RT-Thread学习笔记——时钟管理

最新推荐文章于 2025-04-22 12:37:37 发布

Sanjay_Wu

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分类专栏： RTThread物联网操作系统文章标签： RT-Thread时钟管理

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Sanjay_Wu/article/details/86623981

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本文深入探讨了RT-Thread操作系统中的时钟节拍和软件定时器。时钟节拍作为系统心跳，用于处理各种时间相关事件。介绍了如何定义时钟节拍大小，并展示了STM32中时钟节拍的实现方式。软件定时器分为单次和周期触发，详细讲解了其工作机制、创建、启动、停止和控制方法。通过STM32示例演示了软件定时器的应用，并强调了设计超时回调函数时应注意的问题。

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前言

本文记录RT-Thread的时钟相关知识，包括时钟节拍、RT-Thread定时器工作机制以及定时器的管理方式，在定时器方面有硬件定时器和软件定时器，这里不讲硬件定时器。后面进行实际的操作时采用STM32L475VET6，RTT&正点原子联合出品潘多拉开发板进行实验。

一、时钟节拍

任何操作系统都需要提供一个时钟节拍，以供系统处理所有和时间有关的事件，如线程的延时、线程的时间片轮转调度以及定时器超时等。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，时钟节拍率越快，系统的额外开销就越大，从系统启动开始计数的时钟节拍数称为系统时间。

1、定义时钟节拍大小

RT-Thread 中，时钟节拍的长度可以根据 RT_TICK_PER_SECOND 的定义来调整，RT_TICK_PER_SECOND 在rtconfig.h里面定义，时钟节拍的长度等于 1/RT_TICK_PER_SECOND 秒，如下是1个时钟节拍为1ms：

#define RT_TICK_PER_SECOND 1000	        //定义时钟节拍，为1000时表示1000个tick每 秒，一个tick为1ms

2、时钟节拍的实现方式

时钟节拍由配置为中断触发模式的硬件定时器产生。

在前面讲移植RT-Thread的时候，修改board.c中，有如下函数：

void SysTick_Handler(void)
{
    /* enter interrupt */
    rt_interrupt_enter();

    rt_tick_increase();

    /* leave interrupt */
    rt_interrupt_leave();
}

当中断到来时，将调用一次rt_tick_increase();，而在中断函数中调用 rt_tick_increase() 对全局变量 rt_tick 进行自加，如下代码：

/**
 * This function will notify kernel there is one tick passed. Normally,
 * this function is invoked by clock ISR.
 */
void rt_tick_increase(void)
{
    struct rt_thread *thread;

    /* increase the global tick */
    ++ rt_tick;

    /* 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;

        /* yield */
        rt_thread_yield();
    }

    /* check timer */
    rt_timer_check();
}

可以看到全局变量 rt_tick 在每经过一个时钟节拍时，值就会加 1，rt_tick 的值表示了系统从启动开始总共经过的时钟节拍数，即系统时间。此外，每经过一个时钟节拍时，都会检查当前线程的时间片是否用完，以及是否有定时器超时。

注意：上面的中断中的 rt_timer_check() 用于检查系统硬件定时器链表，如果有定时器超时，将调用相应的超时函数。且所有定时器在定时超时后都会从定时器链表中被移除，而周期性定时器会在它再次启动时被加入定时器链表。

3、获取时钟节拍

在RT-Thread中，全局变量 rt_tick 在每经过一个时钟节拍时，值就会加 1，通过调用 rt_tick_get 会返回当前rt_tick 的值，即可以获取到当前的时钟节拍值。此接口可用于记录系统的运行时间长短，或者测量某任务运行的时间。

/**
 * This function will return current tick from operating system startup
 *
 * @return current tick
 */
rt_tick_t rt_tick_get(void)
{
    /* return the global tick */
    return rt_tick;
}
RTM_EXPORT(rt_tick_get);

rt_tick：当前时钟节拍值。