嵌入式微系統(tǒng)的發(fā)令槍:系統(tǒng)節(jié)拍與軟件定時器

時間:2014-06-03

來源:網絡轉載

導語:定時器是一個項目中經常用到的設備,比如動畫設計、鬧鐘、定時工作、超時處理等。然而一個處理器往往自帶的硬件定時器是非常有限的,并且功能也比較有限,不能靈活應用,所以需要通過系統(tǒng)節(jié)拍虛擬出多路軟件定時器。

系統(tǒng)節(jié)拍是非常重要的一個設備,在早期的MCU51和ARM7芯片中,沒有專門的系統(tǒng)節(jié)拍,往往由一路硬件定時器來實現(xiàn)其功能,到了Cortex系列,ARM提供了Systick硬件定時器專門用于系統(tǒng)節(jié)拍,可見現(xiàn)在的編程對系統(tǒng)節(jié)拍的依賴性。

系統(tǒng)節(jié)拍的概念比較早的出現(xiàn)在OS中,產生固定間隔的重復中斷,用于任務的超時等待或者任務延時多少個節(jié)拍周期用。在前后臺系統(tǒng)中,也引入了系統(tǒng)節(jié)拍,比如msOS-Mcu51版本很早就引入了系統(tǒng)節(jié)拍,實現(xiàn)按鍵掃描、虛擬定時器等功能。此外還有一種基于時間片編程的架構,直接采用系統(tǒng)節(jié)拍來處理一些對時間精度要求比較高的需求。常用時間間隔是5mS或者10mS,也就是說每秒鐘200次或者100次節(jié)拍。隨著處理器速度的提高,尤其是在一些控制要求高的地方,可以采用1mS,msOS甚至采用了0.1mS的高頻率系統(tǒng)節(jié)拍。這個具體的時間間隔跟項目需求有關,可以根據自己的項目靈活配置,但在滿足需求的情況下,不建議設置的太高,否則影響處理器效率。

msOS中的很多設備,都需要基于系統(tǒng)節(jié)拍來運行,比如按鍵、軟件定時器。這些設備不需要太高的系統(tǒng)時鐘,按鍵只需要每秒鐘100次,軟件定時器需要每秒鐘1000次節(jié)拍,但msOS因為面向時間精度要求比較高的行業(yè),所以默認的系統(tǒng)節(jié)拍時間間隔設置的很短,達到0.1ms,也就是說一秒鐘一萬次節(jié)拍。所以需要對系統(tǒng)節(jié)拍進行分頻處理,但因為系統(tǒng)節(jié)拍真實的間隔是0.1ms,以STM32工作在72MHz為例,這么短的時間最多只能執(zhí)行7200個CPU指令,為了防止各個低速設備都擠在同一個系統(tǒng)節(jié)拍內運行,超過7200個指令,所以在分頻的時候,不要把所有的設備都放在同一個節(jié)拍里面,需要把各個設備分散到各個節(jié)拍中運行。

Device_systick.c是系統(tǒng)節(jié)拍設備,它除了分散節(jié)拍直接調用固定的運行在其上的設備外,還提供了注冊機制給上層應用程序提供系統(tǒng)節(jié)拍,具體如下:

定時器是一個項目中經常用到的設備,比如動畫設計、鬧鐘、定時工作、超時處理等。然而一個處理器往往自帶的硬件定時器是非常有限的,并且功能也比較有限,不能靈活應用,所以需要通過系統(tǒng)節(jié)拍虛擬出多路軟件定時器。

軟件定時器主要定時器服務、啟動、停止三個函數(shù)組成,默認支持8個軟件定時器,以下面代碼為例加以說明。

FunctionCallback為定時器超時后的回調執(zhí)行函數(shù),是軟件定時器初始化的第三個參數(shù),超時時間到就執(zhí)行這個函數(shù),第二個參數(shù)1000為超時的時間,單位是軟件定時器的系統(tǒng)時鐘,msOS采用的是1mS,1000也就是一秒鐘。第一個參數(shù)為回調函數(shù)執(zhí)行的位置,TimerMessageHandle表示在業(yè)務邏輯中執(zhí)行,適合處理代碼量大的,處理時間長的函數(shù)。TimerSystickHandle表示在系統(tǒng)節(jié)拍中直接處理,系統(tǒng)節(jié)拍內一般適合代碼量少的,處理時間短的函數(shù)。軟件定時器功能非常有用,它的結構也非常簡單,用戶看懂之后可以任意擴展其功能完成自己特殊的用途。

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