软件定时器

9.1 软件定时器特性¶

9.1.1 软硬件定时器¶

硬件定时器：

芯片本身自带的定时器模块，硬件定时器的精度一般很高，每次在定时时间到达之后就会自动触发一个中断，用户在中断服务函数中处理信息。

软件定时器：

是指具有定时功能的软件，可设置定时周期，当指定时间到达后要调用回调函数（也称超时函数），用户在回调函数中处理信息。

9.1.2 软件定时器特性¶

软件定时器可以设置为 单次定时器 和 周期定时器 ：

单次定时器，即当指定时间到达后只调用一次超时函数，之后软件定时器不再工作，但 可以被手动重新开启 。
周期定时器，即会周期性的循环调用超时函数。

如下图所示：

软件定时器有两种状态， 休眠态 和 运行态 ：

休眠态，即软件定时器可以通过其句柄被引用，但因为没有运行，所以其定时超时回调函数不会被执行。
运行态，运行态的定时器，当指定时间到达之后，它的超时回调函数会被调用。

单次定时器状态转换图：

周期定时器状态转换图：

9.1.3 软件定时器的使用¶

如果要使能软件定时器，需在FreeRTOSConfig.h文件中将configUSE_TIMERS 配置成 1 。
软件定时器以Tick为基准，但软件定时器的超时回调函数是由 软件定时器服务任务 调用的。
在开启任务调度器时，软件定时器服务任务prvTimerTask()与空闲任务一起被创建。
软件定时器服务任务的作用：
- 负责软件定时器超时的逻辑判断
- 调用超时软件定时器的超时回调函数
- 处理软件定时器命令队列
软件定时器服务任务的优先级默认配置为 configTIMER_TASK_PRIORITY = 31 。
用户通过命令队列与软件定时器服务任务交互，命令队列长度默认配置为 configTIMER_QUEUE_LENGTH = 5 。
定时器的超时时间是基于调用 xTimerStart() 的时刻，xTimerStart()只是把开启定时器命令发给"定时器命令队列"，至于服务任务能否马上执行，取决于它的优先级。

用户调用FreeRTOS的软件定时器相关的 API 函数，API 函数往软件定时器命令队列中写消息，实现用户与定时器服务任务的交互：

9.1.4 回调函数¶

函数原型：

C

void ATimerCallback( TimerHandle_t xTimer );

定时器的回调函数是在守护任务中被调用的，守护任务不是专为某个定时器服务的，它还要处理其他定时器。

所以，定时器的回调函数不要影响其他人：

回调函数要尽快实行，不能进入阻塞状态。
不要调用会导致阻塞的API函数，比如 vTaskDelay() 。
可以调用 xQueueReceive() 之类的函数，但是超时时间要设为0：即刻返回，不可阻塞。

9.2 软件定时器函数¶

9.2.1 创建定时器¶

C

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

C

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

9.2.2 删除定时器¶

C

BaseType_t xTimerDelete( TimerHandle_t xTimer, TickType_t xTicksToWait );

9.2.3 启动/停止定时器¶

C

BaseType_t xTimerStart( 
        TimerHandle_t xTimer, 
        TickType_t xTicksToWait );

BaseType_t xTimerStartFromISR(   
        TimerHandle_t xTimer,
        BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken );

BaseType_t xTimerStop( 
        TimerHandle_t xTimer, 
        TickType_t xTicksToWait );

BaseType_t xTimerStopFromISR(    
        TimerHandle_t xTimer,
        BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken );

9.2.4 复位定时器¶

C

BaseType_t xTimerReset( 
        TimerHandle_t xTimer, 
        TickType_t xTicksToWait );

BaseType_t xTimerResetFromISR(  
        TimerHandle_t xTimer,
        BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken );

9.2.5 修改周期¶

C

BaseType_t xTimerChangePeriod(   
        TimerHandle_t xTimer,
        TickType_t xNewPeriod,
        TickType_t xTicksToWait );

BaseType_t xTimerChangePeriodFromISR(
        TimerHandle_t xTimer,
        TickType_t xNewPeriod,
        BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken );

9.2.6 软件定时器结构体¶

C

typedef struct tmrTimerControl
{
    const char              *pcTimerName;       /* 定时器名称 */ 
    ListItem_t              xTimerListItem;     /* 软件定时器列表项 */
    TickType_t              xTimerPeriodInTicks;/* 软件定时器的周期 */
    UBaseType_t             uxAutoReload;       /* 自动重启pdTRUE/pdFALSE */
    void                    *pvTimerID;         /* 软件定时器的ID */
    TimerCallbackFunction_t pxCallbackFunction; /* 软件定时器的回调函数 */
    #if( configUSE_TRACE_FACILITY == 1 )
        UBaseType_t         uxTimerNumber;      /* 软件定时器的编号，调试用 */
    #endif

    #if( ( configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION == 1 ) && ( configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION == 1 ) )
        uint8_t             ucStaticallyAllocated; /* 软件定时器的状态 */
    #endif
} xTIMER;

9.3 软件定时器示例¶

用软件定时器控制蜂鸣器发声，并在200ms后关闭。

蜂鸣器功能封装

C

static TimerHandle_t g_SoftTimerHandle;

/* 软件定时器超时函数 */
static void rtCallbackFunc(TimerHandle_t xTimer) {
    Buzzer_OFF();
}

/* 软件定时器控制蜂鸣器 */
void rtBuzzerSoftTimer_Init(void) {
    g_SoftTimerHandle = xTimerCreate(
            "BuzzerSound",
            200,
            pdFALSE,
            NULL,
            rtCallbackFunc
            );
}

/* 调用蜂鸣器，开启定时器 */
void rtBuzzerON(TickType_t period) {
    Buzzer_ON();
    xTimerChangePeriod(g_SoftTimerHandle, period, 0);
}

初始化与创建任务

C

void MX_FREERTOS_Init(void) {
    /* USER CODE BEGIN Init */
    rtBuzzerSoftTimer_Init();
    /* USER CODE END Init */
    ...
    /* USER CODE BEGIN RTOS_THREADS */
    /* add threads, ... */
    xTaskCreate(OLED_PrintTask, "Task1", 128, NULL, osPriorityNormal, NULL);
    /* USER CODE END RTOS_THREADS */
    ...
}

任务函数

C

void OLED_PrintTask(void *params) {
    int cnt = 1;
    while (1) {
        if (cnt % 10 == 0) {
            rtBuzzerON(200);
        }
        OLED_ShowNum(0, 0, cnt, 3, 16);
        cnt++;
        vTaskDelay(200);
    }
}