一款轻量级的定时器调度器(开源)

嵌入式ARM 2023-10-26 18:16

今天给大家分享一款轻量级的定时器调度器——SmartTimer,在单片机”裸跑”的情况下,可以很方便的实现异步编程。

虽然此项目是基于STM32进行开发的,但它可以很方便的移植到其他的单片机上。

项目的 git 地址为(复制在浏览器打开):

https://github.com/lmooml/SmartTimer

1、基本介绍

SmartTimer可以应用在对实时性要求没那么高的场合,比如说一个空气检测装置,每 200ms 收集一次甲醛数据,这个任务显然对实时性要求没那么高,如果时间上相差几毫秒,甚至几十毫秒也没关系,那么使用SmartTimer非常适合。

而如果开发一个四轴飞行器,无论是对陀螺仪数据的采集、计算,以及对 4 个电机的控制,在时间的控制上都需要非常精确。那么这种场合下 SmartTimer无法胜任,你需要一个带有抢占优先级机制的实时系统。

不同的场景,选择不同的工具和架构才是最合理的,SmartTimer只能做它力所能及的事情。

2、一般用法

Runlater:
在单片机编程中,想实现在“xxx毫秒后调用xxx函数”的功能,一般有3种方法:
  • 用阻塞的,非精确的方式,就是用for(i=0;i<0xffff;i++);这种循环等待的方式,来非精确的延迟一段时间,然后再顺序执行下面的程序;

  • 利用硬件定时器实现异步的精确延时,把 XXX 函数在定时器中断里执行;

  • 同样是利用硬件定时器,但是只在定时器中断里设置标志位,在系统的主 While 循环中检测这个标志位,当检测到标志置位后,去运行 XXX 函数。
从理论上来说,以上 3 种方式中,第 3 种采用定时器设定标志位的方法最好。因为首先主程序不用阻塞,在等待的时间里,MCU 完全可以去做其他的事情,其次 在定时器中断里不用占用太多的时间,节约中断资源。
但这种方式有个缺点,就是实现起来相对麻烦一些。因为,如果你要有 N 个runlater的需求,那么就得设置N个标志位,还要考虑定时器的分配、设定。在程序主While循环里也会遍布N个查询标志位的if语句。如果N足够多,其实大于5个,就会比较头疼。这样会使主While循环看起来很乱。这样的实现不够简洁、优雅。
SmartTimer首先解决的就是这个问题,它可以优雅地延迟调用某函数。
Runloop:
在定时器编程方面还有另一个典型需求,就是“每隔xxx毫秒运行一次XXX函数,一共运行XXX次”。这个实现起来和 runlater差不多,就是加一个运行次数的技术标志。我就不再赘述了。还是那句话:
SmartTimer可以优雅地实现 Runloop 功能。
Delay:
并不是说非阻塞就一定比阻塞好,因为在某些场景下,必须得用到阻塞,使单片机停下来等待某个事件。那么,SmartTimer也可以提供这个功能。

3、高级用法

所谓的高级用法,并不是说 SmartTimer 有隐藏模式,能开启黑科技。而是说,如果你能转变思路,举一反三地话,可以利用 SmartTimer 提供的简单功能实现更加优化、合理的系统结构。
传统的单片机裸跑一般采用状态机模式,就是在主While循环里设定一些标志位或是设定好程序进行的步骤,根据事件的进程来跳转程序。
简单的说来,这是一种顺序执行的程序结构。其灵活性和实时性并不高,尤其是当需要处理的业务越来越多,越来越复杂时,状态机会臃肿不堪,一不留神(其实是一定以及肯定)就会深埋bug于其中,调试解决BUG时也会异常痛苦。
如果转换一下思路,不再把业务逻辑中各个模块的关系看成基于因果(顺序),而是基于时间,模块间如果需要确定次序可以采用标志位进行同步。
那么恭喜你,你已经有了采用实时系统的思想,可以尝试使用RT-thread等操作系统来完成你的项目了。
但使用操作系统有几个问题:
  • 第一是当单片机资源有限的时候,使用操作系统恐怕不太合适;

  • 第二是学习操作系统本身有一定的难度,至少你需要花费一定的时间;

  • 第三如果你的项目复杂度没有那么高,使用操作系统有点大材小用。
其实,利用SmartTimer中的Runloop功能,可以简单的实现基于时间的主程序框架。

4、Demo

与源码一起提供的,还有一个Demo程序。这个Demo比较简单,主要是为了测试SmartTimer的功能。Demo程序基本可以体现Runlater、Runloop、Delay 功能。
同时,也能基本体现基于时间的编程思想(单片机裸跑程序框架)。

5、使用

SmartTimer.h中声明的公开函数并不多,总共有8个:
void stim_init void );

void stim_tick (void);

void stim_mainloop void );

int8_t stim_loop uint16_t delayms, void (*callback)(void), uint16_t times);

int8_t stim_runlater uint16_t delayms, void (*callback)(void));

void stim_delay uint16_t delayms);

void stim_kill_event(int8_t id);

void stim_remove_event(int8_t id);
下面将逐一介绍。
前提:
SmartTimer 能够工作的必要条件是:
  • A. 设置 Systick 的定时中断(也可以是其他的硬件定时器TIMx,我选择的是比较简单的Systick),默认设置为1ms中断一次,使用者可以根据自己的情况来更改。Systick时钟的设置在 stim_init 函数中,该函数必须在主程序初始化阶段调用一次;
  • B. 在定时器中断函数中调用stim_tick();可以说,这个函数是SmartTimer的引擎,如A步骤所述,默认情况下,每1ms,定时器中断会调用一次stim_tick();
  • C. 在主While循环中执行stim_mainloop(),这个函数主要有两个作用,一是执行定时结束后的回调函数;二是回收使用完毕的timer事件的资源。

使用SmartTimer:
做好以上的搭建工作后,就可以开始使用SmartTimer了。
函数 stim_runlater
int8_t stim_runlater ( uint16_t delayms, void (*callback)(void));
该函数接受两个参数,返回定时事件的id。
参数delayms传入延迟多长时间,注意这里的单位是根据之前A步骤里,你设置的时间滴答来确定的(默认单位是1ms);第二个参数是回调函数的函数指针,目前只支持没有参数,且无返回值的回调函数,未来会考虑加入带参数和返回值的回调。
举例:
timer_runlater(100,ledflash); //100豪秒(100*1ms=100ms)后,执行void ledflash(void)函数
如果在stim_init()中,设置的时钟滴答为10ms执行一次,那么传入同样的参数,意义就会改变:
timer_runlater(100,ledflash); //1秒(100*10ms=1000ms=1S)后,执行void ledflash(void)函数
函数 stim_loop
int8_t stim_loop ( uint16_t delayms, void (*callback)(void), uint16_t times);
这个函数的参数意义同runlater差不多,就不详细说明了。
该函数接收3个参数,delayms为延迟时间,callback为回调函数指针,times是循环次数。举例(以1ms滴答为例):
timer_runloop(50,ledflash,5); // 每50ms,执行一次ledflash(),总共执行5次
timer_runloop(80,ledflash, TIMER_LOOP_FOREVER); // 每80ms,执行一次ledflash(),无限循环。

函数 timer_delay

void timer_delay ( uint16_t delayms);   //延迟xx ms

这个函数会阻塞主程序,并延迟一段时间。

void stim_kill_event(int8_t id);
void stim_remove_event(int8_t id);
这两个函数,可以将之前设定的定时事件取消。比如之前用stim_loop无限循环了一个事件,当获取某个指令后,需要取消这个任务,则可以用这两个函数取消事件调度。
这两个函数的区别是:
void stim_kill_event(int8_t id); //直接取消事件,忽略未处理完成的调度任务。
void stim_remove_event(int8_t id);//将已经完成计时的调度任务处理完毕之后,再取消事件

6、注意

SmartTimer可接受的Timer event 数量是有上限的,这个上限由smarttimer.h中的宏定义来决定的:

#define    TIMEREVENT_MAX_SIZE    20

默认为20个,你可以根据实际情况增加或减少,但不可多于128 个。

END

来源:一起学嵌入式


版权归原作者所有,如有侵权,请联系删除。

推荐阅读
我用这个技术,干掉几千行if else!
麒麟9000s,并非来自SMIC,而是...
程序员最容易读错的单词,听到status我炸了

→点关注,不迷路←

嵌入式ARM 关注这个时代最火的嵌入式ARM,你想知道的都在这里。
评论
  • 高速先生成员--黄刚这不马上就要过年了嘛,高速先生就不打算给大家上难度了,整一篇简单但很实用的文章给大伙瞧瞧好了。相信这个标题一出来,尤其对于PCB设计工程师来说,心就立马凉了半截。他们辛辛苦苦进行PCB的过孔设计,高速先生居然说设计多大的过孔他们不关心!另外估计这时候就跳出很多“挑刺”的粉丝了哈,因为翻看很多以往的文章,高速先生都表达了过孔孔径对高速性能的影响是很大的哦!咋滴,今天居然说孔径不关心了?别,别急哈,听高速先生在这篇文章中娓娓道来。首先还是要对各位设计工程师的设计表示肯定,毕竟像我
    一博科技 2025-01-21 16:17 100浏览
  •     IPC-2581是基于ODB++标准、结合PCB行业特点而指定的PCB加工文件规范。    IPC-2581旨在替代CAM350格式,成为PCB加工行业的新的工业规范。    有一些免费软件,可以查看(不可修改)IPC-2581数据文件。这些软件典型用途是工艺校核。    1. Vu2581        出品:Downstream     
    电子知识打边炉 2025-01-22 11:12 53浏览
  • 数字隔离芯片是一种实现电气隔离功能的集成电路,在工业自动化、汽车电子、光伏储能与电力通信等领域的电气系统中发挥着至关重要的作用。其不仅可令高、低压系统之间相互独立,提高低压系统的抗干扰能力,同时还可确保高、低压系统之间的安全交互,使系统稳定工作,并避免操作者遭受来自高压系统的电击伤害。典型数字隔离芯片的简化原理图值得一提的是,数字隔离芯片历经多年发展,其应用范围已十分广泛,凡涉及到在高、低压系统之间进行信号传输的场景中基本都需要应用到此种芯片。那么,电气工程师在进行电路设计时到底该如何评估选择一
    华普微HOPERF 2025-01-20 16:50 73浏览
  • 临近春节,各方社交及应酬也变得多起来了,甚至一月份就排满了各式约见。有的是关系好的专业朋友的周末“恳谈会”,基本是关于2025年经济预判的话题,以及如何稳定工作等话题;但更多的预约是来自几个客户老板及副总裁们的见面,他们为今年的经济预判与企业发展焦虑而来。在聊天过程中,我发现今年的聊天有个很有意思的“点”,挺多人尤其关心我到底是怎么成长成现在的多领域风格的,还能掌握一些经济趋势的分析能力,到底学过哪些专业、在企业管过哪些具体事情?单单就这个一个月内,我就重复了数次“为什么”,再辅以我上次写的:《
    牛言喵语 2025-01-22 17:10 41浏览
  • 2024年是很平淡的一年,能保住饭碗就是万幸了,公司业绩不好,跳槽又不敢跳,还有一个原因就是老板对我们这些员工还是很好的,碍于人情也不能在公司困难时去雪上加霜。在工作其间遇到的大问题没有,小问题还是有不少,这里就举一两个来说一下。第一个就是,先看下下面的这个封装,你能猜出它的引脚间距是多少吗?这种排线座比较常规的是0.6mm间距(即排线是0.3mm间距)的,而这个规格也是我们用得最多的,所以我们按惯性思维来看的话,就会认为这个座子就是0.6mm间距的,这样往往就不会去细看规格书了,所以这次的运气
    wuliangu 2025-01-21 00:15 186浏览
  • 本文介绍瑞芯微开发板/主板Android配置APK默认开启性能模式方法,开启性能模式后,APK的CPU使用优先级会有所提高。触觉智能RK3562开发板演示,搭载4核A53处理器,主频高达2.0GHz;内置独立1Tops算力NPU,可应用于物联网网关、平板电脑、智能家居、教育电子、工业显示与控制等行业。源码修改修改源码根目录下文件device/rockchip/rk3562/package_performance.xml并添加以下内容,注意"+"号为添加内容,"com.tencent.mm"为AP
    Industio_触觉智能 2025-01-17 14:09 164浏览
  •  光伏及击穿,都可视之为 复合的逆过程,但是,复合、光伏与击穿,不单是进程的方向相反,偏置状态也不一样,复合的工况,是正偏,光伏是零偏,击穿与漂移则是反偏,光伏的能源是外来的,而击穿消耗的是结区自身和电源的能量,漂移的载流子是 客席载流子,须借外延层才能引入,客席载流子 不受反偏PN结的空乏区阻碍,能漂不能漂,只取决于反偏PN结是否处于外延层的「射程」范围,而穿通的成因,则是因耗尽层的过度扩张,致使跟 端子、外延层或其他空乏区 碰触,当耗尽层融通,耐压 (反向阻断能力) 即告彻底丧失,
    MrCU204 2025-01-17 11:30 182浏览
  • 现在为止,我们已经完成了Purple Pi OH主板的串口调试和部分配件的连接,接下来,让我们趁热打铁,完成剩余配件的连接!注:配件连接前请断开主板所有供电,避免敏感电路损坏!1.1 耳机接口主板有一路OTMP 标准四节耳机座J6,具备进行音频输出及录音功能,接入耳机后声音将优先从耳机输出,如下图所示:1.21.2 相机接口MIPI CSI 接口如上图所示,支持OV5648 和OV8858 摄像头模组。接入摄像头模组后,使用系统相机软件打开相机拍照和录像,如下图所示:1.3 以太网接口主板有一路
    Industio_触觉智能 2025-01-20 11:04 150浏览
  •  万万没想到!科幻电影中的人形机器人,正在一步步走进我们人类的日常生活中来了。1月17日,乐聚将第100台全尺寸人形机器人交付北汽越野车,再次吹响了人形机器人疯狂进厂打工的号角。无独有尔,银河通用机器人作为一家成立不到两年时间的创业公司,在短短一年多时间内推出革命性的第一代产品Galbot G1,这是一款轮式、双臂、身体可折叠的人形机器人,得到了美团战投、经纬创投、IDG资本等众多投资方的认可。作为一家成立仅仅只有两年多时间的企业,智元机器人也把机器人从梦想带进了现实。2024年8月1
    刘旷 2025-01-21 11:15 399浏览
  • 嘿,咱来聊聊RISC-V MCU技术哈。 这RISC-V MCU技术呢,简单来说就是基于一个叫RISC-V的指令集架构做出的微控制器技术。RISC-V这个啊,2010年的时候,是加州大学伯克利分校的研究团队弄出来的,目的就是想搞个新的、开放的指令集架构,能跟上现代计算的需要。到了2015年,专门成立了个RISC-V基金会,让这个架构更标准,也更好地推广开了。这几年啊,这个RISC-V的生态系统发展得可快了,好多公司和机构都加入了RISC-V International,还推出了不少RISC-V
    丙丁先生 2025-01-21 12:10 112浏览
  • Ubuntu20.04默认情况下为root账号自动登录,本文介绍如何取消root账号自动登录,改为通过输入账号密码登录,使用触觉智能EVB3568鸿蒙开发板演示,搭载瑞芯微RK3568,四核A55处理器,主频2.0Ghz,1T算力NPU;支持OpenHarmony5.0及Linux、Android等操作系统,接口丰富,开发评估快人一步!添加新账号1、使用adduser命令来添加新用户,用户名以industio为例,系统会提示设置密码以及其他信息,您可以根据需要填写或跳过,命令如下:root@id
    Industio_触觉智能 2025-01-17 14:14 122浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦