FreeRTOS 的时间相关函数

FreeRTOS 时间相关的函数主要有以下 4 个:
 vTaskDelay ()
 vTaskDelayUntil ()
 xTaskGetTickCount()
 xTaskGetTickCountFromISR()

任何操作系统都需要提供一个时钟节拍,以供系统处理诸如延时、 超时等与时间相关的事件。
时钟节拍是特定的周期性中断,这个中断可以看做是系统心跳。 中断之间的时间间隔取决于不同的应用,一般是 1ms – 100ms。时钟的节拍中断使得内核可以将任务延迟若干个时钟节拍,以及当任务等待事件发生时,提供等待超时等依据。时钟节拍率越快,系统的额外开销就越大。

函数 xTaskGetTickCount

函数原型:
volatile TickType_t xTaskGetTickCount( void );

函数描述:
函数 xTaskGetTickCount 用于获取系统当前运行的时钟节拍数。

使用这个函数要注意以下问题:
此函数用于在任务代码里面调用,如果在中断服务程序里面调用的话,需要使用函数
xTaskGetTickCountFromISR,这两个函数切不可混用。

函数 xTaskGetTickCountFromISR

函数原型:
volatile TickType_t xTaskGetTickCountFromISR( void );

函数描述:
函数 xTaskGetTickCountFromISR 用于获取系统当前运行的时钟节拍数。

使用这个函数要注意以下问题:
此函数用于在中断服务程序里面调用, 如果在任务里面调用的话, 需要使用函数 xTaskGetTickCount,这两个函数切不可混用。

eg:
void TIM6_IRQHandler( void )
{
TickType_t xTickCount;
xTickCount = xTaskGetTickCountFromISR();

}

函数 vTaskDelay

函数原型:
void vTaskDelay(const TickType_t xTicksToDelay ); /* 延迟时间长度 */

函数描述:
函数 vTaskDelay 用于任务的延迟。
参数 xTicksToDelay 用于设置延迟的时钟节拍个数,范围 1- 0xFFFFFFFF。 延迟时间的最大值在
portmacro.h 文件里面有定义:
typedef uint32_t TickType_t;
#define portMAX_DELAY ( TickType_t )0xffffffffUL
即延迟时间的范围是:1- 0xFFFFFFFF

函数 vTaskDelayUntil

函数原型:
void vTaskDelayUntil( TickType_t pxPreviousWakeTime, / 存储任务上次处于非阻塞状态时刻的变量地址 /
const TickType_t xTimeIncrement ); /
周期性延迟时间 */

函数描述:
函数 vTaskDelayUntil 用于周期性延迟。
第 1 个参数,存储任务上次处于非阻塞状态时刻的变量地址。
第 2 个参数,周期性延迟时间。

使用这个函数要注意以下问题:
使用此函数需要在 FreeRTOSConfig.h 配置文件中配置如下宏定义为 1
#define INCLUDE_vTaskDelayUntil 1

函数 vTaskDelay 和 vTaskDelayUntil 的区别
函数 vTaskDelayUntil 实现的是周期性延迟,而函数 vTaskDelay 实现的是相对性延迟,反映到实际
应用上有什么区别呢,下面就给大家举一个简单的例子。

运行条件:

  1. 有一个 bsp_KeyScan 函数,这个函数处理时间大概耗时 2ms。
  2. 有两个任务,一个任务 Task1 是用的 vTaskDelay 延迟,延迟 10ms,另一个任务 Task2 是用的
    vTaskDelayUntil 延迟,延迟 10ms。
  3. 不考虑任务被抢占而造成的影响

eg1:绝对延时vTaskDelayUntil函数实现
static void vTaskLED(void *pvParameters)
{
TickType_t xLastWakeTime;
const TickType_t xFrequency = 200;

/* 获取当前的系统时间 */
xLastWakeTime = xTaskGetTickCount();

while(1)
{
    bsp_LedToggle(2);
    
    /* vTaskDelayUntil是绝对延迟,vTaskDelay是相对延迟。*/
    vTaskDelayUntil(&xLastWakeTime, xFrequency);
}

}

eg2:绝对延时vTaskDelay函数实现

static void vTaskMsgPro(void *pvParameters)
{
TickType_t xDelay, xNextTime;
const TickType_t xFrequency = 200;

/* 获取xFrequency个时钟节拍后的时间 */
xNextTime = xTaskGetTickCount() + xFrequency;

while(1)
{
    bsp_LedToggle(3);
    
    /* 用vTaskDelay实现vTaskDelayUntil() */
    xDelay = xNextTime - xTaskGetTickCount();
    xNextTime += xFrequency;
    
    if(xDelay <= xFrequency)
    {
        vTaskDelay(xDelay);
    }
}

}
要理解eg2需要破费心思。

想要用相对延时的方式实现绝对延时,我们首先获取当前系统节拍,并且加上200个节拍,在我的测试例子中,一个节拍是1ms。这说明我是想要实现一个200ms的周期性任务。在执行完led翻转之后,我获取当前节拍数,用之前保存的想要延时数xNextTime减去当前节拍,得到的这个节拍就应该是我们用相对延时vTaskDelay去延时的时间。但是为什么程序实现中还要加上xNextTime += xFrequency;和一个if判断if(xDelay <= xFrequency)呢?(当xNextTime 减去xTaskGetTickCount()减得够的时候,if条件是肯定满足的,而此时xNextTime += xFrequency是为了给下一个周期的nexttime赋值一个固定的时钟节拍,这里是200).但是,有个问题需要注意,要是我的不是一个简单的led任务,而是一段运行时间超过200ms的程序呢?这样会导致 xNextTime - xTaskGetTickCount();得到一个小于0的数,但是定义的无符号类型,会发生有符号到无符号的转换,这个时候,程序就会出错(此时的delay函数不再准确),和其他任何定时器任务一样,周期性任务设计的时候,应该确保在周期内完成任务工作。

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