软件定时器

news2024/12/22 18:12:53

Q: 什么是定时器？

A: 其实在单片机的学习中，已经接触过无数次定时器了，所谓定时器，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

简单、成本低
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。

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！

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

创建软件定时器

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

开启软件定时器

xTimer：待开启的软件定时器的句柄
xBlockTime：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

停止软件定时器

xTimer：待开启的软件定时器的句柄
xBlockTime：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：成功 pdFAIL：失败

复位软件定时器

xTimer：待开启的软件定时器的句柄
xBlockTime：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：成功 pdFAIL：失败

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。

更改软件定时器定时时间（并开启）

xNewPeriod：新的定时超时时间，单位：系统时钟节拍
xTimer：待开启的软件定时器的句柄
xBlockTime：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：成功 pdFAIL：失败

实操演示

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 pop pop；定时器2，单次定时器，启动后 2 秒打印一次 beep beep

在 C:\mjm_CubeMX_proj 路径下，复制一份Cube的母版并重命名为：mjm_freeRTOS_timer：

打开相应的Cube文件：

2. 找到左侧的Middleware --> FREERTOS：

2.1 找到“Config Parameters”, 打开软件定时器：

当开启软件定时器时，下面就会跳出优先级，命令队列长度，任务堆栈大小的设置，此处暂不更改

2.2 找到“Timers and Semaphores”, 创建两个定时器：

Timer01设置为周期定时器，Timer02设置为单次定时器：

3. 生成代码打开Keil:

3.1 在freertos.c中，可以看到对两个定时器的初始化：

跳转这个osTimerCreate() 函数就会发现，这其实又是Cube对于xTimerCreate() 函数的封装：

3.2 同时也可以看到两个软件定时器的回调函数

3.3 代码编写：

osTimerStart函数是Cube对于xTimerChangePeriod（FromISR）函数的封装，可以对其进行跳转：

可见其中有一句：
TickType_t ticks = millisec / portTICK_PERIOD_MS;
这句话就已经自动将毫秒转化为系统时钟了，然后Cube将这个由毫秒转化为的系统时钟作为了xTimerChangePeriod的第一个参数“ xNewPeriod ”，所以osTimerStart的第二个参数就是定时的时长

#include "stdio.h"

void StartDefaultTask(void const * argument) //Cube自动生成的一个任务
{
	osTimerStart(Timer01Handle, 1000); //开启定时器1并设置定时时间为1000毫秒

	osTimerStart(Timer02Handle, 2000); //开启定时器2并设置定时时间为2000毫秒
	
  for(;;)
  {
    osDelay(1);
  }
}

/* Callback01 function */
void Callback01(void const * argument) //周期定时器1
{
	printf("pop pop\r\n");

}

/* Callback02 function */
void Callback02(void const * argument) //单次定时器2
{
	printf("beep beep\r\n");

}