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【实战】STM32 FreeRTOS移植系列教程4：FreeRTOS 软件定时器

2023-05-16

写在前面：

本文章为《STM32MP157开发教程之FreeRTOS操作系统篇》系列中的一篇，笔者使用的开发平台为华清远见FS-MP1A开发板（STM32MP157开发板）。stm32mp157是ARM双核，2个A7核，1个M4核，A7核上可以跑Linux操作系统，M4核上可以跑FreeRTOS、RT-Thread等实时操作系统，STM32MP157开发板所以既可以学嵌入式linux，也可以学stm32单片机。

针对FS-MP1A开发板，除了FreeRTOS操作系统篇外，还包括其他多系列教程，包括Cortex-A7开发篇、Cortex-M4开发篇、扩展板驱动移植篇、Linux应用开发篇、Linux系统移植篇、Linux驱动开发篇、硬件设计篇、人工智能机器视觉篇、Qt应用编程篇、Qt综合项目实战篇等。欢迎关注，更多stm32mp157开发教程及视频，可加技术交流Q群459754978，感谢关注。

FS-MP1A开发板详情介绍：https://item.taobao.com/item.htm?id=622457259672

2.FreeRTOS软件定时器

2.1软件定时器简介

对于MCU而言，其自带的定时器属于硬件定时器，在FreeRTOS系统中，另外提供了软件定时器功能。软件定时器的精度比不上硬件定时器，但对于要求不高的周期性处理任务来说足够了。

软件定时器可以设置一段时间，当设置的时间到达以后就去执行回调函数，其中，回调函数的两次执行间隔就是定时器的定时周期，即每次定时周期到达以后就去执行一次回调函数。因为回调函数是在定时器服务函数中执行的，因此在回调函数中一定不能调用会阻塞任务的API函数。

软件定时器分为周期定时器和单次定时器两种。周期定时器启动以后就会在执行完回调函数后自动的重新启动，所以回调函数可以周期性执行，对于单次定时器，回调函数只执行一次，执行完以后，定时器就会停止运行，当然我们可以调用函数再次手动重新启动。

2.2软件定时器函数

2.2.1 复位定时器

在定时器正常运行时，我们有时可能需要定时器的复位操作，当复位软件定时器时，系统会重新计算定时周期到达的时间点，但此时间点是相对于复位时刻计算的，并不是第一次启动软件定时器的那个时间点。

在新版FreeRTOS中，共有两个API函数可以完成软件定时器的复位，分别应用于任务中和中断中。

任务级复位软件定时器函数xTimerReset()，此函数是一个宏，其函数原型如下

BaseType_t xTimerReset( TimerHandle_t xTimer,

TickType_t xTicksToWait)

参数：

xTimer：要复位的软件定时器的句柄。

xTickToWait：设置阻塞时间。

返回值：

pdPASS：软件定时器复位成功，即命令发送成功。

pdFAIL：软件定时器复位失败，即命令发送失败。

任务级复位软件定时器函数xTimerReset()，此函数是一个宏，其函数原型如下

BaseType_t xTimerResetFromISR( TimerHandle_t xTimer,

BaseType_t * pxHigherPriorityTaskWoken );

参数：

xTimer：要复位的软件定时器的句柄。

pxHigherPriorityTaskWoken：记退出此函数以后是否进行任务切换，用户不用进行设置。

返回值：

pdPASS：软件定时器复位成功，即命令发送成功。

pdFAIL：软件定时器复位失败，即命令发送失败。

2.2.2 创建软件定时器

创建软件定时器的函数有两个，分别如下：

xTimerCreate()，此函数用于创建软件定时器，所需要的内存通过动态内存管理方法分配，创建以后软件定时器处于休眠状态，其函数原型如下：

TimerHandle_t xTimerCreate( const char * const pcTimerName,

TickType_t xTimerPeriodInTicks,

UBaseType_t uxAutoReload,

void * pvTimerID,

TimerCallbackFunction_t pxCallbackFunction )

参数：

pcTimerName： 软件定时器名字，是一串字符串，用于调试使用。

xTimerPeriodInTicks： 定时器周期，单位是时钟节拍数。

uxAutoReload： 设置定时器模式，单次定时器还是周期定时器。

pvTimerID： 定时器ID号。

pxCallbackFunction： 定时器回调函数。

返回值：

NULL：软件定时器创建失败。

其他值：创建成功的软件定时器句柄。

xTimerCreateStatic()，此函数也用于创建软件定时器，所需要的内存通过用户自行分配，创建以后软件定时器处于休眠状态，其函数原型如下：

TimerHandle_t xTimerCreateStatic(const char * const pcTimerName,

TickType_t xTimerPeriodInTicks,

UBaseType_t uxAutoReload,

void * pvTimerID,

TimerCallbackFunction_t pxCallbackFunction,

StaticTimer_t * pxTimerBuffer )

参数：

pcTimerName： 软件定时器名字，是一串字符串，用于调试使用。

xTimerPeriodInTicks：定时器周期，单位是时钟节拍数。

uxAutoReload： 设置定时器模式，单次定时器还是周期定时器。

pvTimerID： 定时器ID号。

pxCallbackFunction： 定时器回调函数。

pxTimerBuffer： 指向一个StaticTimer_t类型的变量，用来保存定时器结构体。

返回值：

NULL：软件定时器创建失败。

其他值：创建成功的软件定时器句柄。

2.2.3 开启软件定时器

开启软件定时器的函数也有两个，分别如下：

任务级开启定时器函数xTimerStart()，此函数是个宏，如果软件定时器没有运行的话调用函数 xTimerStart()就会计算定时器到期时间，如果软件定时器正在运行的话调用函数 xTimerStart()的结果和 xTimerReset()一样，其函数原型如下：

BaseType_t xTimerStart( TimerHandle_t xTimer,

TickType_t xTicksToWait )

参数：

xTimer： 要开启的软件定时器句柄。

xTickToWait： 设置阻塞时间。

返回值：

pdPASS：软件定时器开启成功，即命令发送成功。

pdFAIL：软件定时器开启失败，即命令发送失败。

中断级开启定时器函数xTimerStartFromISR()，此函数也是个宏，为函数xTimerStart()的中断版本，只能用于中断服务函数中，其函数原型如下：

BaseType_t xTimerStartFromISR( TimerHandle_t xTimer,

BaseType_t * pxHigherPriorityTaskWoken );

参数：

xTimer： 要开启的软件定时器句柄。

pxHigherPriorityTaskWoken： 标记退出此函数以后是否进行任务切换。

返回值：

pdPASS：软件定时器开启成功，即命令发送成功。

pdFAIL：软件定时器开启失败，即命令发送失败。

2.2.4 停止软件定时器

与开启软件定时器一样，停止软件定时器的函数也有两个，分别如下：

任务级停止定时器函数xTimerStop()，此函数是个宏，其函数原型如下：

BaseType_t xTimerStop( TimerHandle_t xTimer,

TickType_t xTicksToWait )

参数：

xTimer： 要停止的软件定时器句柄。

xTickToWait： 设置阻塞时间。

返回值：

pdPASS：软件定时器停止成功，即命令发送成功。

pdFAIL：软件定时器停止失败，即命令发送失败。

中断级停止定时器函数xTimerStopFromISR()，此函数也是个宏，为函数xTimerStop()的中断版本，只能用于中断服务函数中，其函数原型如下：

BaseType_t xTimerStopFromISR( TimerHandle_t xTimer,

BaseType_t * pxHigherPriorityTaskWoken );

参数：

xTimer： 要停止的软件定时器句柄。

pxHigherPriorityTaskWoken： 标记退出此函数以后是否进行任务切换。

返回值：

pdPASS：软件定时器停止成功，即命令发送成功。

pdFAIL：软件定时器停止失败，即命令发送失败。

2.3操作实验

2.3.1实验设计

本次实验创建两个软件定时器，分别为周期定时器CycleTimer_Handle和单次定时器SingleTimer_Handle，其中，CycleTimer_Handle的定时器周期为1000个时钟节拍，SingleTimer_Handle的定时器周期为2000个时钟节拍。

可参考12.3.2章节进行导入已有工程，工程存放路径【华清远见-FS-MP1A开发资料\02-程序源码\ARM体系结构与接口技术\FreeRTOS\4_MP1A-FreeRTOS-TIMER】

通过按键中断设置不同的指令，在任务中根据接收到的指令来控制周期定时器与单次定时器的工作。

任务及其功能如下：

StartTask02()： 控制LED3闪烁，提示系统正在运行。

StartDefaultTask()：进行指令处理，根据接收的指令控制定时器工作。

2.3.2实验过程与分析

首先，根据之前几章内容配置好CubeMX，按照上一节配置“FREERTOS”，完成后生成代码。 在StartDefaultTask() 与StartTask02()中添加代码如下。

STM32MP157资源扩展板驱动移植篇10：FreeRTOS软件定时器

当按下KEY1键时，单次定时器工作，当定时器时间到了以后就会调用OneShotCallback()函数，此时会发现LED1的电平发生翻转，然后停止运行。当按下KEY2键时，周期定时器工作，当定时器时间到了以后就会调用AutoReloadCallback()函数，因为周期定时器不会停止运行，此时会发现LED2每隔1秒电平发生翻转。当按下KEY3键时，单次定时器和周期定时器关闭，LED灯的电平不再发生变化。

硬件平台：华清远见FS-MP1A开发板（STM32MP157）

部分开发教程下载：加QQ群459754978，群文件里有。

部分视频课程收看：华清远见研发中心的个人空间_哔哩哔哩_Bilibili

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