单片机，FreeRtos操作系统软件定时器(Software Timer)原理及其应用！！！

前言：本文参考，韦东山开发文档，连接放在最后

基本概念理解

软件定时器 (Software Timer)，类似于闹钟，当规定的时间到来时，提醒你，去完成某件事情，闹钟提醒我们的事情，可以是每天重复性的任务，也可以是只执行一次的任务。将功能带入到软件定时器，得到定义，软件定时器（Software Timer）是一个定时机制，允许任务或函数在特定时间间隔后被执行。软件定时器的核心功能是延时和周期性执行任务。

需要注意的是，软件定时器 （Software Timer）是依靠FreeRtos操作系统的，系统滴答中断（Tick Interrupt）来运行的，这里系统滴答中断提供的是软件定时器（Software Timer）判断时间的标准。

同样的软件定时器（Software Timer）因为功能不同也被分为 一次性定时器 和周期性定时器概念如下所示。

一次性定时器：当达到设定时间时触发一次并停止

周期性定时器：当达到设定时间周期间隔，就会重复触发，知道手动停止定时器

在概念中最重要的一点是，因为FreeRtos是操作系统(RTOS)，要求任务的并发性，并发性也就是任务的同时执行是通过中断函数来切换的，这里也就是通过系统滴答中断（Tick Interrupt）的中断函数来切换的，这个函数中不能放入执行时间不确定的程序，回影响系统切换任务，也就是影响并发性，因此，软件定时器 （Software Timer）的执行函数会系统内核中调用函数，通过函数来读写 RTOS command queue 在系统内核中通过去读队列的数值，来在普通任务上下文调用不同的函数， RTOS守护 任务 (RTOS Damemon Task)在普通任务的上下文执行，从而避免在中断中执行时间不确定的操作。

RTOS守护 任务 (RTOS Damemon Task)的调度和普通任务的调度，没有什么区别，同样需要遵守任务的优先级规则。这里需要注意的是，软件定时器在创建过后，并不会启动，需要调用函数来启动软件定时器。

如果软件定时器在创建之后，没用使用函数调用，这个时候本身的状态是 **冬眠(Dormant)**状态，是不能够正常相应的。

函数原型

软件定时器（Software Timer）的创建也分为动态创建和静态创建，同时创建成功之后，返回控制句柄函数原型如下。

动态创建

TimerHandle_t xTimerCreate( const char * const pcTimerName,const TickType_t xTimerPeriodInTicks,const UBaseType_t uxAutoReload,void * const pvTimerID,TimerCallbackFunction_t pxCallbackFunction );

静态创建

TimerHandle_t xTimerCreate( const char * const pcTimerName,const TickType_t xTimerPeriodInTicks,const UBaseType_t uxAutoReload,void * const pvTimerID,TimerCallbackFunction_t pxCallbackFunction,StaticTimer_t *pxTimerBuffer );

|---------------------------------------------|--------------------------------|
| const char * const pcTimerName | 填定时器的名字 |
| TickType_t xTimerPeriodInTicks, | 填软件定时器执行周期，以Tick为单位 |
| UBaseType_t uxAutoReload, | pdTRUE代表为周期性定时器 pdFALSE 一次性定时器 |
| void * pvTimerID | 回调函数可以使用此参数, 比如分辨是哪个定时器 |
| TimerCallbackFunction_t pxCallbackFunction, | 填软件定时器执行函数 |
| StaticTimer_t *pxTimerBuffer | 回调函数可以使用此参数, 比如分辨是哪个定时器 |

创建软件定时器

static TimerHandle_t g_TimerSound;
void GameSoundTimer_Func(void)
{
}
g_TimerSound = xTimerCreate("GameSound",200,pdFALSE,NULL,GameSoundTimer_Func);

首先需要声明一个句柄，然后声明或者找到，软件定时器的执行函数，选择软件定时器为周期性定时器或者一次性定时器，这里200个Tick可以看成200ms，来对待，还有给软件定时器七一给名字，基本上创建函数需要填写的参数就这么多。

启动/停止软件定时器

启动软件定时器 （Software Timer）就是将他的状态改变为 运行态 (Running、Active)，而停止软件定时器 （Software Timer）就是对应的将状态改为 **冬眠(**Dormant) ，在这个状态软件定时器不能运行。

启动软件定时器

BaseType_t xTimerStart( TimerHandle_t xTimer, TickType_t xTicksToWait );
BaseType_t xTimerStartFromISR( TimerHandle_t xTimer,BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken );

这个参数分为在普通任务上下文使用，和在中断任务上下文使用，参数有一位不同，具体参数填写见下表格。

|---------------------------------------|----------------------------------------------------------------|
| TimerHandle_t xTimer | 填写作用定时器的句柄 |
| TickType_t xTicksToWait | 如果 command queue队列已满等待的时间 |
| BaseType_t*pxHigherPriorityTaskWoken | pdFALSE当前没有更高优先级的任务需要运行。 pdTrue 有更高优先级的任务在ISR结束时需要切换任务 |

当调用启动函数的时候，软件定时器状态会从冬眠( Dormant)转变为 运行态(Running、Active)，从而去运行任务。

停止软件定时器

调用停止函数会使，软件定时器 （Software Timer）从 运行态 (Running、Active)停止转变为**冬眠(**Dormant)状态，从而停止定时器的功能。

BaseType_t xTimerStop( TimerHandle_t xTimer, TickType_t xTicksToWait );
BaseType_t xTimerStopFromISR( TimerHandle_t xTimer, BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken );

|---------------------------------------|----------------------------------------------------------------|
| TimerHandle_t xTimer | 填写作用定时器的句柄 |
| TickType_t xTicksToWait | 如果 command queue队列已满等待的时间 |
| BaseType_t*pxHigherPriorityTaskWoken | pdFALSE当前没有更高优先级的任务需要运行。 pdTrue 有更高优先级的任务在ISR结束时需要切换任务 |

static TimerHandle_t g_TimerSound;

void GameSoundTimer_Func(void)
{
}

g_TimerSound = xTimerCreate("GameSound",200,pdFALSE,NULL,GameSoundTimer_Func);

xTimerStart( g_TimerSound, 0);//开启软件定时器，如果阻塞就不等待

xTimerStop( g_TimerSound, 0);//关闭软件定时器，如果 command queue 队列阻塞不等待

改变软件定时器周期

这里软件定时器在创建的时候，需要声明定时器周期，如果在后续-程序中，需要改变软件定时器的周期可以通过这个函数来改变周期，也就是执行时间，同时这里需要注意的是，这个函数也可以让软件定时器从冬眠( Dormant)转变为 运行态(Running、Active)。

当在软件定时器工作时调用，假设此时时间为tX，调用修改新的周期时间为y，那么软件定时器调用函数去响应的时间就是，tX+y，调用函数之前的时间不会计入新的软件定时器周期内。

函数原型

BaseType_t xTimerChangePeriod( TimerHandle_t xTimer,TickType_t xNewPeriod,TickType_t xTicksToWait );

|-------------------------|----------------------|
| TimerHandle_t xTimer | 填写改变定时器周期的句柄 |
| TickType_t xNewPeriod | 填写新的定时器周期 |
| TickType_t xTicksToWait | 等待 command queue超时时间 |

static TimerHandle_t g_TimerSound;

void GameSoundTimer_Func(void)
{
}

g_TimerSound = xTimerCreate("GameSound",200,pdFALSE,NULL,GameSoundTimer_Func);

xTimerChangePeriod(g_TimerSound,400,0);//更改定时器周期为400

xTimerStart( g_TimerSound, 0);//开启软件定时器，如果阻塞就不等待

xTimerStop( g_TimerSound, 0);//关闭软件定时器，如果 command queue 队列阻塞不等待

软件定时器复位函数

当在软件定时器工作时调用，假设此时时间为tX，周期时间为n，那么软件定时器调用函数去响应的时间就是 tX+n， 这个函数也可以让软件定时器从冬眠( Dormant)转变为 运行态(Running、Active)。

函数原型

BaseType_t xTimerReset( TimerHandle_t xTimer, TickType_t xTicksToWait );

|-------------------------|----------------------|
| TimerHandle_t xTimer | 填写改变定时器周期的句柄 |
| TickType_t xTicksToWait | 等待 command queue超时时间 |

static TimerHandle_t g_TimerSound;

void GameSoundTimer_Func(void)
{
}

g_TimerSound = xTimerCreate("GameSound",200,pdFALSE,NULL,GameSoundTimer_Func);

xTimerChangePeriod(g_TimerSound,400,0);//更改定时器周期为400
xTimerReset( g_TimerSound,0 );//复位软件定时器，等待时间为0

xTimerStart( g_TimerSound, 0);//开启软件定时器，如果阻塞就不等待

xTimerStop( g_TimerSound, 0);//关闭软件定时器，如果 command queue 队列阻塞不等待

程序实现调用

static TimerHandle_t g_TimerSound;

void GameSoundTimer_Func(TimerHandle_t xTimer)
{
	PassiveBuzzer_Control(0);

}

int Buzzer_Init(void)
{
	//初始化蜂鸣器
  PassiveBuzzer_Init();
	//创建软件定时器
	g_TimerSound = xTimerCreate("GameSound",200,pdFALSE,NULL,GameSoundTimer_Func);	
}
void Buzzer_buzz(int freq ,int time_ms)
{
	PassiveBuzzer_Set_Freq_Duty(freq, 50);
	//启动软件定时器停止声音
	xTimerChangePeriod(g_TimerSound,time_ms,0);	
}

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