RT-Thread 时钟管理

news2024/11/15 8:10:17

时钟节拍

任何操作系统都需要提供一个时钟节拍，以供系统处理所有和时间有关的事件，如线程的延时、时间片的轮转调度以及定时器超时等。

RTT中，时钟节拍的长度可以根据RT_TICK_PER_SECOND的定义来调整。rtconfig.h配置文件中定义：

/**
 * This is the timer interrupt service routine.
 *
 */
void SysTick_Handler(void)
{
    /* enter interrupt */
    rt_interrupt_enter();

    HAL_IncTick();
    rt_tick_increase();

    /* leave interrupt */
    rt_interrupt_leave();
}

获取系统节拍

rt_tick_get();

定时器

定时器，是指从指定的时刻开始，经过一定的指定时间后触发一个事件，定时器有硬件定时器和软件定时器之分：

硬件定时器：芯片本身提供的定时功能，一般由外部晶振提供给芯片输入时钟，芯片向软件模块提供一组配置寄存器，接受控制输入，到达设定时间值后芯片中断控制器产生时钟中断。
硬件定时器的精度一般很高，可以达到纳秒级别，并且是中断触发方式。
软件定时器：由操作系统提供的一类系统接口，它构建在硬件定时器基础之上，使系统能够提供不受数目限制的定时器服务。

RTT操作系统提供软件实现的定时器，以时钟节拍（OS Tick）的时间长度为单位，即定时数值必须是OS Tick的整数倍。

RTT提供的两类定时器机制

单次触发定时器，这类定时器在启动后只会触发一次定时器事件，然后定时器自动停止。
周期触发定时器，这类定时器会周期性地触发定时器事件，直到用户手动的停止，否则将永远持续执行下去。

根据定时器超时函数执行时所处的上下文环境，RT-Thread的定时器可以分为HARD_TIMER模式和SOFT_TIMER模式。
HARD_TIMER模式：中断上下文
定时器超时函数的要求：执行时间应该尽量短，执行时不应导致当前上下文挂起、等待。例如在中断上下文中执行超时函数不应该试图去申请动态内存、释放动态内存等。

SOFT_TIMER模式：线程上下文
该模式被弃用后，系统会在初始化时创建一个timer线程，然后SOFT_TIMER模式的定时器超时函数都会在timer线程的上下文环境中执行。

定时器工作机制

在RTT定时器模块中维护着两个重要的全局变量：

当前系统经过的tick时间rt_tick（当硬件定时器中断来临时，它将加1）。
定时器链表rt_timer_list。系统新创建并激活的定时器都会按照以超时时间排序的方式插入到rt_timer_list链表中。

系统当前tick值为20，在当前系统中以及创建并启动了三个定时器。
分别是定时时间为50个tick的Timer1、100个tick的Timer2和500个tick的Timer3.
这三个定时器分别加上系统当前时间rt_tick=20，从小到大排序链接在rt_timer_list链表中。
在这里插入图片描述
rt_tick随着硬件定时器的触发一直在增加（每一次硬件定时器中断来临，rt_tick变量会加1），50个tick以后，rt_tick从20增长到70，与Timer1的timeout值相等，这时会触发与Timer1定时器相关联的超时函数，同时将Timer1从rt_timer_list链表上删除。同理，100个tick和500个tick过去后，与Timer2和Timer3定时器相关联的超时函数会被触发，接着将Timer2和Timer3定时器从rt_timer_list链表删除。