Rt-thread源码剖析(2)——时钟与定时器

原创

于 2025-03-02 11:30:00 发布 · 809 阅读

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#单片机 #嵌入式硬件

前言

时钟是所有系统工作的心脏，单片机有自己的主频，每一步逻辑算术运算都发生在时钟信号的翻转时刻；RTOS自然也有自己的时钟系统，本文着眼于RTT的系统时钟以及定时器两个方向对RTT的内核进行阐述

系统时钟

RTOS的时钟是线程运行的最小时间片，也是系统调度发生的最小单位，接下来我们依次来看OS tick从哪来，怎么起作用

系统时钟的源头

在rtt_port.c内，MCU厂商会在此通过自己的硬件时钟（mchtimer）设置一个周期性的中断，在这个硬件中断中，调用 rt_tick_increase()接口，实现tick的自增

需要注意的是，RT_TICK_PER_SECOND是定义在rtconfig.h中的一个常量，因此，在这个硬件中断中，你需要根据自身MCU的主频来设置相应的中断触发间隔。

时钟增长做了什么

在硬件时钟的中断中，除了将下一次中断触发的时间设置成一个预期的时间点，其他只调用了rt_tick_increase();我们看一下他做了什么

void rt_tick_increase(void)
{
    struct rt_thread *thread;
    rt_base_t level;

    RT_OBJECT_HOOK_CALL(rt_tick_hook, ());

    level = rt_hw_interrupt_disable();

    /* increase the global tick */
#ifdef RT_USING_SMP
    rt_cpu_self()->tick ++;
#else
    ++ rt_tick;
#endif /* RT_USING_SMP */

    /* check time slice */
    thread = rt_thread_self();

    -- thread->remaining_tick;
    if (thread->remaining_tick == 0)
    {
        /* change to initialized tick */
        thread->remaining_tick = thread->init_tick;
        thread->stat |= RT_THREAD_STAT_YIELD;

        rt_hw_interrupt_enable(level);
        rt_schedule();
    }
    else
    {
        rt_hw_interrupt_enable(level);
    }

    /* check timer */
    rt_timer_check();
}

概括来说，当OS tick增长时，会依次进行以下操作：

1.如果你注册了tick hook，那么会自动执行

2.禁用全局中断

3.全局变量rt_tick自增

4.获取当前运行线程的句柄，将其剩余时间减少一个tick

5.如果当前运行线程剩余时间为0，则打开全局中断，进行一次线程调度

6.打开全局中断

7.检查是否有定时器超时

关于线程调度的详细内容，会展其他文章内进行展开，接下来着重讲一下第7点，与定时器有关的内容

定时器

定时器结构体

首先我们来看下timer struct的源码，结构体的成员就是创建时需要传入的参数

struct rt_timer
{
    struct rt_object parent;                            /**< inherit from rt_object */

    rt_list_t        row[RT_TIMER_SKIP_LIST_LEVEL];

    void (*timeout_func)(void *parameter);              /**< timeout function */
    void            *parameter;                         /**< timeout function's parameter */

    rt_tick_t        init_tick;                         /**< timer timeout tick */
    rt_tick_t        timeout_tick;                      /**< timeout tick */
};
typedef struct rt_timer *rt_timer_t;

首先的第一个成员是rt_object parent，该成员就是本系列第一篇文章中提到的内核成员的公共部分，在此不再展开

其次需要传入超时回调函数，回调函数所需的参数以及超时时间

这里展开一下row[RT_TIMER_SKIP_LIST_LEVEL];