FreeRTOS 软定时器实现

最新推荐文章于 2025-06-16 17:26:32 发布

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#嵌入式 #管理 #链表

本文详细介绍了FreeRTOS软定时器的实现原理和使用方法，包括配置定时器服务任务、创建、启动、停止和修改定时器，以及定时器的数据结构如定时器控制块、管理链表和命令队列。在使用软定时器时，应注意避免在中断服务程序中执行可能导致阻塞的操作，以确保定时器的及时执行。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

@(嵌入式)

FreeRtos

简述

考虑平台硬件定时器个数限制的， FreeRTOS 通过一个 Daemon 任务（启动调度器时自动创建）管理软定时器，满足用户定时需求. Daemon 任务会在其执行期间检查用户启动的时间周期溢出的定时器，并调用其回调函数。

对于硬件定时器的中断服务程序，我们知道不应该在里面执行复杂，可能导致阻塞的工作，相应的，虽然软定时器实际是在定时Daemon 任务中执行，但是阻塞的话会导致其他定时器调用被延时，所以实际使用也应该避免。

软定时器是通过一个任务来辅助实现，该功能时刻裁剪的，只有设置 FreeRTOSConfig.h 中configUSE_TIMERS == 1 将相关代码编译进来, 才能正常使用相关功能。

分析的源码版本是 v9.0.0

使用定时器

开始先介绍下如何在自己的工程中使用 FreeRTOS 的软件定时器。

配置定时器服务任务

程序中需要使用到软件定时器，需要先在 FreeRTOSConfig.h 中正确配置如下宏：
* configUSE_TIMERS
是否编译定时器相关代码，如需要使用定时器，设置为 1
* configTIMER_TASK_PRIORITY
设置定时器Daemon 任务优先级，如果优先级太低，可能导致定时器无法及时执行
* configTIMER_QUEUE_LENGTH
设置定时器Daemon 任务的命令队列深度，设置定时器都是通过发送消息到该队列实现的。
* configTIMER_TASK_STACK_DEPTH
设置定时器Daemon 任务的栈大小

创建启动停止定时器

如下示例代码所示

TimerHandle_t xTimerUser; // 定义句柄

// 定时器回调函数格式
void vTimerCallback( TimerHandle_t xTimer )
{
    // do something no block
    // 获取溢出次数
    static uin32_t ulCount = ( uint32_t ) pvTimerGetTimerID( xTimer );
    // 累积溢出次数
    ++ulCount; 
    // 更新溢出次数
    vTimerSetTimerID( xTimer, ( void * ) ulCount );

    if （ulCount == 10） {
        // 停止定时器
        xTimerStop( xTimer, 0 );
    }
}

void fun()
{
    // 申请定时器， 配置
    xTimerUser = xTimerCreate
                   /*调试用， 系统不用*/
                   ("Timer's name",
                   /*定时溢出周期， 单位是任务节拍数*/
                   100,   
                   /*是否自动重载， 此处设置周期性执行*/
                   pdTRUE,
                   /*记录定时器溢出次数， 初始化零, 用户自己设置*/
                  ( void * ) 0,
                   /*回调函数*/
                  vTimerCallback);

     if( xTimerUser ！= NULL ) {
        // 启动定时器， 0 表示不阻塞
        xTimerStart( xTimerUser, 0 );
    }
}

如上所示，调用函数 xTimerCreate申请，配置定时器，通过 xTimerStart 启动定时器，当定时器计数溢出时，系统回调注册的函数。

定时器可以设置为一次性 One-shot 或者自动重载 Auto-reload 两种，第一种溢出后停止定时器，第二种溢出后会再次启动定时器。

定时器重复

修改定时器

在申请定时器的时候设置的定时器周期，可以通过函数 xTimerChangePeriod 修改，如下示例：

 void vAFunction_2( TimerHandle_t xTimer )
 {
     // 判断定时器是否处于运行状态
     if( xTimerIsTimerActive( xTimer ) != pdFALSE )
     {
         /* xTimer is active, do something. */
     }
     else
     {
         // 处于这个状态的定时器， 可能由于 ： 
         // 1 定时器 create 后没有start
         // 2 一次性定时器执行溢出后

         // 修改定时器周期
         if( xTimerChangePeriod( xTimer, 
                /*修改定时周期*/
                500 / portTICK_PERIOD_MS, 
            /*允许阻塞最大时间 100 ticks*/
            100 ) == pdPASS )
         {
             // update fail
             // 阻塞 100 tick 仍然无法发送命令