Free RTOS的軟件定時(shí)器

軟件定時(shí)器是FreeRTOS中的一個(gè)重要模塊，使用軟件定時(shí)器可以方便的實(shí)現(xiàn)一些與超時(shí)或周期性相關(guān)的功能。

硬件定時(shí)器

芯片本身提供的定時(shí)功能。一般是由外部晶振提供給芯片輸入時(shí)鐘，芯片向軟件模塊提供一組配置寄存器，接受控制輸入，到達(dá)設(shè)定時(shí)間值后芯片中斷控制器產(chǎn)生時(shí)鐘中斷。硬件定時(shí)器的精度一般很高，可以達(dá)到納秒級(jí)別，并且是中斷觸發(fā)方式。

軟件定時(shí)器

軟件定時(shí)器是由操作系統(tǒng)提供的一類系統(tǒng)接口，它構(gòu)建在硬件定時(shí)器基礎(chǔ)之上，使系統(tǒng)能夠提供不受硬件定時(shí)器資源限制的定時(shí)器服務(wù)，它實(shí)現(xiàn)的功能與硬件定時(shí)器也是類似的。

FreeRTOS 軟件定時(shí)器功能

裁剪：能通過(guò)宏關(guān)閉軟件定時(shí)器功能。

軟件定時(shí)器創(chuàng)建。

軟件定時(shí)器啟動(dòng)。

軟件定時(shí)器停止。

軟件定時(shí)器復(fù)位。

軟件定時(shí)器刪除。

軟件定時(shí)器模式

單次模式：當(dāng)用戶創(chuàng)建了定時(shí)器并啟動(dòng)了定時(shí)器后，定時(shí)時(shí)間到了，只執(zhí)行一次回調(diào)函數(shù)之后就將該定時(shí)器刪除，不再重新執(zhí)行。

周期模式：這個(gè)定時(shí)器會(huì)按照設(shè)置的定時(shí)時(shí)間循環(huán)執(zhí)行回調(diào)函數(shù)，直到用戶將定時(shí)器刪除

FreeRTOS 通過(guò)一個(gè) prvTimerTask 任務(wù)（也叫守護(hù)任務(wù) Daemon）管理軟定時(shí)器，它是在啟動(dòng)調(diào)度器時(shí)自動(dòng)創(chuàng)建的，為了滿足用戶定時(shí)需求。prvTimerTask 任務(wù)會(huì)在其執(zhí)行期間檢查用戶啟動(dòng)的時(shí)間周期溢出的定時(shí)器，并調(diào)用其回調(diào)函數(shù)。只有設(shè)置 FreeRTOSConfig.h中的宏定義 configUSE_TIMERS 設(shè)置為 1 ，將相關(guān)代碼編譯進(jìn)來(lái)，才能正常使用軟件定時(shí)器相關(guān)功能。

配置定時(shí)器

//啟用軟件定時(shí)器
#define configUSE_TIMERS                    1                              
//軟件定時(shí)器優(yōu)先級(jí)
#define configTIMER_TASK_PRIORITY            (configMAX_PRIORITIES-1)        
//軟件定時(shí)器隊(duì)列長(zhǎng)度
#define configTIMER_QUEUE_LENGTH            10                               
//軟件定時(shí)器任務(wù)堆棧大小
#define configTIMER_TASK_STACK_DEPTH        (configMINIMAL_STACK_SIZE*2) 

創(chuàng)建定時(shí)器

TimerHandle_t xTimerCreate( const char *pcTimerName, 
                            const TickType_t xTimerPeriod, 
                            const UBaseType_t uxAutoReload, 
                            void * const pvTimerID, 
                           TimerCallbackFunction_t pxCallbackFunction );

參數(shù)：

pcTimerName：定時(shí)器名稱

xTimerPeriod ：定時(shí)周期

uxAutoReload : 如果將uxAutoReload設(shè)置為pdTRUE，則計(jì)時(shí)器將以xTimerPeriod參數(shù)設(shè)置的頻率重復(fù)終止。如果將uxAutoReload設(shè)置為pdFALSE，則計(jì)時(shí)器將是一次觸發(fā)，并在其到期后進(jìn)入休眠狀態(tài)。

pvTimerID：分配給正在創(chuàng)建的計(jì)時(shí)器的標(biāo)識(shí)符。

pxCallbackFunction：計(jì)時(shí)器到期時(shí)要調(diào)用的函數(shù)。

返回值：

如果成功創(chuàng)建了計(jì)時(shí)器，則返回新創(chuàng)建的計(jì)時(shí)器的句柄。如果由于剩余的FreeRTOS堆不足而無(wú)法分配計(jì)時(shí)器結(jié)構(gòu)而無(wú)法創(chuàng)建計(jì)時(shí)器，則返回NULL

啟動(dòng)定時(shí)器

BaseType_t xTimerStart( TimerHandle_t xTimer, 
                        TickType_t xTicksToWait );

參數(shù)：

xTimer:計(jì)時(shí)器的句柄

xTicksToWait:指定在計(jì)時(shí)器命令隊(duì)列已經(jīng)滿的情況下，任務(wù)應(yīng)保持阻塞狀態(tài)以等待空間可用的最大時(shí)間。

返回值：

如果即使經(jīng)過(guò)xBlockTime刻度后仍無(wú)法將啟動(dòng)命令發(fā)送到計(jì)時(shí)器命令隊(duì)列，則將返回pdFAIL。如果命令已成功發(fā)送到計(jì)時(shí)器命令隊(duì)列，則將返回pdPASS。

停止定時(shí)器

BaseType_t xTimerStop( TimerHandle_t xTimer, 
                       TickType_t xTicksToWait );

參數(shù)：同上

返回值：同上

復(fù)位定時(shí)器

BaseType_t xTimerReset( TimerHandle_t xTimer, 
                        TickType_t xTicksToWait );

參數(shù)：同上

返回值：同上

刪除定時(shí)器

BaseType_t xTimerDelete( TimerHandle_t xTimer, 
                         TickType_t xTicksToWait );

參數(shù)：同上類似

返回值：同上類似

改變定時(shí)器周期

BaseType_t xTimerChangePeriod( TimerHandle_t xTimer, 
                               TickType_txNewPeriod,
                               TickType_t xTicksToWait );

參數(shù)：

xTimer:定時(shí)器的句柄

xNewPeriod：新的周期參數(shù)

xTicksToWait:指定在計(jì)時(shí)器命令隊(duì)列已經(jīng)滿的情況下，任務(wù)應(yīng)保持阻塞狀態(tài)以等待空間可用的最大時(shí)間。

返回值：

如果即使經(jīng)過(guò)xBlockTime滴答聲后仍無(wú)法將更改周期命令發(fā)送到計(jì)時(shí)器命令隊(duì)列，則將返回pdFAIL。如果命令已成功發(fā)送到計(jì)時(shí)器命令隊(duì)列，則將返回pdPASS。

還有中斷啟動(dòng)定時(shí)器、停止、復(fù)位、改變周期的API函數(shù)，請(qǐng)查閱官方文檔！

附上小例程

#include "stm32f10x.h"
#include 
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "semphr.h"
#include "timers.h"

//毫秒級(jí)的延時(shí)
void Delay_Ms(u16 time)
{    
   u16 i=0;  
   while(time--)
   {
      i=12000;  //自己定義
      while(i--) ;    
   }
}

void LED_Init(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;        //定義結(jié)構(gòu)體變量
  
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE);  //開(kāi)啟時(shí)鐘
  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;            //選擇你要設(shè)置的IO口
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;      //設(shè)置推挽輸出模式
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;     //設(shè)置傳輸速率
  GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure);                //初始化GPIO
  
  GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_0);             //將LED端口拉高，熄滅LED
}

void KEY_Init(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //定義結(jié)構(gòu)體變量  
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOE,ENABLE);
  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;     //選擇你要設(shè)置的IO口
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPD;//下拉輸入  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;     //設(shè)置傳輸速率
  GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);      /* 初始化GPIO */
  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_4;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;  //上拉輸入
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_InitStructure);
}


void USART_init(uint32_t bound)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;   //定義GPIO結(jié)構(gòu)體變量
  USART_InitTypeDef USART_InitStruct;   //定義串口結(jié)構(gòu)體變量
  
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);   //使能GPIOC的時(shí)鐘
  
  GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9;   //配置TX引腳
  GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;   //配置PA9為復(fù)用推挽輸出
  GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;   //配置PA9速率
  GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);   //GPIO初始化函數(shù)
  
  GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_10;   //配置RX引腳
  GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN_FLOATING;   //配置PA10為浮空輸入
  GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;   //配置PA10速率
  GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);   //GPIO初始化函數(shù)
  
  
  USART_InitStruct.USART_Mode=USART_Mode_Tx|USART_Mode_Rx;   //發(fā)送接收模式
  USART_InitStruct.USART_Parity=USART_Parity_No;   //無(wú)奇偶校驗(yàn)
  USART_InitStruct.USART_BaudRate=bound;   //波特率
  USART_InitStruct.USART_StopBits=USART_StopBits_1;   //停止位1位
  USART_InitStruct.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;   //字長(zhǎng)8位
  USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None;   //無(wú)硬件數(shù)據(jù)流控制
  USART_Init(USART1,&USART_InitStruct);   //串口初始化函數(shù)
  
  USART_Cmd(USART1,ENABLE);   //使能USART1
}

int fputc(int ch,FILE *f)   //printf重定向函數(shù)
{
  USART_SendData(USART1,(uint8_t)ch);   //發(fā)送一字節(jié)數(shù)據(jù)
  while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE) == RESET);   //等待發(fā)送完成
  return ch;
}


#define START_TASK_PRIO 5      //任務(wù)優(yōu)先級(jí)
#define START_STK_SIZE 128      //任務(wù)堆棧大小
TaskHandle_t StartTask_Handler;   //任務(wù)句柄
void Start_Task(void *pvParameters);//任務(wù)函數(shù)

#define Low_TASK_PRIO 2       //任務(wù)優(yōu)先級(jí)
#define Low_STK_SIZE 50       //任務(wù)堆棧大小
TaskHandle_t LowTask_Handler;     //任務(wù)句柄
void Low_Task(void *p_arg);     //任務(wù)函數(shù)

#define Med_TASK_PRIO 3       //任務(wù)優(yōu)先級(jí)
#define Med_STK_SIZE 50       //任務(wù)堆棧大小
TaskHandle_t MedTask_Handler;     //任務(wù)句柄
void Med_Task(void *p_arg);     //任務(wù)函數(shù)

TimerHandle_t Time0Handler = NULL;  //軟件定時(shí)器句柄
void Time0Callback( TimerHandle_t pxTimer );//回調(diào)函數(shù)

int main( void ) 
{
  NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);//設(shè)置系統(tǒng)中斷優(yōu)先級(jí)分組 4
  
  LED_Init(); //初始化 LED
  KEY_Init();
  USART_init(9600);
  
  //創(chuàng)建開(kāi)始任務(wù)
  xTaskCreate(
    (TaskFunction_t )Start_Task,     //任務(wù)函數(shù)
    (const char* )"Start_Task",     //任務(wù)名稱
    (uint16_t )START_STK_SIZE,       //任務(wù)堆棧大小
    (void* )NULL,             //傳遞給任務(wù)函數(shù)的參數(shù)
    (UBaseType_t )START_TASK_PRIO,     //任務(wù)優(yōu)先級(jí)
    (TaskHandle_t* )&StartTask_Handler  //任務(wù)句柄 
  );
  vTaskStartScheduler();  //開(kāi)啟調(diào)度
}

//開(kāi)始任務(wù)函數(shù)
void Start_Task(void *pvParameters)
{
  taskENTER_CRITICAL();   //進(jìn)入臨界區(qū)
  //創(chuàng)建軟件定時(shí)器
  Time0Handler = xTimerCreate( ( char *                ) "Time0",     //定時(shí)器的名稱
                 ( TickType_t              ) 1000,       //定時(shí)周期
                 ( UBaseType_t             ) pdTRUE,       //是否重裝載 (pdTRUE or pdFAIL)
                 ( void *                  ) 0,         //ID號(hào)
                 ( TimerCallbackFunction_t ) Time0Callback ); //回調(diào)函數(shù)
  //開(kāi)啟定時(shí)器
  xTimerStart( Time0Handler, portMAX_DELAY );
  //創(chuàng)建 Low 任務(wù)
  xTaskCreate(
    (TaskFunction_t )Low_Task, 
    (const char* )"Low_Task", 
    (uint16_t )Low_STK_SIZE, 
    (void* )NULL,
    (UBaseType_t )Low_TASK_PRIO,
    (TaskHandle_t* )&LowTask_Handler
  );
  //創(chuàng)建 Med 任務(wù)
  xTaskCreate(
    (TaskFunction_t )Med_Task, 
    (const char* )"Med_Task", 
    (uint16_t )Med_STK_SIZE, 
    (void* )NULL,
    (UBaseType_t )Med_TASK_PRIO,
    (TaskHandle_t* )&MedTask_Handler
  );
  vTaskDelete(StartTask_Handler); //刪除開(kāi)始任務(wù)
  taskEXIT_CRITICAL();   //退出臨界區(qū)
}


void Low_Task(void *pvParameters)
{
  while(1)
  {
    
    vTaskDelay(1000);
  }
}

void Med_Task(void *pvParameters)
{
  //BaseType_t xReturn = NULL;
  while(1)
  {
    printf("正在運(yùn)行n");
    vTaskDelay(1000);
  }
}

void Time0Callback( TimerHandle_t pxTimer )
{
  static int count = 0;
  printf("%dn",++count);
}

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

--END--