關于軟件定時器的一些討論
簡介
這里先介紹下軟件定時器和硬件定時器的區別
硬件定時器：
CPU內部自帶的定時器模塊，通過初始化、配置可以實現定時，定時時間到以后就會執行相應的定時器中斷處理函數。硬件定時器一般都帶有其它功能，比如PWM輸出、輸入捕獲等等功能。但是缺點是硬件定時器數量少！！
軟件定時器：
軟件定時器允許設置一段時間，當設置的時間到達之后就執行指定的功能函數，被定時器調用的這個功能函數叫做定時器的回調函數。回調函數的兩次執行間隔叫做定時器的定時周期，簡而言之，當定時器的定時周期到了以后就會執行回調函數。
在FreeRTOS中有專門的軟件定時器功能，我們可以在MCU中簡單的是實現“軟件定時器”如下：
void timer_1000ms(void)
{
printf("timer_1000ms\r\n");
}
int main(void)
{
static timer_tick = 0;
timer_tick = systick_ms;
while()
{
if((systick_ms-timer_tick)>1000)
{
timer_tick = systick_ms;
timer_1000ms();
}
}
}
這就是簡單的軟件定時器，是的，這就是特別簡潔版本的軟件定時器。當然它是有缺點的，比如systick_ms每1ms加1，所以軟件定時器的精度是ms為單位的，并且如果while(1)中有其他代碼阻塞，軟件定時器也會跟著阻塞的。
這個簡單的軟件定時器畢竟很"簡陋"，大家可以自行封裝豐富一下，或者參考已經有的開源方案：MultiTimer，一款可無限擴展的軟件定時器。
MultiTimer 是一個軟件定時器擴展模塊，可無限擴展你所需的定時器任務，取代傳統的標志位判斷方式， 更優雅更便捷地管理程序的時間觸發時序。
開源地址：https://github.com/0x1abin/MultiTimer。
MultiTimer
MultiTimer的設計比較簡潔，只有2個文件，并且只有4個函數，總共82行代碼，稍微花一點功夫就可以理解明白。
移植步驟
- 配置系統時間基準接口，安裝定時器驅動
uint64_t PlatformTicksGetFunc(void)
{
/* Platform implementation */
}
MultiTimerInstall(PlatformTicksGetFunc);
- 實例化一個定時器對象
MultiTimer timer1;
- 設置定時時間，超時回調處理函數， 用戶上下指針，啟動定時器
int MultiTimerStart(&timer1, uint64_t timing, MultiTimerCallback_t callback, void* userData);
- 在主循環調用定時器后臺處理函數
int main(int argc, char *argv[])
{
...
while (1) {
...
MultiTimerYield();
}
}
具體就不做手把手教程如何移植了，在STM32F207移植好的工程開源地址：
開源地址：?https://github.com/strongercjd/STM32F207VCT6/tree/master/23-Timer-MultiTimer。
下面分析一下MultiTimer。
在移植的第一步，配置系統時間基準接口，安裝定時器驅動。
uint64_t PlatformTicksGetFunc(void)
{
/* Platform implementation */
}
MultiTimerInstall(PlatformTicksGetFunc);
看一下MultiTimerInstall函數原型。
typedef uint64_t (*PlatformTicksFunction_t)(void);
static PlatformTicksFunction_t platformTicksFunction = NULL;
int MultiTimerInstall(PlatformTicksFunction_t ticksFunc)
{
platformTicksFunction = ticksFunc;
return 0;
}
這其實就是函數指針實現的回調函數，其實就是給MultiTimer提供一個計數器。
除去回調函數，該開源項目還是單鏈表的很好的示例，學習數據結構是比較乏味的，這個開源項目是單鏈表很好的應用落地，不太懂的同學可以學習下。下面摘取一下部分代碼
鏈表的刪除：
for (; *nextTimer; nextTimer = &(*nextTimer)->next) {
if (timer == *nextTimer) {
*nextTimer = timer->next; /* remove from list */
break;
}
}
插入鏈表：
for (nextTimer = &timerList;; nextTimer = &(*nextTimer)->next) {
if (!*nextTimer) {
timer->next = NULL;
*nextTimer = timer;
break;
}
if (timer->deadline < (*nextTimer)->deadline) {
timer->next = *nextTimer;
*nextTimer = timer;
break;
}
}
遍歷鏈表：
MultiTimer* entry = timerList;
for (; entry; entry = entry->next) {
/* Sorted list, just process with the front part. */
if (platformTicksFunction() < entry->deadline) {
return (int)(entry->deadline - platformTicksFunction());
}
/* remove expired timer from list */
timerList = entry->next;
/* call callback */
if (entry->callback) {
entry->callback(entry, entry->userData);
}
}
當然MultiTimer也是有缺點的，比如一個定時器是1000ms，另一個定時器是500ms，調度時就會沖突，也沒有定時器調度搶占，會隨著其他代碼的阻塞而阻塞。這種類似的問題不再詳述，大家使用的時候多測測就好。
任務調度
看了上面的操作，如果我們不叫軟件定時器，叫它“任務”，是不是和FreeRTOS任務類似，感覺高端一些，甚至這篇文章標題可以修改為《一篇文章教你實現操作系統》，開個歡笑，不做標題黨。
有些項目實時性要求高，需要任務搶占，所以需要使用FreeRTOS這樣的操作系統，但它資源占用比例過大，不利于項目開發，在一般的小項目中也用不到RTOS的太多功能，使用上面的思路，你可以把每個任務設置不同的間隔時間周期性調用，如果有實時性要求很高的事件，就通過中斷處理。
當然也可以使用開頭的粗糙方法：
if((systick_ms-timer_tick)>1000)
{
timer_tick = systick_ms;
timer_1000ms();
}
這樣功能是可以實現的，但沒有模塊化，不利于代碼的維護。我們可以借鑒MultiTimer思路封裝一下軟件接口。
并且，如果你的項目中，任務的個數是固定不變的，可以將MultiTimer中的鏈表拿掉，直接使用全局變量就可以，如果有額外的時間模仿FreeRTOS實現一些信號量，對列等，這就是自己的OS(無搶占)啊。(當然這屬于重復造輪子，但對一些公司來講，有適合自己業務的，最精簡的代碼框架是很有必要的)。
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