FreeRTOS——软件定时器知识总结及其实战

1.软件定时器概念

是指具有定时功能的软件，可设置定时周期，当指定时间到达后要调用回调函数（也称超时函数），用户在回调函数中处理信息。

2 软件定时器使用特点

1）如果要使能软件定时器，需将configUSE_TIMERS 配置项配置成 1
2）软件定时器支持设置成：单次定时器或周期定时器
3）软件定时器的超时回调函数是由软件定时器服务任务调用的，软件定时器的超时回调函数本身不是任务，因此不能在该回调函数中使用可能会导致任务阻塞的 API 函数。

3 软件定时器服务任务

在调用函数 vTaskStartScheduler()开启任务调度器的时候，会创建一个用于管理软件定时器的任务，这个任务就叫做软件定时器服务任务。
其作用：
1、负责软件定时器超时的逻辑判断
2、调用超时软件定时器的超时回调函数
3、处理软件定时器命令队列

4软件定时器相关配置

1）当FreeRTOS 的配置项 configUSE_TIMERS 设置为1，在启动任务调度器时，会自动创建软件定时器的服务/守护任务prvTimerTask( ) ；
2）软件定时器服务任务的优先级为 configTIMER_TASK_PRIORITY = 31；
3）定时器的命令队列长度为 configTIMER_QUEUE_LENGTH = 5 ；

注意事项：软件定时器的超时回调函数是在软件定时器服务任务中被调用的，服务任务不是专为某个定时器服务的，它还要处理其他定时器。因此调用的回调函数不能被阻塞，要求如下：
1、回调函数要尽快实行，不能进入阻塞状态，即不能调用那些会阻塞任务的 API 函数，如：vTaskDelay()
2、访问队列或者信号量的非零阻塞时间的 API 函数也不能调用。

5软件定时器的状态

休眠态：当指定时间到达之后，但因为没有运行，所以其定时超时回调函数不会被执行。
运行态：运行态的定时器，当指定时间到达之后，它的超时回调函数会被调用。

注意:
刚创建的软件定时器处于休眠态

6 软件定时器的状态转换

7 软件定时器结构体

typedef    struct
    {
        const char * 					pcTimerName		 /* 软件定时器名字 */
        ListItem_t 					xTimerListItem		 /* 软件定时器列表项 */
        TickType_t 					xTimerPeriodInTicks;        	/* 软件定时器的周期 */     
        void * 						pvTimerID			 /* 软件定时器的ID */
        TimerCallbackFunction_t	 		pxCallbackFunction; 	/* 软件定时器的回调函数 */
        #if ( configUSE_TRACE_FACILITY == 1 )
         UBaseType_t 					uxTimerNumber		/*  软件定时器的编号，调试用  */
        #endif
        uint8_t 						ucStatus;                     		/*  软件定时器的状态  */
    } xTIMER;

8软件定时器API函数

1）创建软件定时器

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

形参：
pcTimerName ：软件定时器名
xTimerPeriodInTicks：定时超时时间，单位：系统时钟节拍
uxAutoReload：定时器模式， pdTRUE：周期定时器， pdFALSE：单次定时器
pvTimerID：软件定时器 ID，用于多个软件定时器公用一个超时回调函数
pxCallbackFunction：软件定时器超时回调函数
返回值：
NULL 创建失败
其他 返回句柄，创建成功

2）开启软件定时器

BaseType_t   xTimerStart( 	TimerHandle_t 	xTimer,			
                            const TickType_t 	xTicksToWait  ); 

形参：
xTimer： 等待软件定时器句柄
xTicksToWait：发送命令到软件定时器命令队列的最大等待时间
返回值：
pdPASS 成功
pdFAIL 失败

3）停止软件定时器API函数

BaseType_t   xTimerStop(  TimerHandle_t 	xTimer,			
                          const TickType_t 	xTicksToWait);

形参：
xTimer： 软件定时器句柄
xTicksToWait：发送命令到软件定时器命令队列的最大等待时间
返回值：
pdPASS 成功
pdFAIL 失败

4）复位软件定时器

BaseType_t  xTimerReset( TimerHandle_t 	xTimer,				
                         const TickType_t 	xTicksToWait);

形参：
xTimer： 软件定时器句柄
xTicksToWait：发送命令到软件定时器命令队列的最大等待时间
返回值：
pdPASS 成功
pdFAIL 失败
注意：该功能将使软件定时器的重新开启定时，复位后的软件定时器以复位时的时刻作为开启时刻重新定时

5）更改软件定时器超时时间

BaseType_t  xTimerChangePeriod( TimerHandle_t 		xTimer,	
                                const TickType_t 	xNewPeriod, 
                                const TickType_t 	xTicksToWait); 				                                                                                              	          

形参：
xTimer： 软件定时器句柄
xNewPeriod： 新的定时超时时间，单位：系统时钟节拍
xTicksToWait：发送命令到软件定时器命令队列的最大等待时间
返回值：
pdPASS 成功
pdFAIL 失败

8软件定时器实战

代码：

#include "freertos_demo.h"
#include "./BSP/LCD/lcd.h"
#include "./BSP/KEY/key.h"
/*FreeRTOS*********************************************************************************************/
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "timers.h"

/******************************************************************************************************/
/*FreeRTOS配置*/

/* START_TASK 任务 配置
 * 包括: 任务句柄 任务优先级 堆栈大小 创建任务
 */
#define START_TASK_PRIO 1                   /* 任务优先级 */
#define START_STK_SIZE  128                 /* 任务堆栈大小 */
TaskHandle_t            StartTask_Handler;  /* 任务句柄 */
void start_task(void *pvParameters);        /* 任务函数 */

/* TASK1 任务 配置
 * 包括: 任务句柄 任务优先级 堆栈大小 创建任务
 */
#define TASK1_PRIO      2                   /* 任务优先级 */
#define TASK1_STK_SIZE  128                 /* 任务堆栈大小 */
TaskHandle_t            Task1Task_Handler;  /* 任务句柄 */
void task1(void *pvParameters);             /* 任务函数 */

//定义定时器回调函数、与定时器句柄
TimerHandle_t timer1_handle = 0;        //单次定时器
TimerHandle_t timer2_handle = 0;        //周期定时器

void timer1_callback(TimerHandle_t pxTimer);
void timer2_callback(TimerHandle_t pxTimer);

/**
 * @brief       FreeRTOS例程入口函数
 * @param       无
 * @retval      无
 */
void freertos_demo(void)
{    
    xTaskCreate((TaskFunction_t )start_task,            /* 任务函数 */
                (const char*    )"start_task",          /* 任务名称 */
                (uint16_t       )START_STK_SIZE,        /* 任务堆栈大小 */
                (void*          )NULL,                  /* 传入给任务函数的参数 */
                (UBaseType_t    )START_TASK_PRIO,       /* 任务优先级 */
                (TaskHandle_t*  )&StartTask_Handler);   /* 任务句柄 */
    vTaskStartScheduler();
}

/**
 * @brief       start_task
 * @param       pvParameters : 传入参数(未用到)
 * @retval      无
 */
void start_task( void * pvParameters )
{
    taskENTER_CRITICAL();               /* 进入临界区 */
    
    // 定时器1创建为单次定时器 
    timer1_handle = xTimerCreate("timer1", 500, pdFALSE, (void *)1, timer1_callback);
                                    
    // 定时器2创建为周期定时器 
    timer2_handle = xTimerCreate( "timer2", 2000,pdTRUE, (void*)2, timer2_callback);
                                    
    xTaskCreate((TaskFunction_t         )   task1,
                (char *                 )   "task1",
                (configSTACK_DEPTH_TYPE )   TASK1_STK_SIZE,
                (void *                 )   NULL,
                (UBaseType_t            )   TASK1_PRIO,
                (TaskHandle_t *         )   &Task1Task_Handler );
                                             
    vTaskDelete(NULL);
    taskEXIT_CRITICAL();                /* 退出临界区 */
}

/**
 * @brief       task1
 * @param       pvParameters : 传入参数(未用到)
 * @retval      无
 */
//任务一、按键扫描并控制软件定时器
void task1(void *pvParameters)
{
    uint8_t key = 0;
    while(1)
    {
        key = key_scan(0);
        if(key == KEY0_PRES)
        {

            xTimerStart(timer1_handle,portMAX_DELAY);
            xTimerStart(timer2_handle,portMAX_DELAY);
        }
        else if(key == KEY1_PRES)
        {
            xTimerStop(timer1_handle,portMAX_DELAY);
            xTimerStop(timer2_handle,portMAX_DELAY);
        }
        vTaskDelay(10);
    }
}

/**
 * @brief       Timer1超时回调函数
 * @param       xTimer : 传入参数(未用到)
 * @retval      无
 */
//timer1的超时回调函数
void timer1_callback(TimerHandle_t pxTimer)
{
    static uint32_t timer = 0;
    printf("timer1的运行次数：%d\r\n",++timer);
}

/**
 * @brief       Timer2超时回调函数
 * @param       xTimer : 传入参数(未用到)
 * @retval      无
 */
void timer2_callback(TimerHandle_t pxTimer)
{
     static uint32_t timer = 0;
     printf("timer2的运行次数：%d\r\n",++timer);
}