FreeRTOS 定时器使用

FreeRTOS 定时器使用

实验目的

本实验旨在学习和实现 FreeRTOS 中定时器的基本使用方法，包括定时器的创建、启动以及回调函数的设置。

实验平台

• 硬件: STM32F103C8T6
• 软件: MDK-ARM（Keil uVision）
• 操作系统: Windows 11
• 开发环境: VSCode

实验步骤

1. 创建 FreeRTOS 项目

使用 MDK-ARM 创建一个新的 FreeRTOS 项目，并配置好必要的外设（如 USART2 用于串口通信）。

2. 配置定时器

在 main.c 文件中配置两个定时器：

• Timer1: 每 500ms 触发一次回调函数，周期性执行。
• Timer2: 每 5000ms 触发一次回调函数，单次执行。

3. 编写定时器回调函数

为每个定时器编写回调函数，用于在定时器触发时执行特定任务：

• Timer1_callback: 记录定时器触发次数，并打印当前的系统滴答计数。
• Timer2_callback: 打印当前的系统滴答计数。

4. 初始化定时器

在 InitializeTasks 函数中初始化定时器，并启动它们：

void InitializeTasks(void *pvParameters)
{
    taskENTER_CRITICAL();

    Timer1_Handle = xTimerCreate("Timer1", pdMS_TO_TICKS(500), pdTRUE, NULL, Timer1_callback);
    if (Timer1_Handle != NULL)
    {
        xTimerStart(Timer1_Handle, 0); // 启动定时器1
        printf("Timer1 created and started successfully\r\n");
    }

    Timer2_Handle = xTimerCreate("Timer2", pdMS_TO_TICKS(5000), pdFALSE, NULL, Timer2_callback);
    if (Timer2_Handle != NULL)
    {
        xTimerStart(Timer2_Handle, 0); // 启动定时器2
        printf("Timer2 created and started successfully\r\n");
    }

    xTaskCreate(LED_Task, "LED_Task", configMINIMAL_STACK_SIZE, NULL, 2, &LED_Task_Handle);
    vTaskDelete(InitializeTasks_Handle); // Delete the initialization task after creating other tasks
    taskEXIT_CRITICAL();
}

5. 创建 LED 任务

创建一个 LED 任务，用于每隔 500ms 切换 LED 的状态：

void LED_Task(void *pvParameters)
{
    while (1)
    {
        HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC, GPIO_PIN_13); // 切换LED状态
        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(500));         // 延时500毫秒
    }
}

6. 启动 FreeRTOS 调度器

在 main 函数中启动 FreeRTOS 调度器：

int main(void)
{
    /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    MX_GPIO_Init();
    MX_USART2_UART_Init();

    /* Infinite loop */
    printf("FreeRTOS STM32F1xx Example\r\n");
    xTaskCreate(InitializeTasks, "init_Task", configMINIMAL_STACK_SIZE, NULL, 1, &InitializeTasks_Handle);
    vTaskStartScheduler();

    while (1)
    {
        /* USER CODE END WHILE */
    }
}

7. 编译和烧录

使用 MDK-ARM 进行项目编译，并将生成的 .hex 文件烧录到 STM32F103C8T6 开发板上。

8. 观察输出

通过串口监视器观察输出结果，验证定时器是否按预期工作。

实验结果

根据串口监视器的输出，实验结果如下：

FreeRTOS STM32F1xx Example
Timer1 created and started successfully
Timer2 created and started successfully
Timer1 callback executed  1 times, Current tick count: 500
Timer1 callback executed  2 times, Current tick count: 1000
Timer1 callback executed  3 times, Current tick count: 1500
Timer1 callback executed  4 times, Current tick count: 2000
Timer1 callback executed  5 times, Current tick count: 2500
Timer1 callback executed  6 times, Current tick count: 3000
Timer1 callback executed  7 times, Current tick count: 3500
Timer1 callback executed  8 times, Current tick count: 4000
Timer1 callback executed  9 times, Current tick count: 4500
Timer1 callback executed  10 times, Current tick count: 5000
Timer2 callback executed, current tick count: 5005
Timer1 callback executed  11 times, Current tick count: 5500
Timer1 callback executed  12 times, Current tick count: 6000
Timer1 callback executed  13 times, Current tick count: 6500
Timer1 callback executed  14 times, Current tick count: 7000
Timer1 callback executed  15 times, Current tick count: 7500
Timer1 callback executed  16 times, Current tick count: 8000
Timer1 callback executed  17 times, Current tick count: 8500
Timer1 callback executed  18 times, Current tick count: 9000
Timer1 callback executed  19 times, Current tick count: 9500
Timer1 callback executed  20 times, Current tick count: 10000
Timer1 callback executed  21 times, Current tick count: 10500

结论

从实验结果可以看出，两个定时器均按预期工作：

• Timer1: 每 500ms 触发一次回调函数，周期性执行。
• Timer2: 每 5000ms 触发一次回调函数，单次执行。

LED 任务也按预期工作，每隔 500ms 切换一次 LED 的状态。

总结

通过本次实验，成功掌握了 FreeRTOS 中定时器的基本使用方法，包括定时器的创建、启动以及回调函数的设置。这为进一步学习和使用 FreeRTOS 提供了坚实的基础。