay(60)的誤差極限為1.6%,而taskDelay(1)的誤差極限將是100%。
使用taskDelay需注意的另外一點是:即使經過n個tick,調用延時的任務也不保證返回執(zhí)行狀態(tài),可能有更高或相同優(yōu)先級的任務占用了CPU。
2 WatchDog
VxWorks提供了一種通用的看門狗定時器機制。利用提供的函數,任何任務都可以創(chuàng)建一個看門狗定時器,經過指定的延時后,實現在系統(tǒng)時鐘ISR的上下文中運行指定的程序。需要注意的是,看門狗定時觸發(fā)的程序是在中斷級別上執(zhí)行,而不是在任務的上下文中。因此,看門狗定時掛接的程序編寫有一定的限制,這個限制條件與中斷服務程序的約束是一樣的。比如,不能使用獲取信號量的語句,以及像printf()這樣的I/O系統(tǒng)函數。
通過wdCreate()可以創(chuàng)建一個看門狗定時器。調用wdStart()啟動定時器,延時參數同taskDelay一樣以tick為單位,同時還須指定定時完成后要調用的程序。如果應用程序同時需要多個看門狗函數,則應使用wdCreate()產生多個獨立的看門狗ID。因為對于給定的看門狗ID,通過wdStart()只能關聯一個看門狗函數。在指定的tick計數到達之前,要取消一個看門狗計時器,可以通過調用wdCancel()實現。每調用一次wdStart(),看門狗定時器只執(zhí)行一次,因此對于一些要求周期性執(zhí)行的應用程序,要獲得該效果,則定時器函數本身必須通過遞歸調用wdStart()來重新啟動定時器。
如果利用看門狗定時器實現延時,則存在與taskDelay一樣的精度上的缺陷,以tick為基準.并且看門狗關聯的函數所受的限制很大,這也是使用不便的一個方面。不過啟動看門狗的任務不會被阻塞,因為wdStart()調用立即返回并繼續(xù)執(zhí)行。
3 sleep/nanosleep
sleep()和nanosleep()是VxWorks提供的延時函數接口。sleep以s為單位,nanosleep可以提供更精確的延時;傳參是時鐘的結構體,參數可以精確到ns,但實際上只能做到大于或等于這個時問。因為skep或nanosleep函數延時的時間基準仍是tick,調用此函數的任務處于任務延時狀態(tài),這點與taskDelay()一致。不同的地方是,taskDelay()是用于任務調度,taskDelay(O)有其自身的含義,而sleep(O)則是沒有意義的。前面提過,taskDelay(n)延時時間為(n-1)tick~ntick,而sleep/nanosleep則保證實際延時時間大于或等于設定的時間參數。這一點可以通過編寫一個測試程序試驗證明。
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