1つは、ヘッダーファイルです。
#include "FreeRTOS.h"
#include "timers.h"
2、ソフトウェアタイマー
2.1基本概念
ソフトウェアタイマーが作成された後、設定されたクロックカウント値が経過した後、ユーザー定義のコールバック関数がトリガーされます。タイミング精度は、システムクロックの周期に関連しています。通常、システムはソフトウェアタイマーの基本クロックとしてSysTickを使用します。ソフトウェアタイマーのコールバック機能はハードウェアの割り込みサービス機能に似ているため、コールバック機能も高速で出入りする必要があります。 vTaskDelay（）やタスクの実行をブロックできるその他の関数などのコールバック関数（ソフトウェアタイマーコールバック関数のコンテキストはタスク）にブロックタスクはありません。コールバック関数を2回トリガーする時間間隔xTimerPeriodInTicksが呼び出されます。タイマーのタイミング期間。
FreeRTOSが提供するソフトウェアタイマーは、シングルショットモードと周期モードをサポートしています。ソフトウェアタイマーのコールバック関数は、シングルショットモードと周期モードのタイミングが上がった後に呼び出されます。ユーザーは実行するプロジェクトコードを追加できます。コールバック関数で。
- シングルモード：ユーザーがタイマーを作成してタイマーを開始すると、タイマーが起動します。コールバック関数が1回だけ実行されると、タイマーは削除され、再度実行されることはありません。
- 定期モード：このタイマーは、ユーザーがタイマーを削除するまで、設定されたタイミング時間に従ってコールバック関数を周期的に実行します。
FreeRTOSは、ユーザーのタイミング要件を満たすために、スケジューラーの開始時に自動的に作成されるprvTimerTaskタスク（デーモンとも呼ばれます）を介してソフトタイマーを管理します。prvTimerTaskタスクは、実行中にオーバーフローしたユーザーが開始したタイマーをチェックし、そのコールバック関数を呼び出します。FreeRTOSConfig.hマクロ定義configUSE_TIMERSを1に設定するだけで、ソフトウェアタイマー関連の関数を適切に使用するために、関連するコードがコンパイルされます。
2.2時間精度
オペレーティングシステムでは、ソフトウェアタイマーは通常、システムティック期間を時間単位として使用します。システムは、ビートシステムの心拍リズムであり、システムクロックの周波数を表します。これは、人間の心臓に似ています。1は数値をビートでき、システムはビートconfigTICK_RATE_HZに合わせて構成されFreeRTOSConfig.h、定義のマクロ、デフォルトは1000。その場合、システムのクロックサイクルは1msです（1sは1000回ビートし、毎回1msです）。ソフトウェアタイマーのタイミング値は、このビート周期の整数倍である必要があります。たとえば、ビート周期は10msです。その後、ソフトウェアタイマーの上限タイミング値は10ms、20ms、100msなどになり、次のように設定することはできません。 15ミリ秒。ビートはシステム内のタイマーの精度を定義するため、システムは実際のシステムCPU処理能力とリアルタイム要件に応じて適切な値を設定できます。システムビート期間の値が小さいほど、精度は高くなりますが、システムのオーバーヘッドが高くなります。システムが1秒間にクロック割り込みに入る回数が増えることを意味するため、大きくなります。
2.3注意点
- ソフトウェアタイマーのコールバック関数は、早送りおよび早送りする必要があります。ソフトウェアタイマーがタスクを一時停止またはブロックする可能性のあるAPIインターフェイスを使用することは絶対に許可されておらず、コールバック関数で無限ループは許可されていません。 。
- ソフトウェアはタイマーキューとタスクリソースシステムを使用します。これはソフトウェアタイマーサイレント
思考の優先タスクであり、優先度configTIMER_TASK_PRIORITYに適切に対応するために、すべてのタスクに最も高い優先度を設定する必要があります。 - 単一のソフトウェアタイマーを作成します。タイマーの期限が切れてコールバック関数が実行されると、システムはソフトウェアタイマーを自動的に削除し、リソースを再利用します。
- タイマータスクのスタックサイズのデフォルトは
configTIMER_TASK_STACK_DEPTHバイトです。
3.関連するAPIの説明
3.1 xTimerCreate
ソフトウェアタイマーを作成し、ハンドルを返します。
| 関数 | TimerHandle_t xTimerCreate（const char * const pcTimerName、TickType_t xTimerPeriodInTicks、UBaseType_t uxAutoReload、void * pvTimerID、TimerCallbackFunction_t pxCallbackFunction） |
|---|---|
| パラメータ | pcTimerName：ソフトウェアタイマの名称、テキスト形式で、純粋にデバッグ用 xTimerPeriodInTicksを：ソフトウェアタイマの期間を、ユニットは、システムティック期間（すなわちダニ）です。pdMS_TO_TICKS（）を使用して、時間単位をミリ秒からシステムティック期間に変換します。ソフトウェアタイマーの期間が100ティックの場合は、xTimerPeriodの値を100に設定するだけです。ソフトウェアタイマーの周期が500msの場合、xTimerPeriodをpdMS_TO_TICKS（500）に設定する必要があります。マクロpdMS_TO_TICKS（）は、configTICK_RATE_HZが1000HZ以下に設定されている場合にのみ uxAutoReloadを使用できます。pdTRUEに設定すると、ソフトウェアタイマーの動作モードは定期モードになり、コールバック関数は常にユーザーが指定したxTimerPeriodサイクル。uxAutoReloadがpdFALSEに設定されている場合、ソフトウェアタイマーは、ユーザーが指定したxTimerPeriod期間に1回実行した後、休止状態になります 。pvTimerID：ソフトウェアタイマーID、デジタル形式。このIDの一般的な使用法は、コールバック関数が1つ以上のソフトウェアタイマーに割り当てられると、コールバック関数のID番号に従って異なるソフトウェアタイマーが処理されることです 。pxCallbackFunction：ソフトウェアタイマーのコールバック関数。この関数を呼び出します。関数はユーザーが実装する必要があります |
| 戻り値 | タイマーハンドル |
この機能を使用するにFreeRTOSConfig.hは、configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION有効にするために定義されている必要があります。
同時に、FreeRTOS/source/timers.cCファイルをプロジェクトに追加します。
3.2 xTimerStart（タスク）
ソフトウェアタイマーを開始します。
| 関数 | BaseType_t xTimerStart（TimerHandle_t xTimer、TickType_t xTicksToWait） |
|---|---|
| パラメータ | xTimer：操作するソフトウェアタイマーハンドル xTicksToWait： FreeRTOSスケジューラーが開始される前にxTimerStart（）が呼び出された場合、システムティック期間（つまりティック）でユーザーが指定したタイムアウト時間、このパラメーターは機能しません |
| 戻り値 | 開始コマンドをタイマーコマンドキューに正常に送信できない場合はpdFAILEを返し、正常に送信された場合はpdPASSを返します。ソフトウェアタイマーによって送信されたコマンドが実際に実行されるかどうかは、マクロconfigTIMER_TASK_PRIORITYによって定義されるタイマーガードタスクの優先度によって異なります。 |
この機能を使用するにFreeRTOSConfig.hは、configUSE_TIMERS有効にするために定義されている必要があります。
3.3 xTimerStartFromISR（割り込み）
割り込みでソフトウェアタイマーを開始します。
| 関数 | BaseType_t xTimerStartFromISR（TimerHandle_t xTimer、BaseType_t * pxHigherPriorityTaskWoken） |
|---|---|
| パラメータ | xTimer：操作するソフトウェアタイマーハンドル pxHigherPriorityTaskWoken：タイマーガードタスクは、ほとんどの時間をブロック状態のtimerコマンドキューコマンドの待機に費やします。関数xTimerStartFromISR（）を呼び出すと、開始コマンドがタイマーのコマンドキューに送信されます。これにより、タイマータスクがブロック状態から削除される可能性があります。関数xTimerStartFromISR（）が呼び出されてタイマータスクがブロック状態から抜け出し、タイマーガードタスクの優先度が現在中断されているタスクの優先度以上である場合、pxHigherPriorityTaskWokenの値は次のように設定されます。関数xTimerStartFromISR（）でpdTRUEを実行し、割り込みが終了する前にコンテキストスイッチを実行します |
| 戻り値 | 開始コマンドをタイマーコマンドキューに正常に送信できない場合はpdFAILEを返し、正常に送信された場合はpdPASSを返します。ソフトウェアタイマーによって送信されたコマンドが実際に実行されるかどうかは、マクロconfigTIMER_TASK_PRIORITYによって定義されるタイマーガードタスクの優先度によって異なります。 |
この機能を使用するにFreeRTOSConfig.hは、configUSE_TIMERS有効にするために定義されている必要があります。
3.4 xTimerStop（タスク）
ソフトウェアタイマーを停止し、スリープ状態にします。
| 関数 | BaseType_t xTimerStop（TimerHandle_t xTimer、TickType_t xBlockTime） |
|---|---|
| パラメータ | xTimer：操作するソフトウェアタイマーハンドル xBlockTime：ユーザー指定のタイムアウト時間。単位はシステムティック期間（つまりティック）です。FreeRTOSスケジューラーが開始される前にxTimerStart（）が呼び出された場合、仮パラメーターは機能しません |
| 戻り値 | 如果停止命令在超时时间之前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。软件定时器成功发送的命令是否真正的被执行也还要看定时器守护任务的优先级，其优先级由宏 configTIMER_TASK_PRIORITY 定义 |
要想使用该函数必须在 FreeRTOSConfig.h 中把 configUSE_TIMERS 定义为 1 来使能。
3.5 xTimerStopFromISR（中断）
在中断中停止一个软件定时器，让其进入休眠态。
| 函数 | BaseType_t xTimerStopFromISR( TimerHandle_t xTimer, BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken ) |
|---|---|
| 参数 | xTimer： 要操作的软件定时器句柄 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 | 如果停止命令在超时时间之前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。软件定时器成功发送的命令是否真正的被执行也还要看定时器守护任务的优先级，其优先级由宏 configTIMER_TASK_PRIORITY 定义 |
要想使用该函数必须在 FreeRTOSConfig.h 中把 configUSE_TIMERS 定义为 1 来使能。
3.6 xTimerDelete
用于删除一个已经被创建成功的软件定时器，删除之后就无法使用该定
时器，并且定时器相应的资源也会被系统回收释放。
| 函数 | BaseType_t xTimerDelete( TimerHandle_t xTimer, TickType_t xTicksToWait ) |
|---|---|
| 参数 | xTimer： 要操作的软件定时器句柄 xTicksToWait： 用户指定的超时时间，单位为系统节拍周期(即 tick)，如果在 FreeRTOS 调度器开启之前调用 xTimerStart()，该形参将不起作用 |
| 返回值 | 如果删除命令在超时时间之前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 |
要想使用该函数必须在 FreeRTOSConfig.h 中把 configUSE_TIMERS 定义为 1 来使能。
四、示例
4.1 任务式
/* FreeRTOS 头文件 */
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "event_groups.h"
/* 开发板硬件 bsp 头文件 */
#include "bsp_led.h"
#include "bsp_usart.h"
#include "bsp_key.h"
/**************************** 任务句柄 ********************************/
/*
* 任务句柄是一个指针，用于指向一个任务，当任务创建好之后，它就具有了一个任务句柄
* 以后我们要想操作这个任务都需要通过这个任务句柄，如果是自身的任务操作自己，那么
* 这个句柄可以为 NULL。
*/
static TaskHandle_t AppTaskCreate_Handle = NULL;/* 创建任务句柄 */
/***************************** 内核对象句柄 *****************************/
/*
* 信号量，消息队列，事件标志组，软件定时器这些都属于内核的对象，要想使用这些内核
* 对象，必须先创建，创建成功之后会返回一个相应的句柄。实际上就是一个指针，后续我
* 们就可以通过这个句柄操作这些内核对象。
*
* 内核对象说白了就是一种全局的数据结构，通过这些数据结构我们可以实现任务间的通信，
* 任务间的事件同步等各种功能。至于这些功能的实现我们是通过调用这些内核对象的函数
* 来完成的
*
*/
static TimerHandle_t Swtmr1_Handle = NULL; /* 软件定时器句柄 */
static TimerHandle_t Swtmr2_Handle = NULL; /* 软件定时器句柄 */
/************************* 全局变量声明 *********************************/
/*
* 当我们在写应用程序的时候，可能需要用到一些全局变量。
*/
static uint32_t TmrCb_Count1 = 0; /* 记录软件定时器 1 回调函数执行次数 */
static uint32_t TmrCb_Count2 = 0; /* 记录软件定时器 2 回调函数执行次数 */
/*
*************************************************************************
* 函数声明
*************************************************************************
*/
static void AppTaskCreate(void);/* 用于创建任务 */
static void Swtmr1_Callback(void* parameter);
static void Swtmr2_Callback(void* parameter);
static void BSP_Init(void);/* 用于初始化板载相关资源 */
int main(void)
{
BaseType_t xReturn = pdPASS;/* 定义一个创建信息返回值，默认为 pdPASS */
/* 开发板硬件初始化 */
BSP_Init();
/* 创建 AppTaskCreate 任务 */
xReturn = xTaskCreate((TaskFunction_t )AppTaskCreate,/* 任务入口函数 */
(const char* )"AppTaskCreate",/* 任务名字 */
(uint16_t )512, /* 任务栈大小 */
(void* )NULL,/* 任务入口函数参数 */
(UBaseType_t )1, /* 任务的优先级 */
(TaskHandle_t*)&AppTaskCreate_Handle);/* 任务控制块指针 */
/* 启动任务调度 */
if (pdPASS == xReturn)
{
vTaskStartScheduler(); /* 启动任务，开启调度 */
}
else
{
return -1;
}
while (1); /* 正常不会执行到这里 */
}
/***********************************************************************
* @ 函数名 ： AppTaskCreate
* @ 功能说明： 为了方便管理，所有的任务创建函数都放在这个函数里面
* @ 参数 ： 无
* @ 返回值 ： 无
******************************************************************/
static void AppTaskCreate(void)
{
taskENTER_CRITICAL(); //进入临界区
Swtmr1_Handle=xTimerCreate((const char*)"AutoReloadTimer",
(TickType_t)1000,/*定时器周期 1000(tick) */
(UBaseType_t)pdTRUE,/* 周期模式 */
(void*)1,/*为每个计时器分配一个索引的唯一 ID */
(TimerCallbackFunction_t)Swtmr1_Callback);
if (Swtmr1_Handle != NULL)
{
xTimerStart(Swtmr1_Handle,0); //开启周期定时器
}
Swtmr2_Handle=xTimerCreate((const char* )"OneShotTimer",
(TickType_t)5000,/*定时器周期 5000(tick) */
(UBaseType_t )pdFALSE,/* 单次模式 */
(void*)2,/*为每个计时器分配一个索引的唯一 ID */
(TimerCallbackFunction_t)Swtmr2_Callback);
if (Swtmr2_Handle != NULL)
{
xTimerStart(Swtmr2_Handle,0); //开启周期定时器
}
vTaskDelete(AppTaskCreate_Handle); //删除 AppTaskCreate 任务
taskEXIT_CRITICAL(); //退出临界区
}
/***********************************************************************
* @ 函数名 ： Swtmr1_Callback
* @ 功能说明： 软件定时器 1 回调函数，打印回调函数信息&当前系统时间
* 软件定时器请不要调用阻塞函数，也不要进行死循环，应快进快出
* @ 参数 ： 无
* @ 返回值 ： 无
********************************************************/
static void Swtmr1_Callback(void* parameter)
{
TickType_t tick_num1;
TmrCb_Count1++; /* 每回调一次加一 */
tick_num1 = xTaskGetTickCount(); /* 获取滴答定时器的计数值 */
LED1_TOGGLE;
printf("swtmr1_callback 函数执行 %d 次\n", TmrCb_Count1);
printf("滴答定时器数值=%d\n", tick_num1);
}
/***********************************************************************
* @ 函数名 ： Swtmr2_Callback
* @ 功能说明： 软件定时器 2 回调函数，打印回调函数信息&当前系统时间
* 软件定时器请不要调用阻塞函数，也不要进行死循环，应快进快出
* @ 参数 ： 无
* @ 返回值 ： 无
********************************************************/
static void Swtmr2_Callback(void* parameter)
{
TickType_t tick_num2;
TmrCb_Count2++; /* 每回调一次加一 */
tick_num2 = xTaskGetTickCount(); /* 获取滴答定时器的计数值 */
printf("swtmr2_callback 函数执行 %d 次\n", TmrCb_Count2);
printf("滴答定时器数值=%d\n", tick_num2);
}
/***********************************************************************
* @ 函数名 ： BSP_Init
* @ 功能说明： 板级外设初始化，所有板子上的初始化均可放在这个函数里面
* @ 参数 ：
* @ 返回值 ： 无
*********************************************************************/
static void BSP_Init(void)
{
/*
* STM32 中断优先级分组为 4，即 4bit 都用来表示抢占优先级，范围为：0~15
* 优先级分组只需要分组一次即可，以后如果有其他的任务需要用到中断，
* 都统一用这个优先级分组，千万不要再分组，切忌。
*/
NVIC_PriorityGroupConfig( NVIC_PriorityGroup_4 );
/* LED 初始化 */
LED_GPIO_Config();
/* 串口初始化 */
USART_Config();
/* 按键初始化 */
Key_GPIO_Config();
}
4.2 中断式
/* 这个方案假定软件定时器 xBacklightTimer 已经创建，
定时周期为 5s，执行次数为一次，即定时时间到了之后
就进入休眠态。
程序说明：当按键按下，打开液晶背光，启动软件定时器，
5s 时间到，关掉液晶背光
*/
/* 软件定时器回调函数 */
void vBacklightTimerCallback( TimerHandle_t pxTimer )
{
/* 关掉液晶背光 */
vSetBacklightState( BACKLIGHT_OFF );
}
/* 按键中断服务程序 */
void vKeyPressEventInterruptHandler( void )
{
BaseType_t xHigherPriorityTaskWoken = pdFALSE;
/* 确保液晶背光已经打开 */
vSetBacklightState( BACKLIGHT_ON );
/* 启动软件定时器 */
if ( xTimerStartFromISR( xBacklightTimer, &xHigherPriorityTaskWoken ) != pdPASS )
{
/* 软件定时器开启命令没有成功执行 */
}
/* ...执行其他的按键相关的功能代码 */
if ( xHigherPriorityTaskWoken != pdFALSE )
{
/* 执行上下文切换 */
}
}
/* 这个方案假定软件定时器 xTimer 已经创建且启动。当中断发生时，停止软件定时器 */
/* 停止软件定时器的中断服务函数*/
void vAnExampleInterruptServiceRoutine( void )
{
BaseType_t xHigherPriorityTaskWoken = pdFALSE;
if (xTimerStopFromISR(xTimer,&xHigherPriorityTaskWoken)!=pdPASS )
{
/* 软件定时器停止命令没有成功执行 */
}
if ( xHigherPriorityTaskWoken != pdFALSE )
{
/* 执行上下文切换 */
}
}
• 由 Leung 写于 2020 年 11 月 25 日
• 参考：野火FreeRTOS视频与PDF教程