4.时间管理、定时器管理

• 时间管理：
  • 概述：
    • uCOS通过周期性时间中断来作为系统时序坐标，此即时钟节拍；
    • OS_CFG_TICK_RATE_HZ是os_cfg_app.h中配置时钟节拍频率的，常在10~1000Hz之间；
    • 时钟节拍频率越大，精度越高，然而系统负担亦越大(上下文切换等)；
    • uCOSIII不一定必须要时钟节拍(如低功耗时)，但此时不可进行延时和超时判断而已；
  • 相关函数：
    • 函数OSTimeDly(OS_TICK dly, OS_OPT opt, OS_ERR *p_err);
      • 函数调用此任务时会触发任务调度，停止执行直到延时结束；
      • 该函数有三种模式，取决于第二个参数：
        • 相对模式(OS_OPT_TIME_DLY)：
          • 第一个参数为延时的节拍的个数，下一个节拍算作第一个，此种有较大误差：

• 如图，该任务设置两个节拍的延时(假设一个节拍5ms)，即10ms；
• 但事实上这个任务的优先级未知，其可能在这个节拍内处理次序很靠后；
• 其调用该延时函数后可能马上就进入了下一个节拍，所以误差较大(0~5ms)；

• 周期模式(OS_OPT_TIME_PERIODIC)：
  • 功能是每隔若干个节拍任务被唤醒一次(很多不常用的任务就会每个一段时间唤醒一次)；
  • 虽然周期模式还是会有相对模式的误差弊端，但整体上每隔若干个节拍，其必会完成相关功能，可以考虑用来作为周期性延时；
• 绝对模式(OS_OPT_TIME_MATCH)：
  • 此时第一个参数的值时时钟节拍计数器OSTickCtr的值，而非一个对于当前节拍的相对值；

• 函数OSTimeDlyHMSM(CPU_INT16U hours, CPU_INT16U minutes, CPU_INT16U   seconds, CPU_INT32U milli, OS_OPT opt, OS_ERR *p_err);
  • 前四个参数是需要延时时间长度(时/分/秒/毫秒)，由于此函数只在相对模式下工作，故而定时进度取决于时钟频率；
  • 当参数设为OS_OPT_TIME_HMSM_STRICT，前四个依次参数范围为0~99,0~59,0~59,0~999；当为OS_OPT_TIME_HMSM_NON_STRICT，依次为0~999, 0~9999, 0~65535, 0~2^32；
• 函数OSTimeDlyResume();
  • 用来恢复其他调用了前两个函数的任务；
  • 但延时的任务并不会知道其是被恢复的，还是以为自己是延时结束得到恢复的；
• 函数OSTimeGet();
  • 获取系统自系统运行起来以后经历的时钟节拍计数器的值；
• 函数OSTimeSet();
  • 设置系统自系统运行起来以后经历的时钟节拍计数器的值；
• 函数OSTimeTick();
  • 是时钟节拍中断时必定会提供的操作；
  • 该函数内一进入就是一个钩子函数(hook)，用于用户对于节拍作额外操作，放在函数确保每次钩子函数之间接个均匀；
  • 延迟发布时，系统读取当前时间戳信息，在中断缓冲队列放入信息，中断结束后中断缓冲队列向时钟节拍任务发信息；
  • 直接模式时则直接向时钟节拍任务发信息，后者进行延时处理和超时判断；

 

 

• 定时器管理
  • 基本介绍：
    • 文件os_cfg.h中的OS_CFG_TMR_EN为1时启用定时器任务；
    • 此处指的是软件定时器(一种内核对象)，其频率由OS_CFG_TMR_TASK_RATE_HZ决定，此处定时器时基是时钟节拍，即每若干个时钟节拍定时器值-1，其定时精度不会很高；
    • 每次定时器值减到0时，触发回调函数；
    • 回调函数不可使用阻塞调用；

 

• 定时器相关函数：

 

• 定时器模式：
  • 单次定时器：
    • 创建后调用OSTmrStart()，启动定时器从延时值(dly)倒计数到0，调用回调函数后即停止；
    • 计时中途(类似于喂狗)或者停止后再次调用OSTmrStart()函数，定时器又从初始值(dly)递减计数；
    • OSTmrStop()函数可以在定时器值未到0时终止计时，用户可自行决定是否调用回调函数；
  • 无延迟周期定时器：
    • 创建后调用OSTmrStart()定时器从周期值(period)开始计数，计数完成后，定时器调用回调函数，之后重新递减计数；
    • 此过程中可随时使用OSTmrStart()重置定时器；
  • 有初始延迟周期定时器：
    • 创建后调用OSTmrStart()定时器从延迟值(dly)开始计数，计数完成后，定时器调用回调函数，之后则从周期值(period)重新递减计数，重复；
    • 此过程中可随时使用OSTmrStart()重置定时器，从头开始上一过程；

 

• 定时器状态：

• OSTmrStateGet()函数可以用来查看定时器状态；
• OSTmrRemainGet()返回定时器到定时结束所剩的定时器节拍数；若定时器为停止状态，则为延迟值(dly，单次或延迟周期)或周期值(period)；
• 周期模式可被OSTmrStop()变为停止态；未使用即系统不识别此状态；完成即定时器过期后状态；

 

• 定时器结构体及定时器任务：
  • 结构体：
    • 该结构体中第一个元素即为内核对象类型标志，定时器为OS_TMR(os.h)；
    • 结构体内表示时间的相关元素计算单位基本都是定时器时间基元；
  • 定时器任务(OSTmrTask()系统任务)：
    • 该周期任务每个若干个时钟节拍(软件分频后)触发一次；
    • 当该次时钟节拍ISR向OSTmrTask()发信号后，OSTmrTickCtr加1，定时器任务更新所有定时器；
    • 所有定时器回调函数均在该任务内完成，占用该任务的时空资源(堆栈，时间片)，故而不可触发等待事件；
    • 回调函数执行顺序取决于其在定时器列表内的位置，且此时调度器都是上锁的；

 

• 定时器列表：
  • 是一个构造思想和时钟节拍列表很像的循环数组，数组每一项都是一个链表的表头；
  • 数组最大项数即由OS_CFG_TMR_WHEEL_SIZE；
  • 具体看中文书P152页；