从0到1学习FreeRTOS：FreeRTOS 内核应用开发：（二十）软件定时器 NO.1 基本概念

从0到1学习FreeRTOS：FreeRTOS 内核应用开发：（二十）软件定时器 NO.1 基本概念

目录

一、软件定时器的基本概念：

二、软件定时器应用场景：

三、软件定时器的精度：

四、软件定时器的运作机制：

五、软件定时器控制块：

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一、软件定时器的基本概念：

① 硬件定时器是芯片本身提供的定时功能。一般是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。

② 软件定时器是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硬件定时器资源限制的定时器服务。

③ 使用硬件定时器时，每次在定时时间到达之后就会自动触发一个中断，用户在中断中处理信息；而使用软件定时器时，需要我们在创建软件定时器时指定时间到达后要调用的函数（即回调函数），在回调函数中处理信息。两次触发回调函数的时间间隔xTimerPeriodInTicks叫定时器的定时周期

④ FreeRTOS操作系统提供软件定时器功能，软件定时器的使用相当于扩展了定时器的数量，允许创建更多的定时业务。FreeRTOS软件定时器功能上支持：

• 裁剪：能通过宏关闭软件定时器功能。
• 软件定时器创建。
• 软件定时器启动。
• 软件定时器停止。
• 软件定时器复位。
• 软件定时器删除。
• 支持单次模式。
• 支持周期模式。

单次模式：当用户创建了定时器并启动了定时器后，定时时间到了，只执行一次回调函数之后就将该定时器删除，不再重新执行。
周期模式：这个定时器会按照设置的定时时间循环执行回调函数，直到用户将定时器删除，具体见下图：
 

二、软件定时器应用场景：

硬件定时器受硬件的限制，数量上不足以满足用户的实际需求，无法提供更多的定时器，那么可以采用软件定时器来完成。

软件定时器更适用于对时间精度要求不高的任务。

三、软件定时器的精度：

在操作系统中，通常软件定时器是以系统节拍周期为计时单位。

由于节拍定义了系统中定时器能够分辨的精确度，系统可以根据实际系统CPU的处理能力和实时性需求设置合适的数值，系统节拍周期的值越小，精度越高，但是系统开销也将越大。

四、软件定时器的运作机制：

① 软件定时器的运作：

       软件定时器是可选的系统资源，在创建定时器的时候会分配一块内存空间。当用户创建并启动一个软件定时器时， FreeRTOS会根据当前系统时间及用户设置的定时确定该定时器唤醒时间，并将该定时器控制块挂入软件定时器列表，FreeRTOS中采用两个定时器列表维护软件定时器，pxCurrentTimerList与pxOverflowTimerList是列表指针，在初始化的时候分别指向xActiveTimerList1与xActiveTimerList2。

1. PRIVILEGED_DATA static List_t xActiveTimerList1;
2. PRIVILEGED_DATA static List_t xActiveTimerList2;
3. PRIVILEGED_DATA static List_t *pxCurrentTimerList;
4. PRIVILEGED_DATA static List_t *pxOverflowTimerList;

② 定时器的通信：

       FreeRTOS的软件定时器还有采用消息队列进行通信，利用“定时器命令队列”向软件定时器任务发送一些命令，任务在接收到命令就会去处理命令对应的程序，比如启动定时器，停止定时器等。

xTimerQueue：定时器命令队列。

③ 软件定时器列表：

④ 软件定时器注意事项：

1. 软件定时器的回调函数中应快进快出，绝对不允许使用任何可能引软件定时器起任务挂起或者阻塞的 API 接口，在回调函数中也绝对不允许出现死循环。
2. 软件定时器使用了系统的一个队列和一个任务资源，软件定时器任务的优先级默认为 configTIMER_TASK_PRIORITY，为了更好响应，该优先级应设置为所有任务中最高的优先级。
3. 创建单次软件定时器，该定时器超时执行完回调函数后，系统会自动删除该软件定时器，并回收资源。
4. 定时器任务的堆栈大小默认为 configTIMER_TASK_STACK_DEPTH 个字节。

五、软件定时器控制块：

软件定时器创建函数：xTimerCreate() 与  xTimerCreateStatic()

创建成功后是处于休眠状态。

TimerHandle_t xTimerCreate( const char * const pcTimerName,     软件定时器名

                                       const TickType_t xTimerPeriodInTicks,      软件定时器的周期

                                       const UBaseType_t uxAutoReload,            软件定时器是否自动重置

                                       void * const pvTimerID,                               软件定时器 ID

                                       TimerCallbackFunction_t pxCallbackFunction );软件定时器的回调函数

回调函数的类型：typedef void (*TimerCallbackFunction_t)( TimerHandle_t xTimer );