FreeRTOS学习笔记＞软件定时器

本文主要是介绍FreeRTOS学习笔记＞软件定时器，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

1. 软件定时器的概念

软件定时器是一种用于在特定时间后触发事件的机制，类似于现实生活中的闹钟。用户可以通过设置定时器来指定某个事件发生的时间和频率，并在时间到达时调用预定义的回调函数。与硬件定时器不同，软件定时器由操作系统提供，构建在硬件定时器之上，具有更高的灵活性。

2. 硬件定时器 vs. 软件定时器

硬件定时器：
- 功能：芯片自带的定时功能，通常由外部晶振提供时钟输入，经过计数后触发中断。
- 特点：高精度（可以达到纳秒级别）、中断触发、与硬件资源绑定。
- 用途：精确的时间控制，如 PWM、计数器、时钟等。
软件定时器：
- 功能：基于操作系统提供的接口，在硬件定时器的基础上扩展更多定时功能。
- 特点：不受硬件资源限制、灵活性高、可以创建多个定时器。
- 用途：需要灵活定时操作的场景，如定时任务调度、事件定时触发等。

3. 软件定时器的工作机制

回调函数：用户在创建软件定时器时指定一个回调函数，当定时时间到达时，FreeRTOS 将调用该回调函数执行用户定义的任务。
定时精度：软件定时器的精度取决于系统时钟的周期，通常以 SysTick 作为基础时钟。回调函数需要快速执行，不能包含阻塞任务运行的操作，如 vTaskDelay()。
定时周期：两次触发回调函数的时间间隔 xTimerPeriodInTicks 称为定时器的定时周期。

4. FreeRTOS 软件定时器的功能

FreeRTOS 提供的软件定时器支持以下功能：

创建定时器：通过 xTimerCreate() 函数创建定时器。
启动定时器：通过 xTimerStart() 函数启动定时器，使其开始计时。
停止定时器：通过 xTimerStop() 函数停止定时器，停止计时。
复位定时器：通过 xTimerReset() 函数重置定时器，使其重新开始计时。
删除定时器：通过 xTimerDelete() 函数删除定时器，释放资源。

5. 定时器模式

单次模式：定时器在触发一次回调函数后进入休眠状态，不会再自动重新开始。适用于只需触发一次的定时操作。
周期模式：定时器按照设定的时间周期反复触发回调函数，直到用户手动停止或删除定时器。适用于需要定时重复执行任务的场景。

6. FreeRTOS 软件定时器的实现

FreeRTOS 通过一个名为 prvTimerTask（也叫守护任务 Daemon）的任务管理软件定时器。该任务在启动调度器时自动创建，负责检查定时器的溢出情况，并调用相应的回调函数。要使用软件定时器功能，必须在 FreeRTOSConfig.h 中将宏 configUSE_TIMERS 设置为 1。

7. 软件定时器的API函数

1. 创建定时器

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

pcTimerName：定时器的名称，主要用于调试。
xTimerPeriodInTicks：定时周期，单位为系统时钟节拍。
uxAutoReload：是否自动重载，pdTRUE 为周期模式，pdFALSE 为单次模式。
pvTimerID：用户定义的定时器标识。
pxCallbackFunction：定时器溢出时调用的回调函数。

2. 启动定时器

BaseType_t xTimerStart(TimerHandle_t xTimer, TickType_t xTicksToWait);//在中断中启动软件定时器
xTimerStartFromISR( xTimer, pxHigherPriorityTaskWoken )

xTimer：要启动的定时器句柄。
xTicksToWait：等待启动的最大时间（单位为节拍）。

3. 停止定时器

BaseType_t xTimerStop(TimerHandle_t xTimer, TickType_t xTicksToWait);//在中断中启动软件定时器
BaseType_t xTimerStopFromISR(TimerHandle_t xTimer,BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken);

xTimer：要停止的定时器句柄。
xTicksToWait：等待停止的最大时间。

4. 复位定时器

BaseType_t xTimerReset(TimerHandle_t xTimer, TickType_t xTicksToWait);

xTimer：要复位的定时器句柄。
xTicksToWait：等待复位的最大时间。

5. 删除定时器

BaseType_t xTimerDelete(TimerHandle_t xTimer, TickType_t xTicksToWait);

xTimer：要删除的定时器句柄。
xTicksToWait：等待删除的最大时间。

8. 软件定时器的使用示例

// 定时器句柄
TimerHandle_t xExampleTimer;// 定时器回调函数
void vTimerCallback(TimerHandle_t xTimer)
{// 定时器触发后的操作printf("Timer callback executed!\\n");
}void vTaskFunction(void *pvParameters)
{for (;;){// 主任务的内容printf("Task running...\\n");vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000));  // 延迟1秒}
}int main(void)
{// 创建一个定时器，定时周期为500ms，不自动重载xExampleTimer = xTimerCreate("ExampleTimer", pdMS_TO_TICKS(500), pdTRUE, (void *)0, vTimerCallback);if (xExampleTimer != NULL){// 启动定时器if (xTimerStart(xExampleTimer, 0) != pdPASS){// 启动定时器失败printf("Failed to start timer.\\n");}}else{// 创建定时器失败printf("Failed to create timer.\\n");}// 创建一个任务xTaskCreate(vTaskFunction, "Task", configMINIMAL_STACK_SIZE, NULL, 1, NULL);// 启动调度器vTaskStartScheduler();// 如果调度器启动失败，代码会继续在这里运行while(1) {}return 0;
}