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[嵌入式]初学者,FreeRTOS学习记录,配合STM32CubeMX(四)Software Timers

目录

1.软件定时器简介

(1)软件定时器简介

(2)编写回调函数的注意事项

2.定时器服务/Daemon任务

(1)定时器服务任务与队列

?(2)定时器相关配置

3.一次性计时器和自动重装计时器

4. 复位软件定时器


定时器可以说是每个 MCU 都有的外设,有的 MCU 其定时器功能异常强大,比如提供 PWM、输入捕获等功能。但是最常用
的还是定时器最基础的功能——定时,通过定时器来完成需要周期性处理的事务。MCU 自带的定时器属于硬件定时器,不同的 MCU 其硬件定时器数量不同,因为要考虑成本的问题。FreeRTOS 也提供了定时器功能,不过是软件定时器,软件定时器的精度肯定没有硬件定时器那么高,但是对于普通的精度要求不高的周期性处理的任务来说够了。当 MCU 的硬件定时器不够的时候就可以考虑使用 FreeRTOS 的软件定时器。

1.软件定时器简介

(1)软件定时器简介

软件计时器(或简称为“计时器”)允许在将来的设定时间执行函数。计时器执行的函数称为计时器的回调函数。计时器启动与执行其回调函数之间的时间称为计时器的周期。简而言之,计时器的回调函数在计时器的周期到期时执行。


请注意,必须先显式创建软件计时器,然后才能使用它。

(2)编写回调函数的注意事项

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会阻塞任务的 API 函数!比如,定时器回调函数中千万不能调用 vTaskDelay()、vTaskDelayUnti(),还有一些访问队列或者信号量的非零阻塞时间的 API 函数也不能调用。

2.定时器服务/Daemon任务

(1)定时器服务任务与队列

定时器是一个可选的、不属于 FreeRTOS 内核的功能,它是由定时器服务(或 Daemon)任务来提供的。FreeRTOS 提供了很多定时器有关的 API 函数,这些 API 函数大多都使用 FreeRTOS的队列发送命令给定时器服务任务。这个队列叫做定时器命令队列。定时器命令队列是提供给FreeRTOS 的软件定时器使用的,用户不能直接访问!

下面的图表演示了这个场景。左边的代码表示一个函数,它是用户应用程序的一部分,并从作为同一用户应用程序的一部分创建的任务中调用。右边的代码表示计时器服务任务实现。定时器命令队列是应用任务和定时器服务任务之间的链接。在本例中,从应用程序代码调用xTimerReset() API函数。这将导致一个重置命令被发送到计时器命令队列,由计时器服务任务处理。

应用程序代码只调用xTimerReset() API函数——它没有(也不能)直接访问计时器命令队列。应用程序是通过函数 xTimerReset() 间接的向定时器命令队列发送了复位命令,并不是直接调用类似 xQueueSend()这样的队列操作函数发送的。

?(2)定时器相关配置

要使FreeRTOS软件定时器API在应用程序中可用,需要 将 FreeRTOS/Source/timers.c 源文件添加到您的项目中,以及 在应用程序的 FreeRTOSConfig.h 头文件中定义下表中详述的常量。
常量描述
configUSE_TIMERS设置为1将包含计时器功能。当configUSE_TIMERS设置为1时,定时器服务任务将在RTOS调度器启动时自动创建。
configTIMER_TASK_PRIORITY

设置软件定时器服务任务的任务优先级。与所有任务一样,计时器服务任务可以在0到(configMAX_PRIORITIES - 1)之间的任何优先级上运行。

需要仔细选择这个值,以满足应用程序的要求。例如,如果定时器服务任务是系统中优先级最高的任务,那么定时器命令队列中的命令和定时器回调函数都会被立即处理。反之,如果定时器服务任务的优先级较低,那么定时器命令队列中的命令和定时器回调函数将不会被处理,直到定时器服务任务是最高优先级的任务,可以运行。然而,这里值得注意的是,计时器过期时间的计算是相对于发送命令的时间,而不是相对于处理命令的时间。

configTIMER_QUEUE_LENGTH

这将设置计时器命令队列在任何时候可以容纳的未处理命令的最大数量。

定时器命令队列可能被填满的原因包括:

在RTOS调度器启动之前,在定时器服务任务创建之前,多次调用定时器 API函数。

从中断服务例程(ISR)调用多个(中断安全)定时器API函数。

从优先级高于计时器服务任务的任务中调用多个定时器API函数。

configTIMER_TASK_STACK_DEPTH

设置分配给计时器服务任务的堆栈大小(以字而不是字节为单位)。

计时器回调函数在计时器服务任务的上下文中执行。因此,定时器服务任务的栈要求取决于定时器回调函数的栈要求。

3.一次性计时器和自动重装计时器

有两种类型的计时器,一次性计时器和自动重装计时器。一旦启动,一次性定时器将只执行它的回调函数一次。它可以手动重新启动,但不会自动重新启动自己。相反,一旦启动,自动重新加载计时器将在每次执行回调函数后自动重新启动自己,导致周期性回调执行。

一次性计时器和自动重新加载计时器之间的行为差异如下图中的时间轴所示。在这个图中,计时器1是一个一次性计时器,周期等于100,计时器2是一个自动重新加载计时器,周期等于200。

4. 复位软件定时器

可以重新设置已经开始运行的计时器。重置计时器会导致计时器重新计算其到期时间,因此到期时间相对于计时器重置的时间,而不是计时器最初启动的时间。此行为在下图中演示,其中 Timer 1 是一次性计时器,其周期等于 5 秒。

在所示的示例中,假设应用程序在按下某个键时打开LCD背光灯,并且背光灯一直亮着,直到5秒过去而没有按下任何键。定时器 1 用于在此 5 秒过后关闭 LCD 背光。

中展示了定时器复位过程,这是一个通过按键打开 LCD 背光的例子,我们假定当唤醒键被按下的时候应用程序打开 LCD 背光,当 LCD 背光点亮以后如果 5s 之内唤醒键没有再次按下就自动熄灭。如果在这 5s 之内唤醒键被按下了, LCD 背光就从按下的这个时刻起再亮 5s

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加:2022-09-04 01:27:45  更:2022-09-04 01:29:48 
 
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