FreeRTOS软件定时器
软件定时器就是"闹钟"，你可以设置闹钟，
用软件定时器的话USE_TIMER要设置为1
- 在30分钟后让你起床工作
- 每隔1小时让你例行检查机器运行情况
软件定时器也可以完成两类事情：
- 在"未来"某个时间点，运行函数
- 周期性地运行函数
日常生活中我们可以定无数个"闹钟"，这无数的"闹钟"要基于一个真实的闹钟。
在FreeRTOS里，我们也可以设置无数个"软件定时器"，它们都是基于系统滴答中断(Tick Interrupt)。
本章涉及如下内容：
- 软件定时器的特性
- Daemon Task
- 定时器命令队列
- 一次性定时器、周期性定时器的差别
- 怎么操作定时器：创建、启动、复位、修改周期
16.2.2 守护任务的调度（就是定时管理任务，用来唤醒其他任务的任务）
守护任务的调度，跟普通的任务并无差别。当守护任务是当前优先级最高的就绪态任务时，它就可以运行。它的工作有两类：
- 处理命令：从命令队列里取出命令、处理
- 执行定时器的回调函数
能否及时处理定时器的命令、能否及时执行定时器的回调函数，严重依赖于守护任务的优先级。下面使用2个例子来演示。
例子1：守护任务的优先性级较低
- t1：Task1处于运行态，守护任务处于阻塞态。 守护任务在这两种情况下会退出阻塞态切换为就绪态：命令队列中有数据、某个定时器超时了。 至于守护任务能否马上执行，取决于它的优先级。
- t2：Task1调用 xTimerStart() 要注意的是，xTimerStart() 只是把"start timer"的命令发给"定时器命令队列"，使得守护任务退出阻塞态。 在本例中，Task1的优先级高于守护任务，所以守护任务无法抢占Task1。
- t3：Task1执行完 xTimerStart() 但是定时器的启动工作由守护任务来实现，所以*xTimerStart()*返回并不表示定时器已经被启动了。
- t4：Task1由于某些原因进入阻塞态，现在轮到守护任务运行。 守护任务从队列中取出"start timer"命令，启动定时器。
- t5：守护任务处理完队列中所有的命令，再次进入阻塞态。Idel任务时优先级最高的就绪态任务，它执行。
- 注意：假设定时器在后续某个时刻tX超时了，超时时间是"tX-t2"，而非"tX-t4"，从 xTimerStart() 函数被调用时算起。
例子2：守护任务的优先性级较高
-
t1：Task1处于运行态，守护任务处于阻塞态。 守护任务在这两种情况下会退出阻塞态切换为就绪态：命令队列中有数据、某个定时器超时了。 至于守护任务能否马上执行，取决于它的优先级。
-
t2：Task1调用xTimerStart() 要注意的是，*xTimerStart()只是把"start timer"的命令发给"定时器命令队列"，使得守护任务退出阻塞态。 在本例中，守护任务的优先级高于Task1，所以守护任务抢占Task1，守护任务开始处理命令队列。 Task1在执行xTimerStart()*的过程中被抢占，这时它无法完成此函数。
-
t3：守护任务处理完命令队列中所有的命令，再次进入阻塞态。 此时Task1是优先级最高的就绪态任务，它开始执行。
-
t4：Task1之前被守护任务抢占，对*xTimerStart()*的调用尚未返回。现在开始继续运行次函数、返回。
-
t5：Task1由于某些原因进入阻塞态，进入阻塞态。Idel任务时优先级最高的就绪态任务，它执行。
注意，定时器的超时时间是基于调用 xTimerStart() 的时刻tX，而不是基于守护任务处理命令的时刻tY。假设超时时间是10个Tick，超时时间是"tX+10"，而非"tY+10"。
16.2.3 回调函数
定时器的回调函数的原型如下：
void ATimerCallback( TimerHandle_t xTimer );
定时器的回调函数是在守护任务中被调用的，守护任务不是专为某个定时器服务的，它还要处理其他定时器。
所以，定时器的回调函数不要影响其他人：
- 回调函数要尽快实行，不能进入阻塞状态
- 不要调用会导致阻塞的API函数，比如 vTaskDelay()
- 可以调用 xQueueReceive() 之类的函数，但是超时时间要设为0：即刻返回，不可阻塞
16.3 软件定时器的函数
根据定时器的状态转换图，就可以知道所涉及的函数：
16.3.1 创建
要使用定时器，需要先创建它，得到它的句柄。
有两种方法创建定时器：动态分配内存、静态分配内存。函数原型如下：
/* 使用动态分配内存的方法创建定时器* pcTimerName:定时器名字, 用处不大, 尽在调试时用到* xTimerPeriodInTicks: 周期, 以Tick为单位* uxAutoReload: 类型, pdTRUE表示自动加载, pdFALSE表示一次性* pvTimerID: 回调函数可以使用此参数, 比如分辨是哪个定时器* pxCallbackFunction: 回调函数* 返回值: 成功则返回TimerHandle_t, 否则返回NULL*/
TimerHandle_t xTimerCreate( const char * const pcTimerName, const TickType_t xTimerPeriodInTicks,const UBaseType_t uxAutoReload,void * const pvTimerID,TimerCallbackFunction_t pxCallbackFunction );/* 使用静态分配内存的方法创建定时器* pcTimerName:定时器名字, 用处不大, 尽在调试时用到* xTimerPeriodInTicks: 周期, 以Tick为单位
（不直观可以用pdMS_TO_TICKS()函数可以把毫秒转换为TICK）* uxAutoReload: 类型, pdTRUE表示自动加载, pdFALSE表示一次性* pvTimerID: 回调函数可以使用此参数, 比如分辨是哪个定时器* pxCallbackFunction: 回调函数* pxTimerBuffer: 传入一个StaticTimer_t结构体, 将在上面构造定时器* 返回值: 成功则返回TimerHandle_t, 否则返回NULL*/
TimerHandle_t xTimerCreateStatic(const char * const pcTimerName,TickType_t xTimerPeriodInTicks,UBaseType_t uxAutoReload,void * pvTimerID,TimerCallbackFunction_t pxCallbackFunction,StaticTimer_t *pxTimerBuffer );
回调函数的类型是：
void ATimerCallback( TimerHandle_t xTimer );typedef void (* TimerCallbackFunction_t)( TimerHandle_t xTimer );
16.3.2 删除
动态分配的定时器，不再需要时可以删除掉以回收内存。删除函数原型如下：
/* 删除定时器* xTimer: 要删除哪个定时器* xTicksToWait: 超时时间* 返回值: pdFAIL表示"删除命令"在xTicksToWait个Tick内无法写入队列* pdPASS表示成功
*/
BaseType_t xTimerDelete( TimerHandle_t xTimer, TickType_t xTicksToWait );
定时器的很多API函数，都是通过发送"命令"到命令队列，由守护任务来实现。
如果队列满了，"命令"就无法即刻写入队列。我们可以指定一个超时时间 xTicksToWait ，等待一会。
16.3.3 启动/停止
启动定时器就是设置它的状态为运行态(Running、Active)。
停止定时器就是设置它的状态为冬眠(Dormant)，让它不能运行。
涉及的函数原型如下：
/* 启动定时器* xTimer: 哪个定时器* xTicksToWait: 超时时间* 返回值: pdFAIL表示"启动命令"在xTicksToWait个Tick内无法写入队列* pdPASS表示成功*/
BaseType_t xTimerStart( TimerHandle_t xTimer, TickType_t xTicksToWait );/* 启动定时器(ISR版本)* xTimer: 哪个定时器* pxHigherPriorityTaskWoken: 向队列发出命令使得守护任务被唤醒,* 如果守护任务的优先级比当前任务的高,* 则"*pxHigherPriorityTaskWoken = pdTRUE",* 表示需要进行任务调度* 返回值: pdFAIL表示"启动命令"无法写入队列* pdPASS表示成功*/
BaseType_t xTimerStartFromISR( TimerHandle_t xTimer,BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken );/* 停止定时器* xTimer: 哪个定时器* xTicksToWait: 超时时间* 返回值: pdFAIL表示"停止命令"在xTicksToWait个Tick内无法写入队列* pdPASS表示成功*/
BaseType_t xTimerStop( TimerHandle_t xTimer, TickType_t xTicksToWait );/* 停止定时器(ISR版本)* xTimer: 哪个定时器* pxHigherPriorityTaskWoken: 向队列发出命令使得守护任务被唤醒,* 如果守护任务的优先级比当前任务的高,* 则"*pxHigherPriorityTaskWoken = pdTRUE",* 表示需要进行任务调度* 返回值: pdFAIL表示"停止命令"无法写入队列* pdPASS表示成功*/
BaseType_t xTimerStopFromISR( TimerHandle_t xTimer,BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken );
注意，这些函数的 xTicksToWait 表示的是，把命令写入命令队列的超时时间。命令队列可能已经满了，无法马上把命令写入队列里，可以等待一会。
xTicksToWait 不是定时器本身的超时时间，不是定时器本身的"周期"。
创建定时器时，设置了它的周期(period)。xTimerStart() 函数是用来启动定时器。假设调用 xTimerStart() 的时刻是tX，定时器的周期是n，那么在tX+n时刻定时器的回调函数被调用。
如果定时器已经被启动，但是它的函数尚未被执行，再次执行 xTimerStart() 函数相当于执行 xTimerReset() ，重新设定它的启动时间。
还有一个更简单的函数,如果你是在CubeMX里创建的定时器
osTimerStart（任务句柄，定时时间ms）
16.3.4 复位
从定时器的状态转换图可以知道，使用 xTimerReset() 函数可以让定时器的状态从冬眠态转换为运行态，相当于使用 xTimerStart() 函数。
如果定时器已经处于运行态，使用 xTimerReset() 函数就相当于重新确定超时时间。假设调用 xTimerReset() 的时刻是tX，定时器的周期是n，那么tX+n就是重新确定的超时时间。
复位函数的原型如下：
/* 复位定时器* xTimer: 哪个定时器* xTicksToWait: 超时时间* 返回值: pdFAIL表示"复位命令"在xTicksToWait个Tick内无法写入队列* pdPASS表示成功*/
BaseType_t xTimerReset( TimerHandle_t xTimer, TickType_t xTicksToWait );/* 复位定时器(ISR版本)* xTimer: 哪个定时器* pxHigherPriorityTaskWoken: 向队列发出命令使得守护任务被唤醒,* 如果守护任务的优先级比当前任务的高,* 则"*pxHigherPriorityTaskWoken = pdTRUE",* 表示需要进行任务调度* 返回值: pdFAIL表示"停止命令"无法写入队列* pdPASS表示成功*/
BaseType_t xTimerResetFromISR( TimerHandle_t xTimer,BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken );
16.3.5 修改周期
从定时器的状态转换图可以知道，使用 xTimerChangePeriod() 函数，处理能修改它的周期外，还可以让定时器的状态从冬眠态转换为运行态。
修改定时器的周期时，会使用新的周期重新计算它的超时时间。假设调用 xTimerChangePeriod() 函数的时间tX，新的周期是n，则tX+n就是新的超时时间。
相关函数的原型如下：
/* 修改定时器的周期* xTimer: 哪个定时器* xNewPeriod: 新周期* xTicksToWait: 超时时间, 命令写入队列的超时时间 * 返回值: pdFAIL表示"修改周期命令"在xTicksToWait个Tick内无法写入队列* pdPASS表示成功*/
BaseType_t xTimerChangePeriod( TimerHandle_t xTimer,TickType_t xNewPeriod,TickType_t xTicksToWait );/* 修改定时器的周期* xTimer: 哪个定时器* xNewPeriod: 新周期* pxHigherPriorityTaskWoken: 向队列发出命令使得守护任务被唤醒,* 如果守护任务的优先级比当前任务的高,* 则"*pxHigherPriorityTaskWoken = pdTRUE",* 表示需要进行任务调度* 返回值: pdFAIL表示"修改周期命令"在xTicksToWait个Tick内无法写入队列* pdPASS表示成功*/
BaseType_t xTimerChangePeriodFromISR( TimerHandle_t xTimer,TickType_t xNewPeriod,BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken );
16.3.6 定时器ID
定时器的结构体如下，里面有一项 pvTimerID ，它就是定时器ID：
怎么使用定时器ID，完全由程序来决定：
- 可以用来标记定时器，表示自己是什么定时器
- 可以用来保存参数，给回调函数使用
它的初始值在创建定时器时由 xTimerCreate() 这类函数传入，后续可以使用这些函数来操作：
- 更新ID：使用 vTimerSetTimerID() 函数
- 查询ID：查询 pvTimerGetTimerID() 函数
这两个函数不涉及命令队列，它们是直接操作定时器结构体。
函数原型如下：
/* 获得定时器的ID* xTimer: 哪个定时器* 返回值: 定时器的ID*/
void *pvTimerGetTimerID( TimerHandle_t xTimer );/* 设置定时器的ID* xTimer: 哪个定时器* pvNewID: 新ID* 返回值: 无*/
void vTimerSetTimerID( TimerHandle_t xTimer, void *pvNewID );相关文章：
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