一、软件定时器的基本概念
1、硬件定时器和软件定时器的主要区别
定时器，是指从指定的时刻开始，经过一个指定时间，然后触发一个超时事件，用户可以自定义定时器的周期与频率。
硬件定时器：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。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。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；
软件定时器：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（一般系统利用 SysTick 作为软件定时器的基础时钟），使系统能够提供不受硬件定时器资源限制的定时器服务。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（也称超时函数/回调函数，为了统一，下文均用回调函数描述），在回调函数中处理信息。（注意：回调函数也要快进快出，而且回调函数中不能有任何阻塞任务运行的情况（软件定时器回调函数的上下文环境是任务），比如 vTaskDelay()以及 其它能阻 塞任务运 行的函数）
2、软件计时器的功能特点
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。
FreeRTOS 提供的软件定时器支持单次模式和周期模式。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进入休眠状态，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。
FreeRTOS 通过一个 prvTimerTask 任务（也叫守护任务 Daemon）管理软定时器。它是在启动调度器时自动创建的，为了满足用户定时需求。prvTimerTask 任务会在其执行期间检查用户启动的时间周期溢出的定时器，并调用其回调函数。只有设置 FreeRTOSConfig.h 中的宏定义 configUSE_TIMERS 设置为 1 ，将相关代码编译进来，才能正常使用软件定时器相关功能。
3、软件定时器的精度
在操作系统中，通常软件定时器以系统节拍周期为计时单位。系统节拍配置为 configTICK_RATE_HZ，该宏在 FreeRTOSConfig.h 中有定义，默认是 1000。那么系统的时钟节拍周期就为 1ms（1s跳动 1000 下，每一下就为 1ms）。软件定时器的所定时数值必须是这个节拍周期的整数倍，例如节拍周期是 10ms，那么上层软件定时器定时数值只能是10ms，20ms，100ms 等，而不能取值为 15ms。
4、使用软件定时器时候要注意以下几点：
? 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。
? 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。
? 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。
? 定时器任务的堆栈大小默认为 configTIMER_TASK_STACK_DEPTH 个字节。
二、常用的任务函数。（更详细的用法以及函数源码可以参考《FreeRTOS 内核实现与应用开发实战指南 》）
|
xTimerCreate()
|
用于动态创建一个软件定时器，并返回一个句柄。
|
|
xTimerCreateStatic()
| 用于静态创建一个软件定时器，并返回一个句柄。 |
|
xTimerStart()
|
用于软件定时器启动，可以让处于休眠的定时器开始工作。
|
|
xTimerStartFromISR()
|
用于在 中断 中启动软件定时器。
|
|
xTimerStop()
|
用于停止一个已经启动的软件定时器，让其进入休眠态。
|
|
xTimerStopFromISR()
|
xTimerStopFromISR()是函数 xTimerStop()的中断版本
|
|
xTimerDelete()
|
用于删除一个已经被创建成功的软件定时器，删除之后就无法使用该定时器，并且定时器相应的资源也会被系统回收释放。
|
|
xTimerReset()
| 软件定时器复位 |
|
xTimerChangePeriod()
| 改变软件定时器的周期 |
|
xTimerChangePeriodFromISR()
| 改变软件定时器的周期（中断版本） |
三、实验代码
/*
*************************************************************************
* 包含的头文件
*************************************************************************
*/
/* FreeRTOS头文件 */
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "event_groups.h"
/* 开发板硬件bsp头文件 */
#include "bsp_led.h"
#include "bsp_usart.h"
#include "bsp_key.h"
/**************************** 任务句柄 ********************************/
/*
* 任务句柄是一个指针，用于指向一个任务，当任务创建好之后，它就具有了一个任务句柄
* 以后我们要想操作这个任务都需要通过这个任务句柄，如果是自身的任务操作自己，那么
* 这个句柄可以为NULL。
*/
static TaskHandle_t AppTaskCreate_Handle = NULL;/* 创建任务句柄 */
/********************************** 内核对象句柄 *********************************/
/*
* 信号量，消息队列，事件标志组，软件定时器这些都属于内核的对象，要想使用这些内核
* 对象，必须先创建，创建成功之后会返回一个相应的句柄。实际上就是一个指针，后续我
* 们就可以通过这个句柄操作这些内核对象。
*
* 内核对象说白了就是一种全局的数据结构，通过这些数据结构我们可以实现任务间的通信，
* 任务间的事件同步等各种功能。至于这些功能的实现我们是通过调用这些内核对象的函数
* 来完成的
*
*/
static TimerHandle_t Swtmr1_Handle =NULL; /* 软件定时器句柄 */
static TimerHandle_t Swtmr2_Handle =NULL; /* 软件定时器句柄 */
/******************************* 全局变量声明 ************************************/
/*
* 当我们在写应用程序的时候，可能需要用到一些全局变量。
*/
static uint32_t TmrCb_Count1 = 0; /* 记录软件定时器1回调函数执行次数 */
static uint32_t TmrCb_Count2 = 0; /* 记录软件定时器2回调函数执行次数 */
/******************************* 宏定义 ************************************/
/*
* 当我们在写应用程序的时候，可能需要用到一些宏定义。
*/
/*
*************************************************************************
* 函数声明
*************************************************************************
*/
static void AppTaskCreate(void);/* 用于创建任务 */
static void Swtmr1_Callback(void* parameter);
static void Swtmr2_Callback(void* parameter);
static void BSP_Init(void);/* 用于初始化板载相关资源 */
/*****************************************************************
* @brief 主函数
* @param 无
* @retval 无
* @note 第一步：开发板硬件初始化
第二步：创建APP应用任务
第三步：启动FreeRTOS，开始多任务调度
****************************************************************/
int main(void)
{
BaseType_t xReturn = pdPASS;/* 定义一个创建信息返回值，默认为pdPASS */
/* 开发板硬件初始化 */
BSP_Init();
printf("这是一个[野火]-STM32全系列开发板-FreeRTOS软件定时器实验！\n");
/* 创建AppTaskCreate任务 */
xReturn = xTaskCreate((TaskFunction_t )AppTaskCreate, /* 任务入口函数 */
(const char* )"AppTaskCreate",/* 任务名字 */
(uint16_t )512, /* 任务栈大小 */
(void* )NULL,/* 任务入口函数参数 */
(UBaseType_t )1, /* 任务的优先级 */
(TaskHandle_t* )&AppTaskCreate_Handle);/* 任务控制块指针 */
/* 启动任务调度 */
if(pdPASS == xReturn)
vTaskStartScheduler(); /* 启动任务，开启调度 */
else
return -1;
while(1); /* 正常不会执行到这里 */
}
/***********************************************************************
* @ 函数名 ： AppTaskCreate
* @ 功能说明： 为了方便管理，所有的任务创建函数都放在这个函数里面
* @ 参数 ： 无
* @ 返回值 ： 无
**********************************************************************/
static void AppTaskCreate(void)
{
taskENTER_CRITICAL(); //进入临界区
/************************************************************************************
* 创建软件周期定时器
* 函数原型
* TimerHandle_t xTimerCreate( const char * const pcTimerName,
const TickType_t xTimerPeriodInTicks,
const UBaseType_t uxAutoReload,
void * const pvTimerID,
TimerCallbackFunction_t pxCallbackFunction )
* @uxAutoReload : pdTRUE为周期模式，pdFALS为单次模式
* 单次定时器，周期(1000个时钟节拍)，周期模式
*************************************************************************************/
Swtmr1_Handle=xTimerCreate((const char* )"AutoReloadTimer",
(TickType_t )1000,/* 定时器周期 1000(tick) */
(UBaseType_t )pdTRUE,/* 周期模式 */
(void* )1,/* 为每个计时器分配一个索引的唯一ID */
(TimerCallbackFunction_t)Swtmr1_Callback);
if(Swtmr1_Handle != NULL)
{
/***********************************************************************************
* xTicksToWait:如果在调用xTimerStart()时队列已满，则以tick为单位指定调用任务应保持
* 在Blocked(阻塞)状态以等待start命令成功发送到timer命令队列的时间。
* 如果在启动调度程序之前调用xTimerStart()，则忽略xTicksToWait。在这里设置等待时间为0.
**********************************************************************************/
xTimerStart(Swtmr1_Handle,0); //开启周期定时器
}
/************************************************************************************
* 创建软件周期定时器
* 函数原型
* TimerHandle_t xTimerCreate( const char * const pcTimerName,
const TickType_t xTimerPeriodInTicks,
const UBaseType_t uxAutoReload,
void * const pvTimerID,
TimerCallbackFunction_t pxCallbackFunction )
* @uxAutoReload : pdTRUE为周期模式，pdFALS为单次模式
* 单次定时器，周期(5000个时钟节拍)，单次模式
*************************************************************************************/
Swtmr2_Handle=xTimerCreate((const char* )"OneShotTimer",
(TickType_t )5000,/* 定时器周期 5000(tick) */
(UBaseType_t )pdFALSE,/* 单次模式 */
(void* )2,/* 为每个计时器分配一个索引的唯一ID */
(TimerCallbackFunction_t)Swtmr2_Callback);
if(Swtmr2_Handle != NULL)
{
/***********************************************************************************
* xTicksToWait:如果在调用xTimerStart()时队列已满，则以tick为单位指定调用任务应保持
* 在Blocked(阻塞)状态以等待start命令成功发送到timer命令队列的时间。
* 如果在启动调度程序之前调用xTimerStart()，则忽略xTicksToWait。在这里设置等待时间为0.
**********************************************************************************/
xTimerStart(Swtmr2_Handle,0); //开启周期定时器
}
vTaskDelete(AppTaskCreate_Handle); //删除AppTaskCreate任务
taskEXIT_CRITICAL(); //退出临界区
}
/***********************************************************************
* @ 函数名 ： Swtmr1_Callback
* @ 功能说明： 软件定时器1 回调函数，打印回调函数信息&当前系统时间
* 软件定时器请不要调用阻塞函数，也不要进行死循环，应快进快出
* @ 参数 ： 无
* @ 返回值 ： 无
**********************************************************************/
static void Swtmr1_Callback(void* parameter)
{
TickType_t tick_num1;
TmrCb_Count1++; /* 每回调一次加一 */
tick_num1 = xTaskGetTickCount(); /* 获取滴答定时器的计数值 */
LED1_TOGGLE;
printf("Swtmr1_Callback函数执行 %d 次\n", TmrCb_Count1);
printf("滴答定时器数值=%d\n", tick_num1);
}
/***********************************************************************
* @ 函数名 ： Swtmr2_Callback
* @ 功能说明： 软件定时器2 回调函数，打印回调函数信息&当前系统时间
* 软件定时器请不要调用阻塞函数，也不要进行死循环，应快进快出
* @ 参数 ： 无
* @ 返回值 ： 无
**********************************************************************/
static void Swtmr2_Callback(void* parameter)
{
TickType_t tick_num2;
TmrCb_Count2++; /* 每回调一次加一 */
tick_num2 = xTaskGetTickCount(); /* 获取滴答定时器的计数值 */
printf("Swtmr2_Callback函数执行 %d 次\n", TmrCb_Count2);
printf("滴答定时器数值=%d\n", tick_num2);
}
/***********************************************************************
* @ 函数名 ： BSP_Init
* @ 功能说明： 板级外设初始化，所有板子上的初始化均可放在这个函数里面
* @ 参数 ：
* @ 返回值 ： 无
*********************************************************************/
static void BSP_Init(void)
{
/*
* STM32中断优先级分组为4，即4bit都用来表示抢占优先级，范围为：0~15
* 优先级分组只需要分组一次即可，以后如果有其他的任务需要用到中断，
* 都统一用这个优先级分组，千万不要再分组，切忌。
*/
NVIC_PriorityGroupConfig( NVIC_PriorityGroup_4 );
/* LED 初始化 */
LED_GPIO_Config();
/* 串口初始化 */
USART_Config();
/* 按键初始化 */
Key_GPIO_Config();
}