8.FreeRTOS之软件定时器

news2024/11/7 5:40:59
什么是定时器?
简单可以理解为闹钟,到达指定一段时间后,就会响铃。
STM32 芯片自带硬件定时器,精度较高,达到定时时间后会触发中断,也可以生成 PWM 、输入 捕获、输出比较,等等,功能强大,但是由于硬件的限制,个数有限。
软件定时器也可以实现定时功能,达到定时时间后可调用回调函数,可以在回调函数里处理信息。

软件定时器优缺点

优点:
1. 简单、成本低;
2. 只要内存足够,可创建多个;
缺点:
精度较低,容易受中断影响。在大多数情况下够用,但对于精度要求比较高的场合不建议使用。

 软件定时器原理

定时器是一个可选的、不属于 FreeRTOS 内核的功能,它是由定时器服务任务来提供的。
在调用函数 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,这个任务就叫做软件定时器服务任务。
1. 负责软件定时器超时的逻辑判断
2. 调用超时软件定时器的超时回调函数
3. 处理软件定时器命令队列
FreeRTOS 提供了很多定时器有关的 API 函数,这些 API 函数大多都使用 FreeRTOS 的队列发送命令给定时器服务任务。这个队列叫做定时器命令队列 。定时器命令队列是提供给 FreeRTOS 的软件定时 器使用的,用户不能直接访问

软件定时器相关配置 

软件定时器有一个定时器服务任务和定时器命令队列,这两个东西肯定是要配置的,相关的配置也是放到文件FreeRTOSConfig.h 中的,涉及到的配置如下:
1 configUSE_TIMERS
如果要使用软件定时器的话宏 configUSE_TIMERS 一定要设置为 1 ,当设置为 1 的话定时器服务任务就会在启动FreeRTOS 调度器的时候自动创建。
2 configTIMER_TASK_PRIORITY
设置软件定时器服务任务的任务优先级,可以为 0~(configMAX_PRIORITIES-1) 。优先级一定要根据实际的应用要求来设置。如果定时器服务任务的优先级设置的高的话,定时器命令队列中的命令和定时器回调函数就会及时的得到处理。
3 configTIMER_QUEUE_LENGTH
此宏用来设置定时器命令队列的队列长度。
4 configTIMER_TASK_STACK_DEPTH
此宏用来设置定时器服务任务的任务堆栈大小。

单次定时器和周期定时器

单次定时器: 只超时一次,调用一次回调函数。可手动再开启定时器;
周期定时器: 多次超时,多次调用回调函数。

软件定时器相关 API 函数

1. 创建软件定时器 

TimerHandle_t xTimerCreate
				( const char * const pcTimerName,
				const TickType_t xTimerPeriod,
				const UBaseType_t uxAutoReload,
				void * const pvTimerID,
				TimerCallbackFunction_t pxCallbackFunction );
参数:
pcTimerName :软件定时器名称 xTimerPeriodInTicks :定时超时时间,单位:系统时钟节拍。宏 pdMS_TO_TICKS() 可用于将以毫秒为单位指定的时间转换为以 tick 为单位指定的时间。
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:
成功:定时器句柄
失败: NULL

2. 开启软件定时器 

BaseType_t xTimerStart( TimerHandle_t xTimer,
						TickType_t xBlockTime );
参数:
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:
pdPASS :开启成功 pdFAIL :开启失败

3. 停止软件定时器 

BaseType_t xTimerStop( TimerHandle_t xTimer,
					TickType_t xBlockTime );
4. 复位软件定时器
BaseType_t xTimerReset( TimerHandle_t xTimer,
					TickType_t xBlockTime );
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。

5. 更改软件定时器定时时间 

BaseType_t xTimerChangePeriod( TimerHandle_t xTimer,
							TickType_t xNewPeriod,
							TickType_t xBlockTime );

 xNewPeriod:新的定时超时时间,单位:系统时钟节拍。

实验Demo

创建两个定时器:
定时器 1 ,周期定时器,每 1 秒打印一次
定时器 2,单次定时器,启动后 2 秒打印一次
void StartDefaultTask(void const * argument)
{
  /* USER CODE BEGIN StartDefaultTask */
	//开启软件定时器
	//xTimerStart(myTimer01Handle, 1000);
	//xTimerStart(myTimer02Handle, 2000);
	//官方系统函数开启方式
	xTimerChangePeriod(myTimer01Handle, pdMS_TO_TICKS(1000), 0);
	xTimerChangePeriod(myTimer02Handle, pdMS_TO_TICKS(2000), 0);
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
    osDelay(1);
  }
  /* USER CODE END StartDefaultTask */
}

/* Callback01 function */
void Callback01(void const * argument)
{
  /* USER CODE BEGIN Callback01 */
	printf("周期定时器,1s打印一次...\r\n");
  /* USER CODE END Callback01 */
}

/* Callback02 function */
void Callback02(void const * argument)
{
  /* USER CODE BEGIN Callback02 */
	printf("单次定时器,2s打印一次...\r\n");
  /* USER CODE END Callback02 */
}

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