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前言 前不久，我有位做测试的朋友转去做开发的工作，面试遇到了一个问题，他没明白，打电话问了我。题目大概就是：
这其实是个经典面试问题，我以前面试也被问过。 答案一：轮询系统代码结构如： 左右滑动查看全部代码>>> int main(void){ init_something(); while(1) { do_something1(); do_something2(); do_something3(); } } 这种结构大概是我们初学单片机的时候的代码结构。在没有外部事件驱动时，可以较好使用。 只答出了这种情况，印象分估计会比较低，多半凉凉。 答案二：前后台系统代码结构如（该代码来自 《RT-Thread内核实现与应用开发实践指南》 ）： 左右滑动查看全部代码>>> int flag1 = 0;int flag2 = 0; int flag3 = 0; int main(void) { /* 硬件相关初始化 */ HardWareInit(); /* 无限循环 */ for (;;) { if (flag1) { /* 处理事情 1 */ DoSomething1(); } if (flag2) { /* 处理事情 2 */ DoSomethingg2(); } if (flag3) { /* 处理事情 3 */ DoSomethingg3(); } } } void ISR1(void) { /* 置位标志位 */ flag1 = 1; /* 如果事件处理时间很短，则在中断里面处理 如果事件处理时间比较长，在回到后台处理 */ DoSomething1(); } void ISR2(void) { /* 置位标志位 */ flag2 = 2; /* 如果事件处理时间很短，则在中断里面处理 如果事件处理时间比较长，在回到后台处理 */ DoSomething2(); } void ISR3(void) { /* 置位标志位 */ flag3 = 1; /* 如果事件处理时间很短，则在中断里面处理 如果事件处理时间比较长，在回到后台处理 */ DoSomething3(); } 此处，中断称为前台，main中的while循环称为后台。相比于循环系统，这种方式相对可以提高外部事件的实时响应能力。 可以回答出这种情况，印象分大概一半以上，会再细问。 答案三：升级版前后台系统（软件定时器法）以前，学C语言时，常常听到有人说：指针是C语言的灵魂，没学会指针就是没学会C语言。。 后来，学单片机时，又听到有人说：中断和定时器是单片机的灵魂，没掌握中断与定时器就没学会单片机。。 大佬们都那么说了，那就拿定时器来搞点事情。定时器浑身都是宝，本篇笔记我们来介绍使用定时器（系统滴答定时器或者其它定时器）来做的裸机框架。软件定时器法也有另一种说法：时间片轮询法。 可以回答出这种情况，这场面试多半稳了。 下面以STM32单片机为例看看这种方法的使用。 站在巨人的肩膀上开源项目—— MultiTimer ，项目仓库地址： 1、MultiTimer 简介 MultiTimer 是一个软件定时器扩展模块，可无限扩展你所需的定时器任务，取代传统的标志位判断方式， 更优雅更便捷地管理程序的时间触发时序。 2、MultiTimer 的demo左右滑动查看全部代码>>> #include "multi_timer.h"struct Timer timer1; struct Timer timer2; void timer1_callback() { printf("timer1 timeout!\r\n"); } void timer2_callback() { printf("timer2 timeout!\r\n"); } int main() { timer_init(&timer1, timer1_callback, 1000, 1000); //1s loop timer_start(&timer1); timer_init(&timer2, timer2_callback, 50, 0); //50ms delay timer_start(&timer2); while(1) { timer_loop(); } } void HAL_SYSTICK_Callback(void) { timer_ticks(); //1ms ticks } 3、MultiTimer 的移植、剖析 想要对MultiTimer 进行深入学习可阅读项目源码及如下这篇文章： 第6期 | MultiTimer，一款可无限扩展的软件定时器 准备一个定时器，可以是系统滴答定时器，也可以是TIM定时器，使用这个定时器拓展出多个软件定时器。 比如我们系统中有三个任务：LED翻转、温度采集、温度显示。此时我们可以使用一个硬件定时器拓展出3个软件定时器，定义如下宏定义： 左右滑动查看全部代码>>> #define MAX_TIMER 3 // 最大定时器个数EXT volatile unsigned long g_Timer1[MAX_TIMER]; #define LedTimer g_Timer1[0] // LED翻转定时器 #define GetTemperatureTimer g_Timer1[1] // 温度采集定时器 #define SendToLcdTimer g_Timer1[2] // 温度显示定时器 #define TIMER1_SEC (1) // 秒 #define TIMER1_MIN (TIMER1_SEC*60) // 分
在定时器初始化的时候也顺便给三个软件定时器进行初始化操作： 左右滑动查看全部代码>>> /********************************************************************************************************** 函数: TIM1_Init, 通用定时器1初始化 **------------------------------------------------------------------------------------------------------ ** 参数: arr：自动重装值 psc：时钟预分频数 ** 说明: 定时器溢出时间计算方法:Tout=((arr+1)*(psc+1))/Ft ** 返回: void ********************************************************************************************************/ void TIM1_Init(uint16_t arr, uint16_t psc) { TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE); /* 定时器TIM1初始化 */ TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter=0; TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStructure); TIM_ClearFlag(TIM1,TIM_FLAG_Update ); /* 中断使能 */ TIM_ITConfig(TIM1,TIM_IT_Update, ENABLE ); /* 中断优先级NVIC设置 */ NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM1_UP_IRQn; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); TIM_Cmd(TIM1, ENABLE); // 全局定时器初始化 for(int i = 0; i < MAX_TIMER; i++) { g_Timer1 = 0; } }
在定时器中断中对这些软件定时器进行定时值做递减操作： 左右滑动查看全部代码>>> /********************************************************************************************************** 函数: TIM1_IRQHandler, 定时器1中断服务程序 **------------------------------------------------------------------------------------------------------ ** 参数: 无 ** 返回: 无 ********************************************************************************************************/ void TIM1_UP_IRQHandler(void) //TIM1中断 { uint8 i; if (TIM_GetITStatus(TIM1, TIM_IT_Update) != RESET) // 检查TIM1更新中断发生与否 { //------------------------------------------------------------------------------- // 各种定时间器计时 for (i = 0; i < MAX_TIMER; i++) // 定时时间递减 if( g_Timer1 ) g_Timer1-- ; TIM_ClearITPendingBit(TIM1, TIM_IT_Update); //清除TIMx更新中断标志 } }
我们在各个定时任务中给这些软件定时器赋予定时值，这些定时值递减到0则该任务会被触发执行，比如： 左右滑动查看全部代码>>> void Task_Led(void){ //---------------------------------------------------------------- // 等待定时时间 if(LedTimer) return; LedTimer = 1 * TIMER1_SEC; //---------------------------------------------------------------- // LED任务主体 LedToggle(); } void Task_GetTemperature(void) { //---------------------------------------------------------------- // 等待定时时间 if(LedTimer) return; LedTimer = 2 * TIMER1_SEC; //---------------------------------------------------------------- // 温度采集任务主体 GetTemperature(); } void Task_SendToLcd(void) { //---------------------------------------------------------------- // 等待定时时间 if(LedTimer) return; LedTimer = 2 * TIMER1_SEC; //---------------------------------------------------------------- // 温度显示任务主体 LcdDisplay(); }
如此一来，每过1、2、4秒则分别触发LED翻转任务、温度采集任务、温度显示任务。 这里配置的最小定时单位为1秒，当然根据实际需要进行配置（定时器初始化），定时器初始化可以放在系统统一初始化函数里： 左右滑动查看全部代码>>> /********************************************************************************************************** 函数: SysInit, 系统上电初始化 **------------------------------------------------------------------------------------------------------ ** 参数: ** 说明: ** 返回: ********************************************************************************************************/ void SysInit(void) { CpuInit(); // 配置系统信息函数 SysTickInit(); // 系统滴答定时器初始化函数 UsartInit(115200); // 串口初始化函数，波特率115200 TIM1_Init(2000-1, 36000-1); // 定时周期1s LedInit(); // Led初始化 TemperatureInit(); // 温度传感器初始化 LcdInit(); // LCD初始化 }
此时我们的main函数就可以设计为： int main(void){ //----------------------------------------------------------------------------------------------- // 上电初始化函数 SysInit(); //----------------------------------------------------------------------------------------------- // 主程序 while (1) { //----------------------------------------------------------------------------------------------- // 定时任务 Task_Led(); Task_GetTemperature(); Task_SendToLcd(); } } 主函数主要是进行系统上电的一些初始化操作，接着是调用各定时任务函数。 本demo使用定时器1来扩展出3个软件定时器，如果TIM资源不够用，可以换用系统滴答定时器来做。如： 
其中，时间基数可以根据实际需要进行调整。 2、实践（代入法） 套用以上模板，分享我的一个实例： 
需要思考及注意的问题是给每个任务的定时值设置多大合适？这也是一些朋友有疑问的，这只能是自己对自己的任务做考虑，具体情况具体分析，给经验值、调试调整。 就如同常常有人问定义多大的数组合适？在使用RTOS时每个线程的线程栈大小设置多大合适、优先级设置为多少合适？这些都是需要我们自己进行思考的。 有模板/轮子套用是好事，但有些问题不能单单依靠模板，否则有可能把自己给套进去。 以上是以STM32为例的，其它单片机也是可以用这样子的思想的，包括51单片机。 面对文首提到的面试问题，若是可以提到使用软件定时器来处理，进一步能清楚地表达出来，再进一步能写出一些伪代码，那这场面试多半是稳了。 不仅仅是为了面试，本文的方法是很经典的，小编曾经接触的产品项目中就有用到，很实用，值得学习掌握。方法掌握多了，实际应用的时候想用屠龙刀还是倚天剑根据实际情况选择使用即可。 以上就是本次的分享，如有错误，欢迎指出，谢谢。 |
假如你已經使用 RTOS (答案2) , 那一切不就更有效率 , 也比自己用 第3方法 timer管理 , 更好一 些 |
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