十九、FreeRTOS之FreeRTOS软件定时器

news2024/11/29 0:33:27

本节主要需要掌握以下内容：

1，软件定时器的简介（了解）

2，软件定时器的状态（熟悉）

3，单次定时器和周期定时器（熟悉）

4，软件定时器结构体成员介绍（熟悉）

5，FreeRTOS软件定时器相关API函数（熟悉） 6，FreeRTOS软件定时器实验（掌握）

7，课堂总结（掌握）

一、软件定时器的简介（了解）

定时器：

从指定的时刻开始，经过一个特定事件，然后触发一个超时事件，用户可以自定义定时器的周期。

硬件定时器：

芯片自带的定时器模块，硬件定时器一般精度很高，每次在定时时间到达之后就会自动触发一个中断，用户在中断服务函数中处理信息。

软件定时器：

是指具有定时功能的软件，可设置定时周期，当指定时间到达后要调用回调函数（也称超时函数），用户在回调函数中处理信息。

1.1 软件定时器的优缺点？

优点：

硬件定时器数量优先，而软件定时器理论上只需要足够内存，就可以创建多个；

使用简单、成本低

缺点：

软件定时器相对硬件定时器来说，精度没有那么高（因为它以系统时钟为基准，系统时钟中断优先级又是最低，容易被打断）。对于需要高精度要求的场合，不建议使用软件定时器。

1.2 FreeRTOS软件定时器特点

可裁剪：软件定时器是可裁剪可配置的功能，如果只能软件定时器，需要将configUSE_TIMERS配置成1

单词和周期：软件定时器支持设置成单次定时器或周期定时器

注意：软件定时器的超时回调函数是由软件定时器服务任务调用的，软件定时器的超时回调函数本身不是任务，因此不能再该回调函数中使用可能会导致阻塞的API函数。

软件定时器服务任务：在调用函数vTaskStartScheduler()开启任务调度的时候，会创建一个用于管理软件定时器的任务，这个任务就叫软件定时器任务。

软件定时器服务函数的作用

负责软件定时器超时的逻辑判断
调用超时软件定时器的超时回调函数
处理软件定时器命令队列

1.3 软件定时器的命令队列

FreeRTOS提供了许多软件定时器相关的API函数，这些API函数大多都是往定时器的队列中写入消息（发送命令），这个队列交软件定时器命令队列，是提供给FreeRTOS中的软件定时器使用的，用户是不能直接访问的。

软件定时器的相关配置

当FreeRTOS的配置项configUSE_TIMERS设置为1，在启动任务调度器时，会自动创建软件定时器的服务/守护任务prvTimerTask();

软件定时器服务任务的优先级为：configTIMER_TASK_PRIORITY = 31；

定时器的命令队伍长度为：configTIMER_QUEUE_LENGTH = 5 ；

注意：软件定时器的超时回调函数是在软件定时器服务任务中被调用的，服务任务不是专为某个定时器服务的，它还要处理其他定时器。

所以：定时器的回调函数不要影响“他人”；

1、回调函数要尽快实行，不能进入阻塞状态，即不能调用那些会阻塞任务的API函数，如：vTaskDelay()

2、访问队列或信号量的非零阻塞时间的API函数也不能调用。

二、软件定时器的状态

软件定时器共有两种状态：

休眠态：软件定时器可以通过其句柄被引用，但因为没有运行，所以其超时回调函数不会被执行

运行态：运行态的定时器，当指定时间到达之后，它的超时回调函数会被调用

注意：新创建的软件定时器处于休眠状态，也就是未运行的！

问题：如何让软件定时器从休眠态转变为运行态？

发送命令队列

三、单词定时器和周期定时器（熟悉）

FreeRTOS提供了两种软件定时器：

单次定时器：单词定时器的一旦定时超时，只会执行一次其软件定时器超时回调函数，不会自动重新开启定时时，不过可以被手动重新开启。

周期定时器：周期定时器的一旦被启动以后就可以在执行完回调函数以后自动的重新启动，从而周期的执行其软件定时器回调函数。

Timer1：周期定时器，定时超时时间为2个单位时间，开启后，一直以2个时间单位间隔重复执行；

Timer2：单次定时器，定时超时时间为1个单位时间，开启后，则在第一个超时后就不再执行了。

软件定时器的状态转换图：

周期定时器状态转换图：

四、软件定时器结构体成员介绍（熟悉）

五、FreeRTOS软件定时器相关API函数（熟悉）

函数	描述
xTimerCreate()	动态方式创建软件定时器
xTimerCreateStatic()	静态方式创建软件定时器
xTimerStart()	开启软件定时器定时
xTimerStartFromISR()	在中断中开启软件定时器定时
xTimerStop()	停止软件定时器定时
xTimerStopFromISR()	在中断中停止软件定时器定时
xTimerReset()	复位软件定时器定时
xTimerResetFromISR()	在中断中复位软件定时器定时
xTimerChangePeriod()	更改软件定时器的定时超时时间
xTimerChangePeriodFromISR()	在中断中更改定时超时时间

5.1，创建软件定时器API函数

形参	描述
pcTimerName	软件定时器名
xTimerPeriodInTicks	定时超时时间，单位：系统时钟节拍
uxAutoReload	定时器模式， pdTRUE：周期定时器， pdFALSE：单次定时器
pvTimerID	软件定时器 ID，用于多个软件定时器公用一个超时回调函数
pxCallbackFunction	软件定时器超时回调函数

返回值	描述
NULL	软件定时器创建失败
其他值	软件定时器创建成功，返回其句柄

5.2，开启软件定时器API函数

形参	描述
xTimer	待开启的软件定时器的句柄
xTickToWait	发送命令到软件定时器命令队列的最大等待时间

返回值	描述
pdPASS	软件定时器开启成功
pdFAIL	软件定时器开启失败

5.3，停止软件定时器API函数

形参	描述
xTimer	待停止的软件定时器的句柄
xTickToWait	发送命令到软件定时器命令队列的最大等待时间

返回值	描述
pdPASS	软件定时器停止成功
pdFAIL	软件定时器停止失败

5.4，复位软件定时器API函数

该功能将使软件定时器的重新开启定时，复位后的软件定时器以复位时的时刻作为开启时刻重新定时

形参	描述
xTimer	待复位的软件定时器的句柄
xTickToWait	发送命令到软件定时器命令队列的最大等待时间

返回值	描述
pdPASS	软件定时器复位成功
pdFAIL	软件定时器复位失败

5.5，更改软件定时器超时时间API函数

形参	描述
xTimer	待更新的软件定时器的句柄
xNewPeriod	新的定时超时时间，单位：系统时钟节拍
xTickToWait	发送命令到软件定时器命令队列的最大等待时间