FreeRTOS（软件定时器）

news2024/12/21 15:01:26

一、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。

二、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。

三、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。

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

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

四、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：

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。

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。

configTIMER_QUEUE_LENGTH

此宏用来设置定时器命令队列的队列长度。

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

五、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

BaseType_t xTimerStop( TimerHandle_t xTimer, TickType_t xBlockTime );

参数与返回值同上。

4. 复位软件定时器

BaseType_t xTimerReset( TimerHandle_t xTimer, TickType_t xBlockTime );

参数与返回值同上。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。

其余参数与返回值同上

六、实验

实验需求

创建两个定时器：

定时器1，周期定时器，每1秒打印一次 zyf handsome

定时器2，单次定时器，启动后 2 秒打印一次 lirb beautiful

cubeMX配置

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

代码实现

void MX_FREERTOS_Init(void) {
  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* USER CODE BEGIN RTOS_MUTEX */
  /* add mutexes, ... */
  /* USER CODE END RTOS_MUTEX */

  /* USER CODE BEGIN RTOS_SEMAPHORES */
  /* add semaphores, ... */
  /* USER CODE END RTOS_SEMAPHORES */

  /* Create the timer(s) */
  /* definition and creation of myTimer01 */
  osTimerDef(myTimer01, Callback01);
  myTimer01Handle = osTimerCreate(osTimer(myTimer01), osTimerPeriodic, NULL);

  /* definition and creation of myTimer02 */
  osTimerDef(myTimer02, Callback02);
  myTimer02Handle = osTimerCreate(osTimer(myTimer02), osTimerOnce, NULL);

  /* USER CODE BEGIN RTOS_TIMERS */
  /* start timers, add new ones, ... */
  /* USER CODE END RTOS_TIMERS */

  /* USER CODE BEGIN RTOS_QUEUES */
  /* add queues, ... */
  /* USER CODE END RTOS_QUEUES */

  /* Create the thread(s) */
  /* definition and creation of defaultTask */
  osThreadDef(defaultTask, StartDefaultTask, osPriorityNormal, 0, 128);
  defaultTaskHandle = osThreadCreate(osThread(defaultTask), NULL);

  /* USER CODE BEGIN RTOS_THREADS */
  /* add threads, ... */
  /* USER CODE END RTOS_THREADS */

}

/* USER CODE BEGIN Header_StartDefaultTask */
/**
  * @brief  Function implementing the defaultTask thread.
  * @param  argument: Not used
  * @retval None
  */
/* USER CODE END Header_StartDefaultTask */
void StartDefaultTask(void const * argument)
{
  /* USER CODE BEGIN StartDefaultTask */
	osTimerStart(myTimer01Handle,1000);
	//xTimerChangePeriod(myTimer01Handle, pdMS_TO_TICKS(1000), 0);
	osTimerStart(myTimer02Handle,2000);
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
		
    osDelay(1);
  }
  /* USER CODE END StartDefaultTask */
}

/* Callback01 function */
void Callback01(void const * argument)
{
  /* USER CODE BEGIN Callback01 */
	
	printf("zyf handsome!\r\n");
	
  /* USER CODE END Callback01 */
}

/* Callback02 function */
void Callback02(void const * argument)
{
  /* USER CODE BEGIN Callback02 */
	printf("lirb beautiful!\r\n");
  /* USER CODE END Callback02 */
}