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[嵌入式]基于HAL库的简单任务调度

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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加:2021-10-21 12:20:51  更:2021-10-21 12:32:57 
 
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