在 STM32开 发初期,由于单片机只能单线程工作,所以大多数都是单纯的在 while 循环中跑程序。这种方式在一些简单的,对时钟要求不高的系统中还好,对于多任务的,时间要求比较高的任务就显得效率低下,不方便管理和调度了。
比如以一个系统中的两个任务,任务1是 ADC 采集,任务2是 LED 闪烁控制。ADC采集需要不断的执行,而 LED 闪烁控制只需要 1S 切换一次。如果使用简单的 while 循环,频繁的调用任务2,不只占用了任务1执行的时间。而且任务2,也不需要这样频繁的调用。为了解决这个问题,这个时候就要使用一种调度策略了。
以 STM32L151CBU6 为例,其AHB时钟频率为 32 MHz,TIM2~TIM5 的时钟频率在 32MHz。因为 PSC 寄存器和 ARR 寄存器都是 16 位的,所以值最大可以为 65535 。开启定时器中断,以 10ms 为单位计数,设置PSC寄存器值为 3200 - 1,ARR寄存器值为 100 - 1。
定时器计时间算法公式为:Tout = (ARR+1)(PSC+1) / Tclk。Tclk是时钟频率。
生成工程文件,建立一个任务 struct。
typedef struct {
????????void (*fTask)(void); //任务指针
????????uint64_t uNextTick; //任务下一次执行的时间
????????uint64_t uLenTick; //任务调度周期
}sTask;
按照这个结构,定义一个任务的结构体,把将要进行的任务和调度的时间罗列出来,建立任务列表。
sTask mTaskTab[] ={ //任务列表
????????{Task1, 0, 10}, //每隔100ms执行一次
????????{Task2, 0, 20}, //每隔200ms执行一次
????????{Task3, 0, 50} //每隔500ms执行一次
};
然后在主循环中一直轮询这个数组,把当前时间和下次任务执行的时间进行比较,如果到了执行时间就执行这个任务,同时设置下一次执行的时间。
#define ARRAYSIZE(a) (sizeof(a) / sizeof((a)[0])) //获取数组长度
uint64_t GetTimingTick(void)
{
return g_TimingTick;
}
void SystemTaskScheduling(void) //进行任务调度
{
????????for(uint8_t i = 0; i < ARRAYSIZE(mTaskTab); i ++)?
????????{
????????????????if(mTaskTab[i].uNextTick <= GetTimingTick())
????????????????{
????????????????????????mTaskTab[i].uNextTick += mTaskTab[i].uLenTick;
????????????????????????mTaskTab[i].fTask();
????????????????}
????????}
}
定义一个 64 位的变量,通过定时器进行基准时间的更新,64 位可以计数到18446744073709551616,也就是一千八百多京,对于计时是完全足够了的。
volatile uint64_t g_TimingTick ?= ?0;
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
????????g_TimingTick ++;
}
完整的代码为TaskScheduling.c为:
/*
* Copyright(c)2021,xxxxxxxxx
* All rights reserved.
*
* 文件名称:TaskScheduling.c
* 文件标识:
* 摘要:
*/
/*当前版本:1.0.0
*作者:kay, 修改日期:xxxx.xx.xx
*/
#include "TaskScheduling.h"
#include "tim.h" //基准时间
#include?"Task.h" //任务定义
///1.宏定义以及枚举/
#define ARRAYSIZE(a) (sizeof(a) / sizeof((a)[0])) ?//任务数计算
///2.全局变量的定义/
typedef struct {
void (*fTask)(void); //任务指针
uint64_t uNextTick; //任务下一次执行的时间
uint64_t uLenTick; //任务调度周期
}sTask;
volatile uint64_t g_TimingTick = 0;
///3.函数声明///
sTask mTaskTab[] ={ //任务列表
{Task1, 0, 10},
{Task2, 0, 20},
{Task3, 0, 50}
};
///4.函数定义///
/*
************************************************************
* 函数名称: uint64_t GetTimingTick(void)
*
* 函数功能: 获取MCU运行时间
*
* 入口参数: 无
*
* 返回参数: 运行时间 单位ms
*
* 说明:
************************************************************
*/
uint64_t GetTimingTick(void)
{
return g_TimingTick;
}
/*
************************************************************
* 函数名称: void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
*
* 函数功能: 基准时间,每10ms记一次数
*
* 入口参数: 无
*
* 返回参数: 无
*
* 说明:
************************************************************
*/
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
g_TimingTick ++;
}
/*
************************************************************
* 函数名称: void SystemTaskScheduling(void)
*
* 函数功能: 系统任务调度
*
* 入口参数: 无
*
* 返回参数: 无
*
* 说明:
************************************************************
*/
void SystemTaskScheduling(void)
{
for(uint8_t i = 0; i < ARRAYSIZE(mTaskTab); i ++)
{
if(mTaskTab[i].uNextTick <= GetTimingTick())
{
mTaskTab[i].uNextTick += mTaskTab[i].uLenTick;
mTaskTab[i].fTask();
}
}
}
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