資料介紹
嵌入式系統(tǒng)中,一個(gè)任務(wù)往往需要在特定的延時(shí)之后執(zhí)行一個(gè)指定的動(dòng)作,比如等待外設(shè)以確保數(shù)據(jù)可靠,控制揚(yáng)聲器發(fā)聲時(shí)間以及串口通信超時(shí)重發(fā)等。這就需要利用定時(shí)器機(jī)制來(lái)計(jì)量特定長(zhǎng)度的時(shí)間段。VnWorks作為實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng),提供多樣的定時(shí)接口函數(shù)。下面列舉一些常用的定時(shí)方式,并說(shuō)明其注意事項(xiàng)。
1 taskDelav
taskDelay(n)使調(diào)用該函數(shù)的任務(wù)延時(shí)n個(gè)tick(內(nèi)核時(shí)鐘周期)。該任務(wù)在指定的時(shí)間內(nèi)主動(dòng)放棄CPU,除了taskDelay(0)專用于任務(wù)調(diào)度(將CPU交給同一優(yōu)先級(jí)的其他任務(wù))外,任務(wù)延時(shí)也常用于等待某一外部事件,作為一種定時(shí)/延時(shí)機(jī)制。在沒(méi)有中斷觸發(fā)時(shí),taskDelay能很方便地實(shí)現(xiàn),且不影響系統(tǒng)整體性能。例如寫數(shù)據(jù)至EEPROM,EEPROM需要一個(gè)內(nèi)部擦除時(shí)間(最大擦除時(shí)間為lOms)。以下所提及的一個(gè)tick都假設(shè)為16.67 ms(1/60 s)。可以簡(jiǎn)單地調(diào)用taskDelay(2)來(lái)保證數(shù)據(jù)擦寫完成。按理說(shuō)taskDelay(1)就足以保證,為什么需要taskDelay(2)呢?
這正是taskDelay使用的一個(gè)缺陷,使用時(shí)需要注意。taskDelay(n)表示任務(wù)延時(shí)至第n個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘到來(lái)的時(shí)刻,如圖1所示。如果在A時(shí)刻調(diào)用taskDelay(1)僅延時(shí)5 ms,則在B時(shí)刻taskDelay(1)就剛好是一個(gè)tick周期??梢娦枰?0 ms的延時(shí)就必須調(diào)用taskDelay(2)才能實(shí)現(xiàn)。taskDelay有接近一1個(gè)tick的誤差存在,taskDelay(n)實(shí)際上是延時(shí)(n-1)tick~n tick的時(shí)間。延時(shí)精度為l/n,延時(shí)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(diǎn)是:即使經(jīng)過(guò)n個(gè)tick,調(diào)用延時(shí)的任務(wù)也不保證返回執(zhí)行狀態(tài),可能有更高或相同優(yōu)先級(jí)的任務(wù)占用了CPU。
2 WatchDog
VxWorks提供了一種通用的看門狗定時(shí)器機(jī)制。利用提供的函數(shù),任何任務(wù)都可以創(chuàng)建一個(gè)看門狗定時(shí)器,經(jīng)過(guò)指定的延時(shí)后,實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)時(shí)鐘ISR的上下文中運(yùn)行指定的程序。需要注意的是,看門狗定時(shí)觸發(fā)的程序是在中斷級(jí)別上執(zhí)行,而不是在任務(wù)的上下文中。因此,看門狗定時(shí)掛接的程序編寫有一定的限制,這個(gè)限制條件與中斷服務(wù)程序的約束是一樣的。比如,不能使用獲取信號(hào)量的語(yǔ)句,以及像printf()這樣的I/O系統(tǒng)函數(shù)。
通過(guò)wdCreate()可以創(chuàng)建一個(gè)看門狗定時(shí)器。調(diào)用wdStart()啟動(dòng)定時(shí)器,延時(shí)參數(shù)同taskDelay一樣以tick為單位,同時(shí)還須指定定時(shí)完成后要調(diào)用的程序。如果應(yīng)用程序同時(shí)需要多個(gè)看門狗函數(shù),則應(yīng)使用wdCreate()產(chǎn)生多個(gè)獨(dú)立的看門狗ID。因?yàn)閷?duì)于給定的看門狗ID,通過(guò)wdStart()只能關(guān)聯(lián)一個(gè)看門狗函數(shù)。在指定的tick計(jì)數(shù)到達(dá)之前,要取消一個(gè)看門狗計(jì)時(shí)器,可以通過(guò)調(diào)用wdCancel()實(shí)現(xiàn)。每調(diào)用一次wdStart(),看門狗定時(shí)器只執(zhí)行一次,因此對(duì)于一些要求周期性執(zhí)行的應(yīng)用程序,要獲得該效果,則定時(shí)器函數(shù)本身必須通過(guò)遞歸調(diào)用wdStart()來(lái)重新啟動(dòng)定時(shí)器。
如果利用看門狗定時(shí)器實(shí)現(xiàn)延時(shí),則存在與taskDelay一樣的精度上的缺陷,以tick為基準(zhǔn).并且看門狗關(guān)聯(lián)的函數(shù)所受的限制很大,這也是使用不便的一個(gè)方面。不過(guò)啟動(dòng)看門狗的任務(wù)不會(huì)被阻塞,因?yàn)閣dStart()調(diào)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(shí)函數(shù)接口。sleep以s為單位,nanosleep可以提供更精確的延時(shí);傳參是時(shí)鐘的結(jié)構(gòu)體,參數(shù)可以精確到ns,但實(shí)際上只能做到大于或等于這個(gè)時(shí)問(wèn)。因?yàn)閟kep或nanosleep函數(shù)延時(shí)的時(shí)間基準(zhǔn)仍是tick,調(diào)用此函數(shù)的任務(wù)處于任務(wù)延時(shí)狀態(tài),這點(diǎn)與taskDelay()一致。不同的地方是,taskDelay()是用于任務(wù)調(diào)度,taskDelay(O)有其自身的含義,而sleep(O)則是沒(méi)有意義的。前面提過(guò),taskDelay(n)延時(shí)時(shí)間為(n-1)tick~ntick,而sleep/nanosleep則保證實(shí)際延時(shí)時(shí)間大于或等于設(shè)定的時(shí)間參數(shù)。這一點(diǎn)可以通過(guò)編寫一個(gè)測(cè)試程序試驗(yàn)證明。
1 taskDelav
taskDelay(n)使調(diào)用該函數(shù)的任務(wù)延時(shí)n個(gè)tick(內(nèi)核時(shí)鐘周期)。該任務(wù)在指定的時(shí)間內(nèi)主動(dòng)放棄CPU,除了taskDelay(0)專用于任務(wù)調(diào)度(將CPU交給同一優(yōu)先級(jí)的其他任務(wù))外,任務(wù)延時(shí)也常用于等待某一外部事件,作為一種定時(shí)/延時(shí)機(jī)制。在沒(méi)有中斷觸發(fā)時(shí),taskDelay能很方便地實(shí)現(xiàn),且不影響系統(tǒng)整體性能。例如寫數(shù)據(jù)至EEPROM,EEPROM需要一個(gè)內(nèi)部擦除時(shí)間(最大擦除時(shí)間為lOms)。以下所提及的一個(gè)tick都假設(shè)為16.67 ms(1/60 s)。可以簡(jiǎn)單地調(diào)用taskDelay(2)來(lái)保證數(shù)據(jù)擦寫完成。按理說(shuō)taskDelay(1)就足以保證,為什么需要taskDelay(2)呢?
這正是taskDelay使用的一個(gè)缺陷,使用時(shí)需要注意。taskDelay(n)表示任務(wù)延時(shí)至第n個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘到來(lái)的時(shí)刻,如圖1所示。如果在A時(shí)刻調(diào)用taskDelay(1)僅延時(shí)5 ms,則在B時(shí)刻taskDelay(1)就剛好是一個(gè)tick周期??梢娦枰?0 ms的延時(shí)就必須調(diào)用taskDelay(2)才能實(shí)現(xiàn)。taskDelay有接近一1個(gè)tick的誤差存在,taskDelay(n)實(shí)際上是延時(shí)(n-1)tick~n tick的時(shí)間。延時(shí)精度為l/n,延時(shí)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(diǎn)是:即使經(jīng)過(guò)n個(gè)tick,調(diào)用延時(shí)的任務(wù)也不保證返回執(zhí)行狀態(tài),可能有更高或相同優(yōu)先級(jí)的任務(wù)占用了CPU。
2 WatchDog
VxWorks提供了一種通用的看門狗定時(shí)器機(jī)制。利用提供的函數(shù),任何任務(wù)都可以創(chuàng)建一個(gè)看門狗定時(shí)器,經(jīng)過(guò)指定的延時(shí)后,實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)時(shí)鐘ISR的上下文中運(yùn)行指定的程序。需要注意的是,看門狗定時(shí)觸發(fā)的程序是在中斷級(jí)別上執(zhí)行,而不是在任務(wù)的上下文中。因此,看門狗定時(shí)掛接的程序編寫有一定的限制,這個(gè)限制條件與中斷服務(wù)程序的約束是一樣的。比如,不能使用獲取信號(hào)量的語(yǔ)句,以及像printf()這樣的I/O系統(tǒng)函數(shù)。
通過(guò)wdCreate()可以創(chuàng)建一個(gè)看門狗定時(shí)器。調(diào)用wdStart()啟動(dòng)定時(shí)器,延時(shí)參數(shù)同taskDelay一樣以tick為單位,同時(shí)還須指定定時(shí)完成后要調(diào)用的程序。如果應(yīng)用程序同時(shí)需要多個(gè)看門狗函數(shù),則應(yīng)使用wdCreate()產(chǎn)生多個(gè)獨(dú)立的看門狗ID。因?yàn)閷?duì)于給定的看門狗ID,通過(guò)wdStart()只能關(guān)聯(lián)一個(gè)看門狗函數(shù)。在指定的tick計(jì)數(shù)到達(dá)之前,要取消一個(gè)看門狗計(jì)時(shí)器,可以通過(guò)調(diào)用wdCancel()實(shí)現(xiàn)。每調(diào)用一次wdStart(),看門狗定時(shí)器只執(zhí)行一次,因此對(duì)于一些要求周期性執(zhí)行的應(yīng)用程序,要獲得該效果,則定時(shí)器函數(shù)本身必須通過(guò)遞歸調(diào)用wdStart()來(lái)重新啟動(dòng)定時(shí)器。
如果利用看門狗定時(shí)器實(shí)現(xiàn)延時(shí),則存在與taskDelay一樣的精度上的缺陷,以tick為基準(zhǔn).并且看門狗關(guān)聯(lián)的函數(shù)所受的限制很大,這也是使用不便的一個(gè)方面。不過(guò)啟動(dòng)看門狗的任務(wù)不會(huì)被阻塞,因?yàn)閣dStart()調(diào)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(shí)函數(shù)接口。sleep以s為單位,nanosleep可以提供更精確的延時(shí);傳參是時(shí)鐘的結(jié)構(gòu)體,參數(shù)可以精確到ns,但實(shí)際上只能做到大于或等于這個(gè)時(shí)問(wèn)。因?yàn)閟kep或nanosleep函數(shù)延時(shí)的時(shí)間基準(zhǔn)仍是tick,調(diào)用此函數(shù)的任務(wù)處于任務(wù)延時(shí)狀態(tài),這點(diǎn)與taskDelay()一致。不同的地方是,taskDelay()是用于任務(wù)調(diào)度,taskDelay(O)有其自身的含義,而sleep(O)則是沒(méi)有意義的。前面提過(guò),taskDelay(n)延時(shí)時(shí)間為(n-1)tick~ntick,而sleep/nanosleep則保證實(shí)際延時(shí)時(shí)間大于或等于設(shè)定的時(shí)間參數(shù)。這一點(diǎn)可以通過(guò)編寫一個(gè)測(cè)試程序試驗(yàn)證明。
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