系統(tǒng)節(jié)拍與軟件定時器-嵌入式微系統(tǒng)連載之八

　　系統(tǒng)節(jié)拍是非常重要的一個設(shè)備，在早期的MCU51和ARM7芯片中，沒有專門的系統(tǒng)節(jié)拍，往往由一路硬件定時器來實(shí)現(xiàn)其功能，到了Cortex系列，ARM提供了Systick硬件定時器專門用于系統(tǒng)節(jié)拍，可見現(xiàn)在的編程對系統(tǒng)節(jié)拍的依賴性。

　　系統(tǒng)節(jié)拍的概念比較早的出現(xiàn)在OS中，產(chǎn)生固定間隔的重復(fù)中斷，用于任務(wù)的超時等待或者任務(wù)延時多少個節(jié)拍周期用。在前后臺系統(tǒng)中，也引入了系統(tǒng)節(jié)拍，比如msOS-Mcu51版本很早就引入了系統(tǒng)節(jié)拍，實(shí)現(xiàn)按鍵掃描、虛擬定時器等功能。此外還有一種基于時間片編程的架構(gòu)，直接采用系統(tǒng)節(jié)拍來處理一些對時間精度要求比較高的需求。常用時間間隔是5mS或者10mS，也就是說每秒鐘200次或者100次節(jié)拍。隨著處理器速度的提高，尤其是在一些控制要求高的地方，可以采用1mS，msOS甚至采用了0.1mS的高頻率系統(tǒng)節(jié)拍。這個具體的時間間隔跟項(xiàng)目需求有關(guān)，可以根據(jù)自己的項(xiàng)目靈活配置，但在滿足需求的情況下，不建議設(shè)置的太高，否則影響處理器效率。

　　msOS中的很多設(shè)備，都需要基于系統(tǒng)節(jié)拍來運(yùn)行，比如按鍵、軟件定時器。這些設(shè)備不需要太高的系統(tǒng)時鐘，按鍵只需要每秒鐘100次，軟件定時器需要每秒鐘1000次節(jié)拍，但msOS因?yàn)槊嫦驎r間精度要求比較高的行業(yè)，所以默認(rèn)的系統(tǒng)節(jié)拍時間間隔設(shè)置的很短，達(dá)到0.1ms，也就是說一秒鐘一萬次節(jié)拍。所以需要對系統(tǒng)節(jié)拍進(jìn)行分頻處理，但因?yàn)橄到y(tǒng)節(jié)拍真實(shí)的間隔是0.1ms，以STM32工作在72MHz為例，這么短的時間最多只能執(zhí)行7200個CPU指令，為了防止各個低速設(shè)備都擠在同一個系統(tǒng)節(jié)拍內(nèi)運(yùn)行，超過7200個指令，所以在分頻的時候，不要把所有的設(shè)備都放在同一個節(jié)拍里面，需要把各個設(shè)備分散到各個節(jié)拍中運(yùn)行。

　　Device_systick.c是系統(tǒng)節(jié)拍設(shè)備，它除了分散節(jié)拍直接調(diào)用固定的運(yùn)行在其上的設(shè)備外，還提供了注冊機(jī)制給上層應(yīng)用程序提供系統(tǒng)節(jié)拍，具體如下：

　　定時器是一個項(xiàng)目中經(jīng)常用到的設(shè)備，比如動畫設(shè)計(jì)、鬧鐘、定時工作、超時處理等。然而一個處理器往往自帶的硬件定時器是非常有限的，并且功能也比較有限，不能靈活應(yīng)用，所以需要通過系統(tǒng)節(jié)拍虛擬出多路軟件定時器。

　　軟件定時器主要定時器服務(wù)、啟動、停止三個函數(shù)組成，默認(rèn)支持8個軟件定時器，以下面代碼為例加以說明。

　　FunctionCallback為定時器超時后的回調(diào)執(zhí)行函數(shù)，是軟件定時器初始化的第三個參數(shù)，超時時間到就執(zhí)行這個函數(shù)，第二個參數(shù)1000為超時的時間，單位是軟件定時器的系統(tǒng)時鐘，msOS采用的是1mS，1000也就是一秒鐘。第一個參數(shù)為回調(diào)函數(shù)執(zhí)行的位置，TimerMessageHandle表示在業(yè)務(wù)邏輯中執(zhí)行，適合處理代碼量大的，處理時間長的函數(shù)。TimerSystickHandle表示在系統(tǒng)節(jié)拍中直接處理，系統(tǒng)節(jié)拍內(nèi)一般適合代碼量少的，處理時間短的函數(shù)。軟件定時器功能非常有用，它的結(jié)構(gòu)也非常簡單，用戶看懂之后可以任意擴(kuò)展其功能完成自己特殊的用途。