FreeRTOS-软件定时器

news2024/12/26 21:29:48

FreeRTOS-软件定时器

一、软件定时器简介
- 1.1 软件定时器的状态和工作模式
二、软件定时器结构体成员和API函数
三、软件定时器实验

一、软件定时器简介

定时器：指定时间开始，经过一个指定的时间，触发一个超时事件，用户可自定义定时器的周期
硬件定时器：硬件自带的定时器模块，精度高，定时时间到达以后可以触发中断，调用中断函数，缺点是个数有限
软件定时器：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，成本低，内存足够的情况下个数不限，但精度不高
软件定时器特点：可裁剪：configUSE_TIMERS配置成1使能定时器、支持设置单次定时器或周期定时器
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，超时回调函数本身不是任务，不能在该回调函数中使用可能会导致任务阻塞的API函数
软件定时器服务任务：在调用vTaskStartScheduler()开启任务调度器的时候，会创建一个用于管理软件定时器的任务，叫软件定时器服务任务
软件定时器服务任务作用：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
软件定时器的API函数都是往定时器的队列中写入消息(发送命令)，这个队列叫做软件定时器命令队列，提供给软件定时器使用，用户不能直接访问
软件定时器配置：configUSE_TIMERS配置成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，配置成最大。定时器的命令队列长度为configTIMER_QUEUE_LENGTH = 5

1.1 软件定时器的状态和工作模式

软件定时器有两种状态：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，所以其定时超时回调函数不会被执行。运行态-当指定时间到达以后，它的超时回调函数会被调用
新创建的软件定时器处于休眠状态，发送命令队列可以从休眠态变为运行态
软件定时器的工作模式：单次定时器一旦定时超时，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，不过可以被手动重新开始。周期定时器-周期定时器的一旦启动以后就会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。

二、软件定时器结构体成员和API函数

下面是软件定时器的结构体成员

typedef struct tmrTimerControl
{
		const char * pcTimerName;					//软件定时器名
        ListItem_t xTimerListItem;					//软件定时器列表项
        TickType_t xTimerPeriodInTicks;				//软件定时器周期
        void * pvTimerID;							//软件定时器ID
        TimerCallbackFunction_t pxCallbackFunction;	//软件定时器回调函数
        #if ( configUSE_TRACE_FACILITY == 1 )
            UBaseType_t uxTimerNumber;				//软件定时器编号
        #endif
        uint8_t ucStatus;							//软件定时器状态
} xTIMER;

下面为软件定时器的相关API函数

xTimerCreate();				//动态创建软件定时器
xTimerCreateStatic();		//静态创建软件定时器
xTimerStart();				//开启软件定时器计时
xTimerStartFromISR();		//在中断中开启软件定时器计时
xTimerStop();				//停止软件定时器计时
xTimerStopFromISR();		//在中断中停止软件定时器计时
xTimerReset();				//复位软件定时器计时
xTimerResetFromISR();		//在中断中复位软件定时器计时
xTimerChangePeriod();		//更改软件定时器的定时超时时间
xTimerChangePeriodFromISR();//在中断中更改定时器超时时间

下面为创建软件定时器函数

TimerHandle_t xTimerCreate(const char* const pcTimerName,
							const TickType_t xTimerPeriodInTicks,
							const UBaseType_t uxAutoReload,
							void* const pvTimerID,
							TimerCallbackFunction_t pxCallbackFunction);
//形参:定时器名 定时器超时时间 定时器模式 定时器ID 定时器超时回调函数
//返回值:判断是否创建成功

下面为开启软件定时器函数

BaseType_t xTimerStart(TimerHandle_t xTimer,
						const TickType_t xTicksToWait);
//形参:待开启软件定时器句柄 发送命令最大等待时间
//返回值:开启是否成功

下面为停止软件定时器函数

BaseType_t xTimerStop(TimerHandle_t xTimer,
						const TickType_t xTicksToWait);
//形参:待停止软件定时器句柄 发送命令最大等待时间
//返回值:停止是否成功

下面为复位软件定时器函数
该函数使软件定时器重新开启计时，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

BaseType_t xTimerReset(TimerHandle_t xTimer,
						const TickType_t xTicksToWait);
//形参:待复位软件定时器句柄 发送命令最大等待时间
//返回值:复位是否成功

下图为软件定时器时间步图，超时时候为t5时，在t3复位，则还需要到t8才超时

在这里插入图片描述

下面为更改软件定时器超时函数

BaseType_t xTimerChangePeriod(TimerHandle_t xTimer,
								const TickType_t xNewPeriod,
								const TickType_t xTicksToWait);
//形参:待更新的软件定时器句柄 新的超时时间 发送命令的最大等待时间
//返回值:是否更改成功

三、软件定时器实验

实验设计：设计两个任务，start_task：创建task1和两个定时器-单次和周期。task1：按键扫描，对定时器进行开启、停止操作。

#define configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION					1//动态创建任务/信号量宏定义配置
#define configUSE_TIMERS		1//使能软件定时器
#define configTIMER_TASK_PRIORITY	31//最高优先级
#define configTIMER_QUEUE_LENGTH	5//队列长度
#define configTIMER_TASK_STACK_DEPTH	256//定时器任务堆栈

//start_task参数宏定义
#define	START_TASK_STACK_SIZE 								128//堆栈大小
#define	START_TASK_PRIO										1//任务优先级
TaskHandle_t	start_task_handle;							//任务句柄
//task1参数宏定义
#define	TASK1_STACK_SIZE 									128//堆栈大小
#define	TASK1_PRIO											2//任务优先级
TaskHandle_t	task1_handle;								//任务句柄


//task1任务函数:按键扫描,对定时器进行开启,停止操作
void task1( void * pvParameters )
{
		uint8_t KeyNum = 0;
		while(1)
		{
			KeyNum = Key_GetNum();
			if(KeyNum == 1)//key0按下
			{
				xTimerStart(timer1_handle,portMAX_DELAY);//开启单次定时器1
				xTimerStart(timer2_handle,portMAX_DELAY);//开启周期定时器2
			}
			else if(KeyNum == 2)//Key1按下
			{
				xTimerStop(timer1_handle,portMAX_DELAY);//关闭单次定时器1
				xTimerStop(timer2_handle,portMAX_DELAY);//关闭周期定时器2
			}
			vTaskDelay(10);//自带延时函数
		}
}


//单次定时器超时回调函数
void timer1_callback(TimerHandle_t pxTimer)
{

}
//周期定时器超时回调函数
void timer2_callback(TimerHandle_t pxTimer)
{		

}

TimerHandle_t timer1_handle = 0;//单次定时器句柄
TimerHandle_t timer2_handle = 0;//周期定时器句柄
//Start_task任务函数:创建task1和两个定时器-单次和周期
void Start_task( void * pvParameters )
{
		taskENTER_CRITICAL();//进入临界区
		//创建定时器
		timer1_handle = xTimerCreate("timer1",1000,pdFALSE,1,timer1_callback);//单次定时器1s
		timer2_handle = xTimerCreate("timer2",1000,pdTRUE,2,timer2_callback);//周期定时器1s
		//创建任务1
		xTaskCreate(task1,//任务函数
					"task1",//任务名称
					TASK1_STACK_SIZE,//堆栈大小/字
					NULL,//入口参数没有
					TASK1_PRIO,//优先级
					&task1_handle//任务句柄
					);
		vTaskDelete(start_task_handle);
		//删除自身任务Start_task,start_task_handle或NULL都可以
		taskEXIT_CRITICAL();//退出临界区
}


void freertos_demo()
{
		xTaskCreate(Start_task,//任务函数
					"Start_task",//任务名称
					START_TASK_STACK_SIZE,//堆栈大小/字
					NULL,//入口参数没有
					START_TASK_PRIO,//优先级
					&start_task_handle//句柄
					);//创建Start任务
		vTaskStartScheduler();//开启任务调度器,开启执行Start任务
}