[嵌入式] FreeRTOS软件定时器

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[嵌入式]FreeRTOS软件定时器

软件定时器允许设置一段时间，当设置的时间达到后就执行指定的功能函数，被软件定时器调用的功能函数叫做定时器的回调函数。软件定时器的回调函数是在定时器服务任务中执行的，所以一定不能在回调函数中调用任何阻塞任务的API函数，比如VTaskDelay。
软件定时器分为两种，单次定时器和周期定时器，单次定时器就执行一次，然后停止运行，不能自动重启，但我们可以手动重新启动，周期定时器就是执行完回调函数以后自动的重新启动，这样回调函数就会周期性的执行。

0x01 定时器相关配置

定时器的配置在FreeRTOSConfig.h中

configUSE_TIMES
如果要使用软件定时器，configUSE_TIMES要设置为1。
configTIMER_TASK_PRIORITY
设置软件定时器服务任务的任务优先级
configTIMER_QUEUE_LENGTH
设置定时器命令队列的队列长度
configTIMER_TASK_STACK_DEPTH
设置定时器任务的任务堆栈大小，单位为字，对于STM32来说一个字是4字节

0x02 创建定时器

使用软件定时器首先要创建，创建定时器分为动态和静态两种创建方法。

xTimerCreate()：使用动态方法创建软件定时器
xTimerCreateStatic()：使用静态方法创建软件定时器

	TimerHandle_t xTimerCreate(	const char * const pcTimerName,
								const TickType_t xTimerPeriodInTicks,
								const UBaseType_t uxAutoReload,
								void * const pvTimerID,
								TimerCallbackFunction_t pxCallbackFunction )

const char * const pcTimerName：软件定时器名字
const TickType_t xTimerPeriodInTicks：软件定时器的定时周期，单位是时钟节拍数，可以借助portTICK_PERIOD_MS将ms单位转换为时钟节拍数，比如定时器的周期为100个时钟节拍的话，那么xTimerPeriodInTicks=100，当定时器周期为500ms的时候，xTimerPeriodInTicks =（500/portTICK_PERIOD_MS）
const UBaseType_t uxAutoReload：设置定时器模式，但是定时器还是周期定时器，当uxAutoReload=pdTRUE的时候创建的是周期定时器，uxAutoReload=pdFALSE是单次定时器。
void * const pvTimerID：定时器ID号。
TimerCallbackFunction_t pxCallbackFunction ：定时器回调函数，当定时器周期到了以后就会调用这个函数。

	TimerHandle_t xTimerCreateStatic(	const char * const pcTimerName,
										const TickType_t xTimerPeriodInTicks,
										const UBaseType_t uxAutoReload,
										void * const pvTimerID,
										TimerCallbackFunction_t pxCallbackFunction,
										StaticTimer_t *pxTimerBuffer )

const char * const pcTimerName：软件定时器名字
const TickType_t xTimerPeriodInTicks：软件定时器的定时周期，单位是时钟节拍数，可以借助portTICK_PERIOD_MS将ms单位转换为时钟节拍数，比如定时器的周期为100个时钟节拍的话，那么xTimerPeriodInTicks=100，当定时器周期为500ms的时候，xTimerPeriodInTicks =（500/portTICK_PERIOD_MS）
const UBaseType_t uxAutoReload：设置定时器模式，但是定时器还是周期定时器，当uxAutoReload=pdTRUE的时候创建的是周期定时器，uxAutoReload=pdFALSE是单次定时器。
void * const pvTimerID：定时器ID号。
TimerCallbackFunction_t pxCallbackFunction ：定时器回调函数，当定时器周期到了以后就会调用这个函数。
StaticTimer_t *pxTimerBuffer：参数指向一个StaticTimer_t类型的变量，用来保存定时器结构体

0x03 开启软件定时器

如果软件定时器停止运行的话可以使用FreeRTOS提供的两个开启函数来重新启动软件定时器

xTimerStart()：开启软件定时器，用于任务中
xTimerStartFromISR()：开启软件定时器，用于中断中

BaseType_t xTimerStart( TimerHandle_t xTimer, TickType_t xTicksToWait )

TimerHandle_t xTimer：要开启的软件定时器的句柄
TickType_t xTicksToWait ：设置阻塞时间

BaseType_t xTimerStartFromISR( 	TimerHandle_t xTimer,
								BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken );

TimerHandle_t xTimer：开启的软件定时器的句柄
BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken ：标记退出此函数以后是否进行任务切换，这个变量的值函数会自动设置的，用户不用进行设置，当此值为pdTURE的时候，在退出中断服务函数之前一定要进行一次任务切换。

0x04 复位软件定时器

复位一个软件定时器会重新计算定时周期达到的时间点，这个新的时间点是相对于复位定时器的那个时刻开始的，比如说，我们有个timer1单次定时器，定时周期是5s，从0s到5s，如果没有干预的话，timer1在5s会停止运行，如果我们在3s时刻进行复位，则timer1会从3s开始，中间如果没有干预的话，会到8s停止运行，有复位的话，会从复位时刻继续运行5s。复位相关函数如下：

xTimerReset：复位软件定时器，用在任务中
xTimerResetFromISR：复位软件定时器，用在中断服务函数中

BaseType_t xTimerReset( TimerHandle_t xTimer, TickType_t xTicksToWait )

TimerHandle_t xTimer：要复位的软件定时器句柄
TickType_t xTicksToWait：设置阻塞时间

BaseType_t xTimerResetFromISR( 	TimerHandle_t xTimer,
								BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken );

TimerHandle_t xTimer：要复位的软件定时器句柄
BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken：设置退出此函数是否进行任务切换

0x05 停止软件定时器

停止软件定时器相关中断如下：

xTimerStop()：停止软件定时器，用于任务中
xTimerStopFromISR()：停止软件定时器，用在中断服务函数中

BaseType_t xTimerStop( TimerHandle_t xTimer, TickType_t xTicksToWait )

TimerHandle_t xTimer：要停止的软件定时器句柄
TickType_t xTicksToWait：设置阻塞时间

BaseType_t xTimerStopFromISR( 	TimerHandle_t xTimer,
							BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken )

TimerHandle_t xTimer：要停止的软件定时器句柄
BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken ：标志退出此函数是否要进行任务切换

实验

设计两个任务：

start_task：用来创建timercontrol_task和两个软件定时器，这两个定时器分别为周期定时器和单次定时器，定时周期一个为1s，另一个为2s
timercontrol_task：控制两个软件定时器的开启和停止

main函数中创建start_task任务

int main(void)
{
    HAL_Init();                     //初始化HAL库   
    Stm32_Clock_Init(360,25,2,8);   //设置时钟,180Mhz
    delay_init(180);                //初始化延时函数
    uart_init(115200);              //初始化串口
    LED_Init();                     //初始化LED 
    KEY_Init();                     //初始化按键
    BEEP_Init();                 	//初始化蜂鸣器
    SDRAM_Init();                   //初始化SDRAM
    LCD_Init();                     //初始化LCD
    my_mem_init(SRAMIN);            //初始化内部内存池
	
    POINT_COLOR = RED;
	LCD_ShowString(30,10,200,16,16,"Apollo STM32F4/F7");	
	LCD_ShowString(30,30,200,16,16,"FreeRTOS Examp 15-1");
	LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"KEY_UP:Start Tmr1");
	LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"KEY0:Start Tmr2");
	LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"KEY1:Stop Tmr1 and Tmr2");

	LCD_DrawLine(0,108,239,108);		//画线
	LCD_DrawLine(119,108,119,319);		//画线
	
	POINT_COLOR = BLACK;
	LCD_DrawRectangle(5,110,115,314); 	//画一个矩形	
	LCD_DrawLine(5,130,115,130);		//画线
	
	LCD_DrawRectangle(125,110,234,314); //画一个矩形	
	LCD_DrawLine(125,130,234,130);		//画线
	POINT_COLOR = BLUE;
	LCD_ShowString(6,111,110,16,16,	 "AutoTim:000");
	LCD_ShowString(126,111,110,16,16,"OneTim: 000");
	
    //创建开始任务
    xTaskCreate(start_task,"start_task",256,NULL,1,&StartTask_Handler);
	//启动任务调度器
	vTaskStartScheduler();
}

start_task来创建timercontrol_task和两个软件定时器

void start_task(void *pvParameters)
{
	taskENTER_CRITICAL();
	//创建软件周期定时器，周期定时器，周期为1s（1000个时钟节拍）
	AutoReloadTimer_Handler=xTimerCreate("AutoReloadTimer",1000,pdTRUE,(void *)1,AutoReloadCallback);
	//创建单词定时器
	OneShotTimer_Handler = xTimerCreate("OneShotTimer",2000,pdFALSE,(void*)2,OneShotCallback);
	xTaskCreate(timercontrol_task,"timercontrol_task",256,NULL,2,&TimerControlTask_Handler);
	taskEXIT_CRITICAL();
	vTaskDelete(StartTask_Handler);
}

AutoReloadCallback和OneShotCallback是两个定时器的回调函数，内容为：

void AutoReloadCallback(TimerHandle_t xTYimer)
{
	static u8 tmr1_num=0;
	tmr1_num++;
	LCD_ShowxNum(70,111,tmr1_num,3,16,0x80);	//显示执行次数
	LCD_Fill(6,131,114,313,lcd_discolor[tmr1_num%14]);
}
void OneShotCallback(TimerHandle_t xTYimer)
{
	static u8 tmr2_num =0;
	tmr2_num++;
	LCD_ShowxNum(190,111,tmr2_num,3,16,0x80);
	LCD_Fill(126,131,233,313,lcd_discolor[tmr2_num%14]);
	LED1 = !LED1;
	printf("定时器2运行结束\r\n");
}

timercontrol_task内容

void timercontrol_task(void *pvParameter)
{
	u8 key,num;
	while(1)
	{
		if((AutoReloadTimer_Handler!=NULL)&&(OneShotTimer_Handler!=NULL))
		{
			key = KEY_Scan(0);
			switch(key)
			{
				case WKUP_PRES:
					xTimerStart(AutoReloadTimer_Handler,0);
					printf("开启定时器1\r\n");
					break;
				case KEY0_PRES:
					xTimerStart(OneShotTimer_Handler,0);
					printf("开始定时器2\r\n");
					break;
				case KEY1_PRES:
					xTimerStop(AutoReloadTimer_Handler,0);
					xTimerStop(OneShotTimer_Handler,0);
					printf("关闭定时器1和2\r\n");
					break;
			}
		}
		num++;
		if(num==50)
		{
			num =0;
			LED0 = !LED0;
		}
		vTaskDelay(10);//延时10ms
		
	}
}