FreeRTOS軟件定時器

軟件定時器允許設置一段時間，當設置的時間達到后就執行指定的功能函數，被軟件定時器調用的功能函數叫做定時器的回調函數。軟件定時器的回調函數是在定時器服務任務中執行的，所以一定不能在回調函數中調用任何阻塞任務的API函數，比如VTaskDelay。
軟件定時器分為兩種，單次定時器和周期定時器，單次定時器就執行一次，然后停止運行，不能自動重啟，但我們可以手動重新啟動，周期定時器就是執行完回調函數以后自動的重新啟動，這樣回調函數就會周期性的執行。

0x01 定時器相關配置

定時器的配置在FreeRTOSConfig.h中

  1. configUSE_TIMES
    如果要使用軟件定時器，configUSE_TIMES要設置為1。

  2. configTIMER_TASK_PRIORITY
    設置軟件定時器服務任務的任務優先級

  3. configTIMER_QUEUE_LENGTH
    設置定時器命令隊列的隊列長度

  4. configTIMER_TASK_STACK_DEPTH
    設置定時器任務的任務堆棧大小，單位為字，對于STM32來說一個字是4字節

0x02 創建定時器

使用軟件定時器首先要創建，創建定時器分為動態和靜態兩種創建方法。

  • xTimerCreate()：使用動態方法創建軟件定時器
  • xTimerCreateStatic()：使用靜態方法創建軟件定時器
	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：軟件定時器名字
  • const TickType_t xTimerPeriodInTicks：軟件定時器的定時周期，單位是時鐘節拍數，可以借助portTICK_PERIOD_MS將ms單位轉換為時鐘節拍數，比如定時器的周期為100個時鐘節拍的話，那么xTimerPeriodInTicks=100，當定時器周期為500ms的時候，xTimerPeriodInTicks =（500/portTICK_PERIOD_MS）
  • const UBaseType_t uxAutoReload：設置定時器模式，但是定時器還是周期定時器，當uxAutoReload=pdTRUE的時候創建的是周期定時器，uxAutoReload=pdFALSE是單次定時器。
  • void * const pvTimerID：定時器ID號。
  • TimerCallbackFunction_t pxCallbackFunction ：定時器回調函數，當定時器周期到了以后就會調用這個函數。
	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：軟件定時器名字
  • const TickType_t xTimerPeriodInTicks：軟件定時器的定時周期，單位是時鐘節拍數，可以借助portTICK_PERIOD_MS將ms單位轉換為時鐘節拍數，比如定時器的周期為100個時鐘節拍的話，那么xTimerPeriodInTicks=100，當定時器周期為500ms的時候，xTimerPeriodInTicks =（500/portTICK_PERIOD_MS）
  • const UBaseType_t uxAutoReload：設置定時器模式，但是定時器還是周期定時器，當uxAutoReload=pdTRUE的時候創建的是周期定時器，uxAutoReload=pdFALSE是單次定時器。
  • void * const pvTimerID：定時器ID號。
  • TimerCallbackFunction_t pxCallbackFunction ：定時器回調函數，當定時器周期到了以后就會調用這個函數。
  • StaticTimer_t *pxTimerBuffer：參數指向一個StaticTimer_t類型的變量，用來保存定時器結構體

0x03 開啟軟件定時器

如果軟件定時器停止運行的話可以使用FreeRTOS提供的兩個開啟函數來重新啟動軟件定時器

  • xTimerStart()：開啟軟件定時器，用于任務中
  • xTimerStartFromISR()：開啟軟件定時器，用于中斷中
BaseType_t xTimerStart( TimerHandle_t xTimer, TickType_t xTicksToWait )
  • TimerHandle_t xTimer：要開啟的軟件定時器的句柄
  • TickType_t xTicksToWait ：設置阻塞時間
BaseType_t xTimerStartFromISR( 	TimerHandle_t xTimer,BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken );
  • TimerHandle_t xTimer：開啟的軟件定時器的句柄
  • BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken ：標記退出此函數以后是否進行任務切換，這個變量的值函數會自動設置的，用戶不用進行設置，當此值為pdTURE的時候，在退出中斷服務函數之前一定要進行一次任務切換。

0x04 復位軟件定時器

復位一個軟件定時器會重新計算定時周期達到的時間點，這個新的時間點是相對于復位定時器的那個時刻開始的，比如說，我們有個timer1單次定時器，定時周期是5s，從0s到5s，如果沒有干預的話，timer1在5s會停止運行，如果我們在3s時刻進行復位，則timer1會從3s開始，中間如果沒有干預的話，會到8s停止運行，有復位的話，會從復位時刻繼續運行5s。復位相關函數如下：

  • xTimerReset：復位軟件定時器，用在任務中
  • xTimerResetFromISR：復位軟件定時器，用在中斷服務函數中
BaseType_t xTimerReset( TimerHandle_t xTimer, TickType_t xTicksToWait )
  • TimerHandle_t xTimer：要復位的軟件定時器句柄
  • TickType_t xTicksToWait：設置阻塞時間
BaseType_t xTimerResetFromISR( 	TimerHandle_t xTimer,BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken );
  • TimerHandle_t xTimer：要復位的軟件定時器句柄
  • BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken：設置退出此函數是否進行任務切換

0x05 停止軟件定時器

停止軟件定時器相關中斷如下：

  • xTimerStop()：停止軟件定時器，用于任務中
  • xTimerStopFromISR()：停止軟件定時器，用在中斷服務函數中
BaseType_t xTimerStop( TimerHandle_t xTimer, TickType_t xTicksToWait )
  • TimerHandle_t xTimer：要停止的軟件定時器句柄
  • TickType_t xTicksToWait：設置阻塞時間
BaseType_t xTimerStopFromISR( 	TimerHandle_t xTimer,BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken )
  • TimerHandle_t xTimer：要停止的軟件定時器句柄
  • BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken ：標志退出此函數是否要進行任務切換

實驗

設計兩個任務：

  1. start_task：用來創建timercontrol_task和兩個軟件定時器，這兩個定時器分別為周期定時器和單次定時器，定時周期一個為1s，另一個為2s
  2. timercontrol_task：控制兩個軟件定時器的開啟和停止

main函數中創建start_task任務

int main(void)
{HAL_Init();                     //初始化HAL庫   Stm32_Clock_Init(360,25,2,8);   //設置時鐘,180Mhzdelay_init(180);                //初始化延時函數uart_init(115200);              //初始化串口LED_Init();                     //初始化LED KEY_Init();                     //初始化按鍵BEEP_Init();                 	//初始化蜂鳴器SDRAM_Init();                   //初始化SDRAMLCD_Init();                     //初始化LCDmy_mem_init(SRAMIN);            //初始化內部內存池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);		//畫線LCD_DrawLine(119,108,119,319);		//畫線POINT_COLOR = BLACK;LCD_DrawRectangle(5,110,115,314); 	//畫一個矩形	LCD_DrawLine(5,130,115,130);		//畫線LCD_DrawRectangle(125,110,234,314); //畫一個矩形	LCD_DrawLine(125,130,234,130);		//畫線POINT_COLOR = BLUE;LCD_ShowString(6,111,110,16,16,	 "AutoTim:000");LCD_ShowString(126,111,110,16,16,"OneTim: 000");//創建開始任務xTaskCreate(start_task,"start_task",256,NULL,1,&StartTask_Handler);//啟動任務調度器vTaskStartScheduler();
}

start_task來創建timercontrol_task和兩個軟件定時器

void start_task(void *pvParameters)
{taskENTER_CRITICAL();//創建軟件周期定時器，周期定時器，周期為1s（1000個時鐘節拍）AutoReloadTimer_Handler=xTimerCreate("AutoReloadTimer",1000,pdTRUE,(void *)1,AutoReloadCallback);//創建單詞定時器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是兩個定時器的回調函數，內容為：

void AutoReloadCallback(TimerHandle_t xTYimer)
{static u8 tmr1_num=0;tmr1_num++;LCD_ShowxNum(70,111,tmr1_num,3,16,0x80);	//顯示執行次數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("定時器2運行結束\r\n");
}

timercontrol_task內容

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("開啟定時器1\r\n");break;case KEY0_PRES:xTimerStart(OneShotTimer_Handler,0);printf("開始定時器2\r\n");break;case KEY1_PRES:xTimerStop(AutoReloadTimer_Handler,0);xTimerStop(OneShotTimer_Handler,0);printf("關閉定時器1和2\r\n");break;}}num++;if(num==50){num =0;LED0 = !LED0;}vTaskDelay(10);//延時10ms}
}

start_task只是創建了定時器，并沒有開啟，在timercontrol_task中，如果按下KEY_UP按鍵，就會開啟AutoReloadTimer_Handler定時器，按下KEY0就會啟動OneShotTimer_Handler定時器，按下KEY1停止兩個定時器

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