淺談VxWorks的延時(shí)方法

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。