簡(jiǎn)介

這里先介紹下軟件定時(shí)器和硬件定時(shí)器的區(qū)別

硬件定時(shí)器：

CPU內(nèi)部自帶的定時(shí)器模塊，通過(guò)初始化、配置可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)，定時(shí)時(shí)間到以后就會(huì)執(zhí)行相應(yīng)的定時(shí)器中斷處理函數(shù)。硬件定時(shí)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(diǎn)是硬件定時(shí)器數(shù)量少??！

軟件定時(shí)器：

軟件定時(shí)器允許設(shè)置一段時(shí)間，當(dāng)設(shè)置的時(shí)間到達(dá)之后就執(zhí)行指定的功能函數(shù)，被定時(shí)器調(diào)用的這個(gè)功能函數(shù)叫做定時(shí)器的回調(diào)函數(shù)?；卣{(diào)函數(shù)的兩次執(zhí)行間隔叫做定時(shí)器的定時(shí)周期，簡(jiǎn)而言之，當(dāng)定時(shí)器的定時(shí)周期到了以后就會(huì)執(zhí)行回調(diào)函數(shù)。

在FreeRTOS中有專門的軟件定時(shí)器功能，我們可以在MCU中簡(jiǎn)單的是實(shí)現(xiàn)“軟件定時(shí)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(jiǎn)單的軟件定時(shí)器，是的，這就是特別簡(jiǎn)潔版本的軟件定時(shí)器。當(dāng)然它是有缺點(diǎn)的，比如systick_ms每1ms加1，所以軟件定時(shí)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(shí)器也會(huì)跟著阻塞的。

這個(gè)簡(jiǎn)單的軟件定時(shí)器畢竟很"簡(jiǎn)陋"，大家可以自行封裝豐富一下，或者參考已經(jīng)有的開源方案：MultiTimer，一款可無(wú)限擴(kuò)展的軟件定時(shí)器。

MultiTimer 是一個(gè)軟件定時(shí)器擴(kuò)展模塊，可無(wú)限擴(kuò)展你所需的定時(shí)器任務(wù)，取代傳統(tǒng)的標(biāo)志位判斷方式， 更優(yōu)雅更便捷地管理程序的時(shí)間觸發(fā)時(shí)序。

開源地址：https://github.com/0x1abin/MultiTimer。

MultiTimer

MultiTimer的設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)潔，只有2個(gè)文件，并且只有4個(gè)函數(shù)，總共82行代碼，稍微花一點(diǎn)功夫就可以理解明白。

移植步驟

• 配置系統(tǒng)時(shí)間基準(zhǔn)接口，安裝定時(shí)器驅(qū)動(dòng)

uint64_t PlatformTicksGetFunc(void)
{
    /* Platform implementation */
}
MultiTimerInstall(PlatformTicksGetFunc);

• 實(shí)例化一個(gè)定時(shí)器對(duì)象

MultiTimer timer1;

• 設(shè)置定時(shí)時(shí)間，超時(shí)回調(diào)處理函數(shù)， 用戶上下指針，啟動(dòng)定時(shí)器

int MultiTimerStart(&timer1, uint64_t timing, MultiTimerCallback_t callback, void* userData);

• 在主循環(huán)調(diào)用定時(shí)器后臺(tái)處理函數(shù)

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(tǒng)時(shí)間基準(zhǔn)接口，安裝定時(shí)器驅(qū)動(dòng)。

uint64_t PlatformTicksGetFunc(void)
{
    /* Platform implementation */
}
MultiTimerInstall(PlatformTicksGetFunc);

看一下MultiTimerInstall函數(shù)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(shí)就是函數(shù)指針實(shí)現(xiàn)的回調(diào)函數(shù)，其實(shí)就是給MultiTimer提供一個(gè)計(jì)數(shù)器。

除去回調(diào)函數(shù)，該開源項(xiàng)目還是單鏈表的很好的示例，學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是比較乏味的，這個(gè)開源項(xiàng)目是單鏈表很好的應(yīng)用落地，不太懂的同學(xué)可以學(xué)習(xí)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(dāng)然MultiTimer也是有缺點(diǎn)的，比如一個(gè)定時(shí)器是1000ms，另一個(gè)定時(shí)器是500ms，調(diào)度時(shí)就會(huì)沖突，也沒(méi)有定時(shí)器調(diào)度搶占，會(huì)隨著其他代碼的阻塞而阻塞。這種類似的問(wèn)題不再詳述，大家使用的時(shí)候多測(cè)測(cè)就好。

任務(wù)調(diào)度

看了上面的操作，如果我們不叫軟件定時(shí)器，叫它“任務(wù)”，是不是和FreeRTOS任務(wù)類似，感覺(jué)高端一些，甚至這篇文章標(biāo)題可以修改為《一篇文章教你實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)》，開個(gè)歡笑，不做標(biāo)題黨。

有些項(xiàng)目實(shí)時(shí)性要求高，需要任務(wù)搶占，所以需要使用FreeRTOS這樣的操作系統(tǒng)，但它資源占用比例過(guò)大，不利于項(xiàng)目開發(fā)，在一般的小項(xiàng)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(gè)任務(wù)設(shè)置不同的間隔時(shí)間周期性調(diào)用，如果有實(shí)時(shí)性要求很高的事件，就通過(guò)中斷處理。

當(dāng)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(shí)現(xiàn)的，但沒(méi)有模塊化，不利于代碼的維護(hù)。我們可以借鑒MultiTimer思路封裝一下軟件接口。

并且，如果你的項(xiàng)目中，任務(wù)的個(gè)數(shù)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(shí)間模仿FreeRTOS實(shí)現(xiàn)一些信號(hào)量，對(duì)列等，這就是自己的OS(無(wú)搶占)啊。(當(dāng)然這屬于重復(fù)造輪子，但對(duì)一些公司來(lái)講，有適合自己業(yè)務(wù)的，最精簡(jiǎn)的代碼框架是很有必要的)。

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