單片機裸機實用組件–軟件定時器、時間戳

之前寫過一篇關(guān)于單片機定時器延時計時功能的博客 ，剛工作的時候搞得現(xiàn)在看來還是比較糙的，是時候整一個新的了。

base_timer

單片機裸機適用的定時器小組件,通過一個定時器記錄系統(tǒng)運行時長，為用戶提供一個時間戳信息，當(dāng)然也有軟件定時器功能。

移植教程

將 base_timer.c base_timer.h base_timer_port.c 添加到工程中

打開 base_timer_port.c 文件，自行實現(xiàn)里面的函數(shù), 其中最重要的是 btimer_port_init(uint32_t clock, uint16_t ticks)函數(shù)和 uint32_t btimer_port_get_ticks(void)函數(shù)

/*!* @brief 初始化定時器** @param clock: 定時器時鐘* @param ticks: 定時器每s中斷ticks次** @return 無** @note 移植時需要根據(jù)使用的定時器實現(xiàn)該函數(shù)** @see btimer_port_init(72000000, 1000); ** @date 2019/07/15*/ void btimer_port_init(uint32_t clock, uint16_t ticks) {}/*!* @brief 獲取定時器的tick值** @param 無** @return ticks** @note 移植時需要根據(jù)使用的定時器實現(xiàn)該函數(shù)** @see ** @date 2019/07/15*/ uint32_t btimer_port_get_ticks(void) {return ; }

將 btimer_ticks();函數(shù)添加到定時器中斷服務(wù)函數(shù)中，周期性的執(zhí)行。

使用說明

初始化定時器

void btimer_init(uint32_t clock, uint16_t ticks);

定時器初始化后，系統(tǒng)內(nèi)就存在了一個時基，可以獲取系統(tǒng)從定時器初始化到現(xiàn)在的運行 ticks，通過這個時間戳信息，就可以實現(xiàn)各種各樣的功能了。
需要注意的是，us和ms相關(guān)的函數(shù)都是在調(diào)用 uint64_t btimer_get_ticks(void); 函數(shù)的基礎(chǔ)上使用除法實現(xiàn)的，但是沒有double FPU的單片機對 uint64_t 的除法運算比較耗時，實測STM32F103 72MHz時， 一次uint64_t 需要50us左右

uint64_t btimer_get_ticks(void); uint32_t btimer_get_us(void); uint32_t btimer_get_ms(void); void btimer_delay_ticks(uint32_t ticks); void btimer_delay_us(uint32_t us); void btimer_delay_ms(uint32_t ms);

組件內(nèi)同樣也有實現(xiàn)軟件定時器，在 base_timer.h 中使能

/*! 是否使能軟件定時器 */ #define SOFT_TIMER_ENABLE 1

• 調(diào)用軟件定時器初始化函數(shù)初始化一個軟件定時器

void stimer_init(Stimer_t * stimer, uint16_t ticks, uint8_t count, stimerCallback_t cb);

• 開啟關(guān)閉定時器

void stimer_start(Stimer_t * stimer); void stimer_stop(Stimer_t * stimer);

使用例子

/* 定時器超時回調(diào)函數(shù) */ void stimerLed1Callback(void) {//do something }void stimerLed2Callback(void) {//do something }void stimerLed3Callback(void) {//do something }Stimer_t g_stimerLed1, g_stimerLed2, g_stimerLed3;int main(void) {/* 初始化定時器 定時器時鐘 72MHz 每秒中斷1000次 */btimer_init(72000000, 1000);/* 獲取時間戳 */uint64_t ticks1 = btimer_get_ticks();/* 延時 10000us */btimer_delay_us(10000);/* 獲取時間戳 通過 ticks2 - ticks1 可以獲得 btimer_delay_us(10000); 運行時長 */uint64_t ticks2 = btimer_get_ticks();/* 延時 10ms */btimer_delay_ms(10);stimer_init(&g_stimerLed1, 100, COUNTER_MAX, stimerLed1Callback);stimer_init(&g_stimerLed2, 1000, 1, stimerLed2Callback);stimer_init(&g_stimerLed3, 1000, COUNTER_MAX, stimerLed3Callback);stimer_start(&g_stimerLed1);stimer_start(&g_stimerLed2);stimer_start(&g_stimerLed3);while (1){if(stimer_is_timeout(&g_stimerLed2)){stimer_init(&g_stimerLed2, 1000, 1, stimerLed2Callback);stimer_start(&g_stimerLed2);}} }

base_timer.c

/*!* @file base_timer.c** @brief 系統(tǒng)計時器** @company ** @author 不咸不要錢** @note ** @version V1.2** @Software ** @par URL * ** @date 2019/07/15*/ #include "base_timer.h"/** * @brief 一個時間結(jié)構(gòu)體* @note 內(nèi)部調(diào)用*/ typedef struct{uint32_t ulTickPerMicrosecond; /*!<每us tick計數(shù)值 */uint32_t ulTickPerMillisecond; /*!<每ms tick計數(shù)值 */uint32_t ulTickPerHandler; /*!<每？ticks 定時器中斷一次*/volatile uint64_t ullTicks; /*!<當(dāng)前ticks */uint32_t ulDelayOffSet; /*!<函數(shù)零偏 */ }BaseTimerParame_t;/** 保存定時器參數(shù) */ static BaseTimerParame_t s_tTimer;#if defined(SOFT_TIMER_ENABLE) && (SOFT_TIMER_ENABLE == 1) static void stimer_ticks(void); #endif/*!* @brief 定時器tick自增** @param 無** @return 無** @note 需要在定時器中斷服務(wù)函數(shù)中調(diào)用 btimer_ticks(); ** @see 無** @date 2019/07/15*/ void btimer_ticks(void) {s_tTimer.ullTicks += s_tTimer.ulTickPerHandler;#if defined(SOFT_TIMER_ENABLE) && (SOFT_TIMER_ENABLE == 1)stimer_ticks(); #endif }/*!* @brief 初始化定時器** @param clock: 定時器時鐘 clock要大于等于 1M* @param ticks: 定時器每s中斷ticks次 ** @return 無** @note ** @see btimer_init(72000000, 1000); ** @date 2019/07/15*/ void btimer_init(uint32_t clock, uint16_t ticks) {if(clock < 1000000ul){/* 定時器頻率 小于1MHz 每us tick計數(shù)值 固定為1 注意：定時器頻率過低，使用us相關(guān)函數(shù)時會不準(zhǔn)確 */s_tTimer.ulTickPerMicrosecond = 1;}else{s_tTimer.ulTickPerMicrosecond = clock / 1000000ul;}if(clock < 1000){/* 定時器頻率 小于1KHz 注意：定時器頻率過低 */while(1);}else{s_tTimer.ulTickPerMillisecond = clock / 1000;}s_tTimer.ullTicks = 0;s_tTimer.ulTickPerHandler = clock / ticks;s_tTimer.ulDelayOffSet = 0;btimer_port_init(clock, ticks);/* 去零偏 */uint32_t currentTicks1 = 0, currentTicks2 = 0;for(int i = 0; i < 1000; i++){currentTicks1 = btimer_get_ticks();btimer_delay_us(1);currentTicks2 = btimer_get_ticks();s_tTimer.ulDelayOffSet += (currentTicks2 - currentTicks1 - s_tTimer.ulTickPerMicrosecond);}s_tTimer.ulDelayOffSet = (s_tTimer.ulDelayOffSet + 500)/1000; }/*!* @brief 關(guān)閉定時器** @param 無** @return 無** @note ** @see BaseTimerDeInit(); ** @date 2019/07/15*/ void btimer_deinit(void) {btimer_port_deinit(); }/*!* @brief 獲取當(dāng)前tick值** @param 無** @return 從定時器初始化到當(dāng)前的ticks** @note ** @see ** @date 2019/07/15*/ uint64_t btimer_get_ticks(void) {uint64_t ticks = 0;uint32_t timerValue = 0;do{ticks = s_tTimer.ullTicks;timerValue = btimer_port_get_ticks();}while(ticks != s_tTimer.ullTicks);return ticks + timerValue; }/*!* @brief 獲取當(dāng)前us值** @param 無** @return 從定時器初始化到當(dāng)前的us** @note uint64 除法非常耗時 stm32F1xx 做一次 uint64除法大概需要50us** @see ** @date 2019/07/15*/ uint32_t btimer_get_us(void) {return btimer_get_ticks()/s_tTimer.ulTickPerMicrosecond; }/*!* @brief 獲取當(dāng)前ms值** @param 無** @return 從定時器初始化到當(dāng)前的ms** @note uint64 除法非常耗時 stm32F1xx 做一次 uint64除法大概需要50us** @see ** @date 2019/07/15*/ uint32_t btimer_get_ms(void) {return btimer_get_ticks()/s_tTimer.ulTickPerMillisecond; }/*!* @brief 延時** @param ticks ： 要延時的ticks** @return 無** @note ** @see ** @date 2019/07/15*/ void btimer_delay_ticks(uint32_t ticks) {uint64_t end = btimer_get_ticks() + ticks - s_tTimer.ulDelayOffSet;while(btimer_get_ticks() <= end); }/*!* @brief 延時** @param us ： 要延時的us** @return 無** @note ** @see ** @date 2019/07/15*/ void btimer_delay_us(uint32_t us) {uint64_t end = btimer_get_ticks() + us * s_tTimer.ulTickPerMicrosecond - s_tTimer.ulDelayOffSet;while(btimer_get_ticks() <= end); }/*!* @brief 延時** @param ms ： 要延時的ms** @return 無** @note ** @see ** @date 2019/07/15*/ void btimer_delay_ms(uint32_t ms) {uint64_t end = btimer_get_ticks() + ms * s_tTimer.ulTickPerMillisecond - s_tTimer.ulDelayOffSet;while(btimer_get_ticks() <= end); }#if defined(SOFT_TIMER_ENABLE) && (SOFT_TIMER_ENABLE == 1)/** 指向軟件定時器驅(qū)動鏈表頭節(jié)點 */ static Stimer_t * s_stimer_head = 0;/*!* @brief 軟件定時器節(jié)拍處理** @param 無** @return 無** @note 需要周期性調(diào)用該函數(shù) 軟件定時器ticks均以該周期為單位 ** @see ** @date 2019/07/15*/ static void stimer_ticks(void) {Stimer_t * node = s_stimer_head;while(node){if(node->ucCounter > 0){ if(-- node->ulTicks == 0){if(node->ucCounter != COUNTER_MAX){node->ucCounter--;}node->ulTicks = node->ulPerLoad;node->ucFlag = 1;if(node->stimerCallback != 0){node->stimerCallback((void *)node);}if(node->ucCounter == 0){stimer_stop(node);}}}else{stimer_stop(node);} node = node->ptNextTimer;} } /*!* @brief 軟件定時器初始化** @param stimer：軟件定時器* @param ticks ：軟件定時器定時時間* @param count ：軟件定時器定時次數(shù) 如果為0xFF 則為永久* @param cb ：軟件定時器溢出回調(diào)函數(shù)** @return 無** @note cb 回調(diào)函數(shù)會在 btimer_ticks() 中執(zhí)行，而 btimer_ticks() 一般在中斷服務(wù)函數(shù)中，因此定時器溢出回調(diào)函數(shù)盡量快進快出** @see ** @date 2019/07/15*/ void stimer_init(Stimer_t * stimer, uint16_t ticks, uint8_t count, stimerCallback_t cb) {stimer_port_lock();stimer->ulTicks = ticks;stimer->ulPerLoad = ticks;stimer->ucCounter = count;stimer->ucFlag = 0;stimer->stimerCallback = cb;stimer_port_unlock(); }/*!* @brief 開啟軟件定時器** @param stimer：軟件定時器** @return 無** @note 將軟件定時器添加到鏈表上** @see ** @date 2019/07/15*/ void stimer_start(Stimer_t * stimer) {stimer_port_lock();/* 防止重復(fù) */Stimer_t * node = s_stimer_head;while(node){if(node == stimer){stimer_port_unlock();return;}else{node = node->ptNextTimer;} }stimer->ptNextTimer = s_stimer_head;s_stimer_head = stimer;stimer_port_unlock(); }/*!* @brief 停止軟件定時器** @param stimer：軟件定時器** @return 無** @note 將軟件定時器從定時器鏈表上移除** @see ** @date 2019/07/15*/ void stimer_stop(Stimer_t * stimer) {Stimer_t** curr;for(curr = &s_stimer_head; *curr; ) {Stimer_t* entry = *curr;if (entry == stimer) {stimer_port_lock();*curr = entry->ptNextTimer;stimer_port_unlock();return;} else{curr = &entry->ptNextTimer;} } }/*!* @brief 停止軟件定時器超時** @param stimer：軟件定時器** @return 無** @note 調(diào)用后會自動清除超時標(biāo)志位** @see ** @date 2019/07/15*/ uint8_t stimer_is_timeout(Stimer_t * stimer) {uint8_t flag = stimer->ucFlag;stimer_port_lock();stimer->ucFlag = 0;stimer_port_unlock();return flag; } #endif

base_timer.h

/*!* @file base_timer.h** @brief 系統(tǒng)計時器** @company ** @author 不咸不要錢** @note ** @version V1.2** @Software C99** @par URL * ** @date 2019/07/15*/ #ifndef __BASE_TIMER_H #define __BASE_TIMER_H#ifdef __cplusplus extern "C" { #endif#include <stdint.h>/* 用戶函數(shù) */ void btimer_init(uint32_t clock, uint16_t ticks); void btimer_deinit(void); uint64_t btimer_get_ticks(void); uint32_t btimer_get_us(void); uint32_t btimer_get_ms(void); void btimer_delay_ticks(uint32_t ticks); void btimer_delay_us(uint32_t us); void btimer_delay_ms(uint32_t ms); void btimer_ticks(void);/*! 是否使能軟件定時器 */ #define SOFT_TIMER_ENABLE 1#if defined(SOFT_TIMER_ENABLE) && (SOFT_TIMER_ENABLE == 1)/*! 定時器重復(fù)最大次數(shù) */ #define COUNTER_MAX (0xFF)/*! 函數(shù)指針 指向軟件定時器超時回調(diào)函數(shù) */ typedef void (*stimerCallback_t)(void *);/** * @brief stimer 軟件定時器結(jié)構(gòu)體* @note 無*/ typedef struct Stimer {volatile uint8_t ucCounter;volatile uint8_t ucFlag;volatile uint32_t ulTicks;uint32_t ulPerLoad;stimerCallback_t stimerCallback;struct Stimer * ptNextTimer; }Stimer_t;void stimer_init(Stimer_t * stimer, uint16_t ticks, uint8_t count, stimerCallback_t cb); void stimer_start(Stimer_t * stimer); void stimer_stop(Stimer_t * stimer); uint8_t stimer_is_timeout(Stimer_t * stimer);void stimer_port_lock(void); void stimer_port_unlock(void); #endif/* 移植時需用戶實現(xiàn) */ void btimer_port_init(uint32_t clock, uint16_t ticks); void btimer_port_deinit(void); uint32_t btimer_port_get_ticks(void);#ifdef __cplusplus } #endif#endif

base_timer_port.c

/*!* @file base_timer_port.c** @brief 系統(tǒng)計時器用戶接口** @company ** @author 不咸不要錢** @note ** @version V1.2** @Software C99** @par URL * ** @date 2019/07/15*/ #include "base_timer.h"/*!* @brief 初始化定時器** @param clock: 定時器時鐘* @param ticks: 定時器每s中斷ticks次** @return 無** @note 移植時需要根據(jù)使用的定時器實現(xiàn)該函數(shù)** @see btimer_port_init(72000000, 1000); ** @date 2019/07/15*/ void btimer_port_init(uint32_t clock, uint16_t ticks) {}/*!* @brief 關(guān)閉定時器** @param 無** @return 無** @note ** @see btimer_port_deinit(); ** @date 2019/07/15*/ void btimer_port_deinit(void) {}/*!* @brief 獲取定時器的tick值** @param 無** @return ticks** @note 移植時需要根據(jù)使用的定時器實現(xiàn)該函數(shù)** @see ** @date 2019/07/15*/ uint32_t btimer_port_get_ticks(void) {return ; }#if defined(SOFT_TIMER_ENABLE) && (SOFT_TIMER_ENABLE == 1) /*!* @brief 加鎖** @param ** @return 無** @note ** @see */ void stimer_port_lock(void) {}/*!* @brief 開鎖** @param 無** @return 無** @note ** @see */ void stimer_port_unlock(void) {}#endif 《新程序員》：云原生和全面數(shù)字化實踐50位技術(shù)專家共同創(chuàng)作，文字、視頻、音頻交互閱讀

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的单片机裸机实用组件--软件定时器、时间戳的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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