μC/OS-Ⅱ源码学习(7)---软件定时器

快速回顾

μC/OS-Ⅱ中的多任务

μC/OS-Ⅱ源码学习(1)---多任务系统的实现

μC/OS-Ⅱ源码学习(2)---多任务系统的实现(下)

μC/OS-Ⅱ源码学习(3)---事件模型

μC/OS-Ⅱ源码学习(4)---信号量

μC/OS-Ⅱ源码学习(5)---消息队列

μC/OS-Ⅱ源码学习(6)---事件标志组

        本文进一步解析μC/OS-Ⅱ中，软件定时器的函数源码。

μC/OSⅡ中的定时器系统

        软件定时器并不属于事件系统，是一类特殊的模型，有自己独特的执行逻辑。更具体来说，除了手动创建、启动和销毁，软件定时器的其它生命周期过程无需用户操作，更不与其它任务相关联，它和定时器任务共同构成了软件定时器系统。

        在定时器系统中，最重要的就是如何检查定时器的到期，对于一个同步系统来说，基本只能使用“轮询”的方式，即定期检查，这种方式存在两个关键问题：

①如何把控轮询间隔，首先轮询间隔必须是固定（否则步长不定，时间精度也就无从谈起），而且间隔不能太长，否则定时器的时间精度就下降了。也不能太短，这样太消耗资源；

②二是当定时器很多时，遍历的时间就会线性增加，如何设计结构提高遍历效率。

        对于问题①，比较好解决，可以选一个稳定且周期性的中断作为轮询出发点（比如STM32里的滴答中断），并根据用户需求进行间隔时长的配置。

        对于问题②，为了提高轮询效率，μC/OSⅡ使用“车轮式”（Wheel）的查询结构，将时间线周期性地均匀缠绕在“车轮”上，好比钟表走时一样，每一根车辐都对应一个时间刻度，进而可以将不同的定时器通过到期时间归属到对应的时刻上，每一时刻只需盘点该时刻下的定时器，可以减少对大量定时器的遍历，提高查询效率。这种算法本质上还是用空间换取时间。

相关结构和类型

        和软件定时器相关的变量如下：

//ucos_ii.h
OS_EXT  INT16U        OSTmrFree;                /* 剩余可用的空白定时器 */
OS_EXT  INT16U        OSTmrUsed;                /* 已使用的定时器数量 */
OS_EXT  INT32U        OSTmrTime;                /* 当前时间 */

OS_EXT  OS_EVENT     *OSTmrSem;                 /* 操作定时器的权限 */
OS_EXT  OS_EVENT     *OSTmrSemSignal;           /* 当定时器更新(到期)时，用于提醒定时器任务运行的信号量 */

OS_EXT  OS_TMR        OSTmrTbl[OS_TMR_CFG_MAX];   /* 软件定时器数组 */
OS_EXT  OS_TMR       *OSTmrFreeList;              /* 空白软件定时器链表 */
OS_EXT  OS_STK        OSTmrTaskStk[OS_TASK_TMR_STK_SIZE];    //软件定时器堆栈大小

OS_EXT  OS_TMR_WHEEL  OSTmrWheelTbl[OS_TMR_CFG_WHEEL_SIZE];   //时间车轮数组，每一个成员代表一个时间刻度

        OS_TMR_CFG_MAX表示定时器的最大数量，OS_TMR_CFG_WHEEL_SIZE表示时间车轮的车辐数，也即时间刻度数，下文中的“车辐”和“刻度”表示一个意思。

        两个信号量，OSTmrSem是获取定时器操作权限的信号量，OSTmrSemSignal是滴答中断用来提醒定时器任务执行的信号量。

        这里面比较重要的类型就是定时器OS_TMR和时间车轮OS_TMR_WHEEL：

OS_TMR

        与任务、事件类似，定时器也是以链表的形式进行遍历检索的（除了存储定时器的原始数组），且是双向链表的形式，方便在链表中进行插入和删除元素。

//ucos_ii.h
typedef  struct  os_tmr {
    INT8U            OSTmrType;             /* 初始化后被设置位OS_TMR_TYPE(其它类型无效) */
    OS_TMR_CALLBACK  OSTmrCallback;         /* 定时器回调函数 */
    void            *OSTmrCallbackArg;      /* 需要传给回调函数的参数 */
    void            *OSTmrNext;             /* 和OSTmrPrev共同构成双向链表指针 */
    void            *OSTmrPrev;
    INT32U           OSTmrMatch;            /* 到期时间，即当OSTmrTime=OSTmrMatch时定时器到期 */
    INT32U           OSTmrDly;              /* 开启定时器前的延时 */
    INT32U           OSTmrPeriod;           /* 定时器周期 */
#if OS_TMR_CFG_NAME_EN > 0u
    INT8U           *OSTmrName;             /* 定时器名称 */
#endif
    INT8U            OSTmrOpt;              /* 选项(如OS_TMR_OPT_xxx) */
    INT8U            OSTmrState;            /* 定时器状态，有四种 */
} OS_TMR;

        里面有两个成员可以进一步解析，一个是选项OSTmrOpt：

//ucos_ii.h
#define  OS_TMR_OPT_NONE              0u  /* 无选项 */

#define  OS_TMR_OPT_ONE_SHOT          1u  /* 单次定时器，不会自动重启 */
#define  OS_TMR_OPT_PERIODIC          2u  /* 周期性定时器，到期后自动重启 */

#define  OS_TMR_OPT_CALLBACK          3u  /* OSTmrStop() option to call 'callback' w/