【FreeRTOS】详细讲解FreeRTOS的软件定时器及通过示例讲述其用法-Toy模板网

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软件定时器

所谓定时器，也就可以类比生活中人们常用的闹钟，可以单次响铃提醒，也可以间隔固定时间响铃提醒；与FreeRTOS定时器不同的是周期不同，FreeRTOS的周期更加短，一般使用毫秒(ms)、秒(s)。
软件定时器，是指定时器的触发方式，软件定时器一旦到达定时时间就会触发回调函数。
回调函数，遵循快进快出原则，因此，其中一定不能存在任何的阻塞，如vTaskDelay()、while(1)或者是其他能够产生阻塞的情况。
FreeRTOS的软件定时器在功能上支持：

软件定时器单次与周期执行；

裁剪：能通过宏关闭软件定时器功能；

软件定时器创建；

软件定时器启动；

软件定时器停止；

软件定时器复位；

软件定时器删除；

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定时器周期性工作与单次工作时间轴简图

在freeRTOS的配置上，如果要是用定时器就需要配置下面几个宏定义：

//打开定时器
#define configUSE_TIMERS                1
//定时器的优先级
#define configTIMER_TASK_PRIORITY       50
//定时器栈大小
#define configTIMER_TASK_STACK_DEPTH    50
//定时器队列大小
#define configTIMER_QUEUE_LENGTH        50

FreeRTOS定时器的控制块

    typedef struct tmrTimerControl                  /* The old naming convention is used to prevent breaking kernel aware debuggers. */
    {
        const char * pcTimerName;                   /*<< Text name.  This is not used by the kernel, it is included simply to make debugging easier. */ /*lint !e971 Unqualified char types are allowed for strings and single characters only. */
        ListItem_t xTimerListItem;                  /*<< Standard linked list item as used by all kernel features for event management. */
        TickType_t xTimerPeriodInTicks;             /*<< How quickly and often the timer expires. */
        void * pvTimerID;                           /*<< An ID to identify the timer.  This allows the timer to be identified when the same callback is used for multiple timers. */
        TimerCallbackFunction_t pxCallbackFunction; /*<< The function that will be called when the timer expires. */
        #if ( configUSE_TRACE_FACILITY == 1 )
            UBaseType_t uxTimerNumber;              /*<< An ID assigned by trace tools such as FreeRTOS+Trace */
        #endif
        uint8_t ucStatus;                           /*<< Holds bits to say if the timer was statically allocated or not, and if it is active or not. */
    } xTIMER;

定时器控制块中一共含有7个变量，其作用解析如下：

const char * pcTimerName：记录定时器名字

ListItem_t xTimerListItem：定时器的列表项，用于插入定时器列表；

TickType_t xTimerPeriodInTicks：定时器的周期，单位为系统节拍周期，即tick；

void * pvTimerID：定时器的ID，整数形式。该ID是当一个回调函数分配给一个或多个定时器时，可以根据IP不同处理回调函数中不同程序；

TimerCallbackFunction_t pxCallbackFunction：定时器回调函数；

UBaseType_t uxTimerNumber：跟踪工具分配的ID，如FreeRTOS+Trace；

uint8_t ucStatus：保存计时器是否静态分配，以及它是否处于活动状态；

在定义完成控制块后，代码中会使用typedef xTIMER Timer_t重定义控制块的变量别名，在后续代码及开发中可以使用别名完成程序开发。

相关函数解析

在FreeRTOS的定时器相关函数中，相关的函数有很多，如：发送指定到定时器任务队列函数xTimerGenericCommand、更新定时器周期函数xTimerChangePeriod、重启定时器函数xTimerReset、创建定时器函数xTimerCreate、启动定时器函数xTimerStart等等，其中最为重要且常用的函数当属创建定时器xTimerCreate、启动定时器xTimerStart。

动态创建定时器函数
函数原型：

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

函数说明：

const char * const pcTimerName：设置定时器名字；

TickType_t xTimerPeriodInTicks：设置定时器执行周期；

BaseType_t xAutoReload：设置定时器是单次或周期执行；

void * pvTimerID：设置定时器ID；

TimerCallbackFunction_t pxCallbackFunction：设置定时器回调函数；

返回值：pxNewTimer ，数据类型为TimerHandle_t。一旦创建成功，则返回值不为NULL；否则，就为NULL；

函数解析：
通过该函数可以创建一个定时器，但是该函数仅仅只是申请了一块内存空间，真正进行定时器初始化的函数为prvInitialiseNewTimer()。但是需要注意的是创建完成后处于就绪状态，需要启动后才能正常使用该定时器。

静态创建定时器函数
函数原型：

 TimerHandle_t xTimerCreateStatic(const char * const pcTimerName,
                                  TickType_t xTimerPeriodInTicks,
                                  BaseType_t xAutoReload,
                                  void * pvTimerID,
                                  TimerCallbackFunction_t pxCallbackFunction,
                                  StaticTimer_t *pxTimerBuffer );

函数参数说明：

const char * const pcTimerName：设置定时器名字；

TickType_t xTimerPeriodInTicks：设置定时器执行周期；

BaseType_t xAutoReload：设置定时器是单次或周期执行；

void * pvTimerID：设置定时器ID；

TimerCallbackFunction_t pxCallbackFunction：设置定时器回调函数；

StaticTimer_t *pxTimerBuffer：指向StaticTimer_t类型的变量，用于保存计时器的状态，就不需要动态分配内存了；

返回值：pxNewTimer ，数据类型为TimerHandle_t。一旦创建成功，则返回值不为NULL；否则，就为NULL；

函数解析：
定时器创建函数，与上面的定时器创建函数功能上一样，参数与返回值大部分相同，唯一不同的是定时器内存的分配方式，该函数无需动态分配内存，因为其已经传递一个指针用于保存定时器的相关内容。

启动定时器函数
函数原型：

BaseType_t xTimerStart( TimerHandle_t xTimer, TickType_t xTicksToWait );

函数参数说明：

TimerHandle_t xTimer：创建定时器成功后返回的控制权柄，也就是其地址

TickType_t xTicksToWait：用户指定的超时阻塞时间，单位为系统节拍tick。在系统开始调用vTaskStartScheduler()前调用该函数，那么函数形参无作用。在定时器开始指令成功送达定时器命令队列前，定时器还是处于阻塞状态的。

返回值：返回值类型为BaseType_t，如果启动命令无法成功地发送到定时器命令队列则
返回 pdFAILE，成功发送则返回pdPASS。

函数解析：
该函数的作用为启动定时器，一旦创建定时器后，就必须使用该函数启动，否则定时器还是处于就绪状态，没有任何实际用处。
启动定时器的函数实际上还是调用xTimerGenericCommand()函数，该函数含有五个参数、一个返回值，功能是发送命令到定时器命令队列。

在中断中启动定时器函数
函数原型：

BaseType_t xTimerStartFromISR( TimerHandle_t xTimer, 
							   BaseType_t * pxHigherPriorityTaskWoken );

函数参数说明：

TimerHandle_t xTimer：定时器控制句柄。

BaseType_t * pxHigherPriorityTaskWoken：定时器守护任务的大部分时间都在阻塞态等
待定时器命令队列的命令。调用函数 xTimerStartFromISR()将会往定时器的命令队列发送
一个启动命令，这很有可能会将定时器任务从阻塞态移除。如果调用函数
xTimerStartFromISR()让定时器任务脱离阻塞态，且定时器守护任务的优先级大于或者等
于当前被中断的任务的优先级，那么 pxHigherPriorityTaskWoken 的值会在函数
xTimerStartFromISR()内部设置为 pdTRUE，然后在中断退出之前执行一次上下文切换。

返回值：返回值类型为BaseType_t，如果启动命令无法成功地发送到定时器命令队列则
返回 pdFAILE，成功发送则返回pdPASS。

函数解析：
xTimerStartFromISR()是函数 xTimerStart()的中断版本，用于在中断中启动一个先前由函数xTimerCreate()或xTimerCreateStatic()创建的软件定时器。

终止定时器函数
函数原型：

BaseType_t xTimerStop( TimerHandle_t xTimer, TickType_t xTicksToWait );

函数参数说明：

TimerHandle_t xTimer：创建定时器成功后返回的控制权柄，也就是其地址；

TickType_t xTicksToWait：用户指定的超时阻塞时间，单位为系统节拍tick。在系统开始调用vTaskStartScheduler()前调用该函数，那么函数形参无作用。在定时器开始指令成功送达定时器命令队列前，定时器还是处于阻塞状态的。

返回值：返回值类型为BaseType_t，如果启动命令无法成功地发送到定时器命令队列则
返回 pdFAILE，成功发送则返回pdPASS。

函数解析：
终止定时器函数，实际上调用xTimerGenericCommand()函数，该函数含有五个参数、一个返回值，功能是发送命令到定时器命令队列。
终止定时器后，定时器会回归就绪态，等待下一次唤醒。

在中断中停止定时器函数
函数原型：

BaseType_t xTimerStopFromISR(    TimerHandle_t xTimer,
                                 BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken );

函数参数说明：

TimerHandle_t xTimer：定时器控制句柄。

BaseType_t * pxHigherPriorityTaskWoken：定时器守护任务的大部分时间都在阻塞态等
待定时器命令队列的命令。调用函数 xTimerStartFromISR()将会往定时器的命令队列发送
一个启动命令，这很有可能会将定时器任务从阻塞态移除。如果调用函数
xTimerStartFromISR()让定时器任务脱离阻塞态，且定时器守护任务的优先级大于或者等
于当前被中断的任务的优先级，那么 pxHigherPriorityTaskWoken 的值会在函数
xTimerStartFromISR()内部设置为 pdTRUE，然后在中断退出之前执行一次上下文切换。

返回值：返回值类型为BaseType_t，如果启动命令无法成功地发送到定时器命令队列则
返回 pdFAILE，成功发送则返回pdPASS。

函数解析：
该函数用于在中断停止定时器，使其进入就绪态。使用条件与xTimerStartFromISR()函数类似。

设置定时器执行周期函数
函数原型：

void vTimerSetReloadMode( TimerHandle_t xTimer,
                          const BaseType_t xAutoReload )

函数参数说明：

TimerHandle_t xTimer：定时器的控制权柄

const BaseType_t xAutoReload：定时器新的执行周期。若为pdFALSE则单次执行；否则为pdTRUE，就周期执行。

函数解析：
使用该函数能够重新设置定时器的执行周期。
重启定时器函数
函数原型：

BaseType_t xTimerReset( TimerHandle_t xTimer, TickType_t xTicksToWait );

函数参数说明：

TimerHandle_t xTimer：定时器的控制权柄；

TickType_t xTicksToWait：用户指定的超时阻塞时间，单位为系统节拍tick。

函数解析：
重新启动一个定时器。

删除定时器函数
函数原型：

BaseType_t xTimerDelete( TimerHandle_t xTimer, TickType_t xTicksToWait );

函数参数说明：

TimerHandle_t xTimer：定时器控制权柄；

TickType_t xTicksToWait：用户指定的超时阻塞时间，单位为系统节拍tick。

函数解析：
删除定时器函数，调用该函数能够删除对应定时器工作。

示例

创建两个定时器任务
通过创建链各个定时器任务，完成定时器任务1实现——LED1间隔循环1s闪烁与定时器任务2实现——LED3单次闪烁。

void timeCallBackTask(void);
void timeCallBackTask2(void);

int main(void)
{
	TimerHandle_t xTimeHandle[2];
	xTimeHandle[0] = xTimerCreate(
								(const char *)"task1",// 定时器名字
								(TickType_t)1000,// 定时器的周期
								pdTRUE,// 定时器是单次执行还是周期执行, pdTRUE为周期执行，pdFALSE为周期执行
								(void*)1,// 给定时器分配的唯一ID
								(TimerCallbackFunction_t)timeCallBackTask// 定时器的回调函数
								);
	xTimeHandle[1] = xTimerCreate(
								(const char *)"task2",// 定时器名字
								(TickType_t)2000,// 定时器的周期
								pdFALSE,// 定时器是单次执行还是周期执行, pdTRUE为周期执行，pdFALSE为周期执行
								(void*)2,// 给定时器分配的唯一ID
								(TimerCallbackFunction_t)timeCallBackTask2// 定时器的回调函数
								);
	if(xTimeHandle[0] && xTimeHandle[1])
	{
		xTimerStart(xTimeHandle[0],0); //开启定时器
		xTimerStart(xTimeHandle[1],0); //开启定时器
	}
	else
		//定时器任务创建失败 打开LED8
		changeLedStateByLocation(LED8,ON);
	//打开任务调度器
	vTaskStartScheduler();
}

/*****************************************
* 函数功能：定时器任务
* 函数参数：无
* 函数返回值：无
*****************************************/
void timeCallBackTask(void)
{
	//闪烁LED1
	rollbackLedByLocation(LED1);
}

/*****************************************
* 函数功能：定时器任务2
* 函数参数：无
* 函数返回值：无
*****************************************/
void timeCallBackTask2(void)
{
	//闪烁LED3
	rollbackLedByLocation(LED3);
}

创建一个系统任务来管理两个定时器任务
创建一个系统任务来开启与关闭定时器任务。由于创建完成定时器任务后，任务仍然处于就绪状态，需要开启函数xTimerStart才能够完成启动，而碰到关闭函数 xTimerStop定时器任务又会处于就绪状态。
通过不断地开启与关闭，可以实现定时器任务timeCallBackTask与timeCallBackTask2不断地切换，实际上也实现就是LED1与LED2轮流闪烁。

void timeTask1(void);
void timeCallBackTask(void);
void timeCallBackTask2(void);

//任务控制权柄
TaskHandle_t xHandleTsak[4];
// 定时器控制权柄
TimerHandle_t xTimeHandle[2];
int main(void)
{

	BaseType_t xReturn[2];
	xTimeHandle[0] = xTimerCreate(
								(const char *)"task1",// 定时器名字
								(TickType_t)1000,// 定时器的周期
								pdTRUE,// 定时器是单次执行还是周期执行, pdTRUE为周期执行，pdFALSE为周期执行
								(void*)1,// 给定时器分配的唯一ID
								(TimerCallbackFunction_t)timeCallBackTask// 定时器的回调函数
								);
	xTimeHandle[1] = xTimerCreate(
								(const char *)"task2",// 定时器名字
								(TickType_t)2000,// 定时器的周期
								pdTRUE,// 定时器是单次执行还是周期执行, pdTRUE为周期执行，pdFALSE为周期执行
								(void*)2,// 给定时器分配的唯一ID
								(TimerCallbackFunction_t)timeCallBackTask2// 定时器的回调函数
								);
	xReturn[0] = xTaskCreate(
				(TaskFunction_t )timeTask1,//任务入口函数
				(const char *)"timeTask1",//任务名字
				(uint16_t)512,//任务栈大小
				(void*)NULL,//任务入口参数
				1,//任务优先级  优先级越高，任务优先选越高
				&xHandleTsak[2]//任务控制块
				);
	if(xReturn[0] == pdFALSE)
		changeLedStateByLocation(LED7,ON);
	//打开任务调度器
	vTaskStartScheduler();
}

/*****************************************
* 函数功能：定时器管理任务1
* 函数参数：无
* 函数返回值：无
*****************************************/
void timeTask1(void)
{
	uint32_t count = 0;
	const volatile TickType_t xDelay500ms = pdMS_TO_TICKS( 500UL );
	while(1)
	{
		//LED3闪烁
		if(++count % 2)
			rollbackLedByLocation(LED3);
		//开启定时器任务1  关闭定时器任务2
		if(count % 50 == 0)
		{
			xTimerStart(xTimeHandle[0],0);
			xTimerStop(xTimeHandle[1],0);
		}
		//开启定时器任务2  关闭定时器任务1
		if(count % 50 == 25)
		{
			xTimerStart(xTimeHandle[1],0);
			xTimerStop(xTimeHandle[0],0);
		}
		//非阻塞延时1s
		vTaskDelay( xDelay500ms );
	}
}

/*****************************************
* 函数功能：定时器任务
* 函数参数：无
* 函数返回值：无
*****************************************/
void timeCallBackTask(void)
{
	rollbackLedByLocation(LED1);
}

/*****************************************
* 函数功能：定时器任务2
* 函数参数：无
* 函数返回值：无
*****************************************/
void timeCallBackTask2(void)
{
	rollbackLedByLocation(LED2);
}

本文是基于Cortex-M4核心板实现的，若需要移植FreeRTOS到Cortex-M4上可以参考文章【FreeRTOS】在Cortex-M4开发板上移植FreeRTOS并且实现LED灯闪烁（保姆级教程）
小编这里还有一篇关于定时器的文章，也欢迎各位点击观看😉😉😉【FreeRTOS】详细讲解FreeRTOS中任务管理并通过示例讲述其用法

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到了这里，关于【FreeRTOS】详细讲解FreeRTOS的软件定时器及通过示例讲述其用法的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容，请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持TOY模板网！