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 (0)
  • 退火炉,作为热处理设备的一种,广泛应用于各种金属材料的退火处理。那么,退火炉究竟是干嘛用的呢?一、退火炉的主要用途退火炉主要用于金属材料(如钢、铁、铜等)的热处理,通过退火工艺改善材料的机械性能,消除内应力和组织缺陷,提高材料的塑性和韧性。退火过程中,材料被加热到一定温度后保持一段时间,然后以适当的速度冷却,以达到改善材料性能的目的。二、退火炉的工作原理退火炉通过电热元件(如电阻丝、硅碳棒等)或燃气燃烧器加热炉膛,使炉内温度达到所需的退火温度。在退火过程中,炉内的温度、加热速度和冷却速度都可以根
    锦正茂科技 2025-04-02 10:13 64浏览
  • 文/郭楚妤编辑/cc孙聪颖‍不久前,中国发展高层论坛 2025 年年会(CDF)刚刚落下帷幕。本次年会围绕 “全面释放发展动能,共促全球经济稳定增长” 这一主题,吸引了全球各界目光,众多重磅嘉宾的出席与发言成为舆论焦点。其中,韩国三星集团会长李在镕时隔两年的访华之行,更是引发广泛热议。一直以来,李在镕给外界的印象是不苟言笑。然而,在论坛开幕前一天,李在镕却意外打破固有形象。3 月 22 日,李在镕与高通公司总裁安蒙一同现身北京小米汽车工厂。小米方面极为重视此次会面,CEO 雷军亲自接待,小米副董
    华尔街科技眼 2025-04-01 19:39 209浏览
  • 提到“质量”这两个字,我们不会忘记那些奠定基础的大师们:休哈特、戴明、朱兰、克劳士比、费根堡姆、石川馨、田口玄一……正是他们的思想和实践,构筑了现代质量管理的核心体系,也深远影响了无数企业和管理者。今天,就让我们一同致敬这些质量管理的先驱!(最近流行『吉卜力风格』AI插图,我们也来玩玩用『吉卜力风格』重绘质量大师画象)1. 休哈特:统计质量控制的奠基者沃尔特·A·休哈特,美国工程师、统计学家,被誉为“统计质量控制之父”。1924年,他提出世界上第一张控制图,并于1931年出版《产品制造质量的经济
    优思学院 2025-04-01 14:02 145浏览
  • 文/Leon编辑/cc孙聪颖‍步入 2025 年,国家进一步加大促消费、扩内需的政策力度,家电国补政策将持续贯穿全年。这一利好举措,为行业发展注入强劲的增长动力。(详情见:2025:消费提振要靠国补还是“看不见的手”?)但与此同时,也对家电企业在战略规划、产品打造以及市场营销等多个维度,提出了更为严苛的要求。在刚刚落幕的中国家电及消费电子博览会(AWE)上,家电行业的竞争呈现出胶着的态势,各大品牌为在激烈的市场竞争中脱颖而出,纷纷加大产品研发投入,积极推出新产品,试图提升产品附加值与市场竞争力。
    华尔街科技眼 2025-04-01 19:49 206浏览
  • 北京贞光科技有限公司作为紫光同芯授权代理商,专注于为客户提供车规级安全芯片的硬件供应与软件SDK一站式解决方案,同时配备专业技术团队,为选型及定制需求提供现场指导与支持。随着新能源汽车渗透率突破40%(中汽协2024数据),智能驾驶向L3+快速演进,车规级MCU正迎来技术范式变革。作为汽车电子系统的"神经中枢",通过AEC-Q100 Grade 1认证的MCU芯片需在-40℃~150℃极端温度下保持μs级响应精度,同时满足ISO 26262 ASIL-D功能安全要求。在集中式
    贞光科技 2025-04-02 14:50 120浏览
  • 职场之路并非一帆风顺,从初入职场的新人成长为团队中不可或缺的骨干,背后需要经历一系列内在的蜕变。许多人误以为只需努力工作便能顺利晋升,其实核心在于思维方式的更新。走出舒适区、打破旧有框架,正是让自己与众不同的重要法宝。在这条道路上,你不只需要扎实的技能,更需要敏锐的观察力、不断自省的精神和前瞻的格局。今天,就来聊聊那改变命运的三大思维转变,让你在职场上稳步前行。工作初期,总会遇到各式各样的难题。最初,我们习惯于围绕手头任务来制定计划,专注于眼前的目标。然而,职场的竞争从来不是单打独斗,而是团队协
    优思学院 2025-04-01 17:29 198浏览
  • 随着汽车向智能化、场景化加速演进,智能座舱已成为人车交互的核心承载。从驾驶员注意力监测到儿童遗留检测,从乘员识别到安全带状态判断,座舱内的每一次行为都蕴含着巨大的安全与体验价值。然而,这些感知系统要在多样驾驶行为、复杂座舱布局和极端光照条件下持续稳定运行,传统的真实数据采集方式已难以支撑其开发迭代需求。智能座舱的技术演进,正由“采集驱动”转向“仿真驱动”。一、智能座舱仿真的挑战与突破图1:座舱实例图智能座舱中的AI系统,不仅需要理解驾驶员的行为和状态,还要同时感知乘员、儿童、宠物乃至环境中的潜在
    康谋 2025-04-02 10:23 96浏览
  • 据先科电子官方信息,其产品包装标签将于2024年5月1日进行全面升级。作为电子元器件行业资讯平台,大鱼芯城为您梳理本次变更的核心内容及影响:一、标签变更核心要点标签整合与环保优化变更前:卷盘、内盒及外箱需分别粘贴2张标签(含独立环保标识)。变更后:环保标识(RoHS/HAF/PbF)整合至单张标签,减少重复贴标流程。标签尺寸调整卷盘/内盒标签:尺寸由5030mm升级至**8040mm**,信息展示更清晰。外箱标签:尺寸统一为8040mm(原7040mm),提升一致性。关键信息新增新增LOT批次编
    大鱼芯城 2025-04-01 15:02 196浏览
  • 探针本身不需要对焦。探针的工作原理是通过接触被测物体表面来传递电信号,其精度和使用效果取决于探针的材质、形状以及与检测设备的匹配度,而非对焦操作。一、探针的工作原理探针是检测设备中的重要部件,常用于电子显微镜、坐标测量机等精密仪器中。其工作原理主要是通过接触被测物体的表面,将接触点的位置信息或电信号传递给检测设备,从而实现对物体表面形貌、尺寸或电性能等参数的测量。在这个过程中,探针的精度和稳定性对测量结果具有至关重要的影响。二、探针的操作要求在使用探针进行测量时,需要确保探针与被测物体表面的良好
    锦正茂科技 2025-04-02 10:41 69浏览
  • 在智能交互设备快速发展的今天,语音芯片作为人机交互的核心组件,其性能直接影响用户体验与产品竞争力。WT588F02B-8S语音芯片,凭借其静态功耗<5μA的卓越低功耗特性,成为物联网、智能家居、工业自动化等领域的理想选择,为设备赋予“听得懂、说得清”的智能化能力。一、核心优势:低功耗与高性能的完美结合超低待机功耗WT588F02B-8S在休眠模式下待机电流仅为5μA以下,显著延长了电池供电设备的续航能力。例如,在电子锁、气体检测仪等需长期待机的场景中,用户无需频繁更换电池,降低了维护成本。灵活的
    广州唯创电子 2025-04-02 08:34 148浏览
我要评论
0
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