RTOS之软件定时器

一、软件定时器（Software Timer）

软件定时器是一种由内核提供的纯软件实现的定时任务管理机制，其本质是通过系统时钟节拍（Tick）模拟定时功能，而非依赖硬件定时器。

1.基于系统 Tick

定时器的计时依赖 FreeRTOS 的系统时钟中断（通常由硬件定时器触发），每次 Tick 中断会更新定时器的计数值。

2.定时器服务任务（Daemon Task）

定时器的回调函数在独立的定时器服务任务中执行，该任务由 FreeRTOS 内核自动创建和管理。

3.动态管理

定时器可动态创建、启动、停止或删除，支持单次（One-Shot）和周期（Auto-Reload）两种模式。

4.工作原理

(1)定时器服务任务

该任务通过阻塞去等待定时器队列中的命令（如启动/停止定时器）或等待下一个定时器到期。

(2)定时器队列

用户通过 API发送命令到定时器命令队列，服务任务处理这些命令。

定时器状态（如剩余时间、周期模式）由服务任务维护。

(3)超时处理流程

每次系统 Tick 中断，内核检查定时器列表，更新剩余时间。

当定时器超时，服务任务调用其回调函数。

注意：回调函数在服务任务上下文中运行，需避免阻塞或长时间操作！

5.实际应用

//定时器回调函数
void vTimerCallback(TimerHandle_t xTimer) {
    static int count = 0;
    count++;
    printf("Timer triggered! Count: %d\n", count);
}

// 创建定时器（周期模式，周期1000 Tick）
TimerHandle_t xTimer = xTimerCreate(
    "PeriodicTimer",    // 定时器名称
    1000,              // 周期（Tick数）
    pdTRUE,            // 自动重载（周期性）
    NULL,               // 定时器ID（可传递参数）
    vTimerCallback      // 回调函数
);

// 启动定时器（若在任务中调用，需指定阻塞时间）
if (xTimerStart(xTimer, 0) != pdPASS) {
    // 启动失败处理
}

二、定时器服务任务和定时器

1. 调度器与定时器服务任务的关系

调度器启动时，FreeRTOS 会初始化内核基础设施，包括：

• 空闲任务（Idle Task）：必须存在，用于处理空闲状态。
• 定时器服务任务（即守护任务）：仅在配置启用时自动创建。

// FreeRTOSConfig.h 中需配置：
#define configUSE_TIMERS        1   // 启用软件定时器功能
#define configTIMER_TASK_PRIORITY    (优先级)  // 守护任务优先级
#define configTIMER_QUEUE_LENGTH     (队列长度) // 定时器命令队列大小

2.软件定时器的创建

定时器服务任务 ≠ 用户定时器：

定时器服务任务是内核管理的后台任务，负责处理定时器的超时事件和命令队列。

用户自定义的软件定时器（如通过 xTimerCreate() 创建的定时器）不会自动创建，必须由开发者显式创建并启动。