如何实现嵌入式软件定时/超时机制？

只看该作者 · 2024-6-19 23:22

文中给出了两种软件定时机制的设计方案，其目标在于，让各位嵌入式软件工程师摒弃CPU阻塞等待延时的方式，使用硬件定时器作为时基，在其上面实现软件定时器及时间到达后的回调函数。

这是两种十分常用且实用的软件定时方式，对良好的程序架构设计具有很好的借鉴作用。

以下是原文。

软件超时机制1、背景

在嵌入式软件程序设计过程中中，经常会遇到超时（或定时）的处理情况，基本处理思想是在时间到的时候进行相关程序处理，下面介绍两种超时（或定时）的程序设计方案。

2、方案一

基本思想：定时器中断使用一个变量TICK，中断间隔时间t，在准备定时开始时读取此时刻的TICK，在程序运行过程中实时读取当前的TICK信息并计算即可。

因此在时间计算时只需计算开始STARTTICK和结束ENDTICK即可完成时间计算。时间计算T=(ENDTICK-STARTTICK)*t；使用一个定时器中断每t时间处理一次中断，中断里面时间计数值s_u32TCNT++，如下图所示：

程序中定义一个结构体来保存超时开始和超时结束时间，结构体定义如下图所示:

在需要做定时超时处理的地方实时的获取当前s_u32TCNT并赋值给u32EndTimeTick，计算开始u32StartTimeTick和结束时u32EndTimeTick的时间差来判断时间是否到来即可，程序设计示意代码如下图所示：

3、方案二

基本思想：定义回调函数和回调注册函数，将定时/超时服务函数注册回调，每一次定时器中断执行一次回调，回调函数只需对计时时间TCNT做减1操作即可。

当TCNT为0时即定时/超时时间到，并置超时标志，应用程序只需判断标志即可明确定时/超时时间是否到来；回调函数和回调注册函数定义如下图所示，多个超时/定时回调函数可注册在回调函数数组中：

定时中断函数中进行遍历处理，定时中断函数处理示意代码如下图所示：

4、对比总结

方案一优点在于中断执行单元执行内容少，代码操作容易理解，缺点是应用中实时的进行计算开始和结束TICK差值，代码执行效率不高。

方案二优点在于将超时函数注册在回调中即可，程序扩展性较好，不用做过多的数值计算，代码执行效率相对较高，缺点是定时中断中需要遍历所有已注册的对调，中断执行内容相对较多。

STM32程序超时设计

在程序设计中，出现以下类似语句，是非常不可靠的，很有必要加入超时处理！

while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED));

以下在stm32的system_stm32f10x.c文件中，判断外部晶振起振的程序。可以参考，在以后的程序中借鉴。

#define HSE_STARTUP_TIMEOUT ((uint16_t)0x0500) /*!< Time out for HSE start up */
/* Wait till HSE is ready and if Time out is reached exit */
do
{
HSEStatus = RCC->CR & RCC_CR_HSERDY;
StartUpCounter++;
} while((HSEStatus == 0) && (StartUpCounter != HSE_STARTUP_TIMEOUT));

I2C 读写EEPROM添加超时：

uint16_t i = 0x0fff;
while ((!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED))&&i){i--;};