FreeRTOS学习（六）时间管理

1.延时函数

  当任务需要调用延时函数延时时，任务会进入阻塞态，同时发生任务切换，指导延时完成，任务重回阻塞态。

1.1 vTaskDelay()

（1）相对延时
  vTaskDelay延时函数实现的是相对延时，其主要特点是时间计算的节点是将调用 API 的时刻作为起点。

void vTaskDelay( const TickType_t xTicksToDelay )

• 参数为时间节拍数，当configTICK_RATE_HZ为1000时，所以参数数值等于延时ms数

（2）延时过程
  延时函数的主要功能就是将计算任务唤醒时间，并插入到延时列表中

• 任务唤醒时间点 = 调用函数的时刻 + 延时时间值
• 延时列表有两个：xDelayedTaskList1 和 xDelayedTaskList2，其中 xDelayedTaskList2是溢出时使用的列表

  唤醒时间点作为列表项的列表值，当任务插入到延时列表中后，按照延时时间从小到大的顺序排序（即列表值）。

vTaskDelay()    
	prvAddCurrentTaskToDelayedList()    
		xTimeToWake = xConstTickCount + xTicksToWait;   #以当前值为起点计算唤醒时间xTimeToWake
		listSET_LIST_ITEM_VALUE()   					#把xTimeToWake插入任务列表项的列表值
		vListInsert()   								#任务插入延迟列表

1.2 vTaskDelayUntil()

  vTaskDelayUntil()函数实现的是绝对延时，时间计算的起点是上一次任务被唤醒的时间，即任务函数执行的时刻。

void vTaskDelayUntil( TickType_t * const pxPreviousWakeTime,
					  const TickType_t xTimeIncrement )

• pxPreviousWakeTime：上一次任务被唤醒的时间点，第一次调用时初始化为进入 while(1)的时间节点，后续会自动更新
• xTimeIncrement：延时节拍数
  

1.3 系统时钟节拍

（1）滴答定时器
  滴答定时器，也叫系统节拍定时器 Systick，系统运行需要有个系统时钟节拍，xTickCount 就是 FreeRTOS 的系统时钟节拍定时器。每次 SysTick 产生中断后，xTickCount 就会加一。
（2）系统时钟节拍函数
  系统时钟节拍函数是 SysTick 中断服务函数调用xPortSysTickHandler()的，过程如下

（3）唤醒过程-引自Here

要唤醒任务，必须把任务从延迟列表中移到就绪列表，于是追朔延迟列表的调用者，可以其中一个调用者是listGET_OWNER_OF_HEAD_ENTRY()，继续追朔，调用者是xTaskIncrementTick()，继续追朔，调用者是xPortSysTickHandler()，到此追朔完成，上一文已经提及，xPortSysTickHandler()是SysTick中断的服务函数，周期性地进行工作。

  下面是唤醒的调用层次，唤醒的核心代码在xTaskIncrementTick()中

xPortSysTickHandler()   						#中断服务函数
	xTaskIncrementTick()    					#更新xTickCount计数
		pxTCB = listGET_OWNER_OF_HEAD_ENTRY()   #获取延迟列表项
		xItemValue = listGET_LIST_ITEM_VALUE()  #获取唤醒时间
		if( xConstTickCount < xItemValue )      #如果到达唤醒时间
			uxListRemove()                      #把任务从延迟列表移除
			prvAddTaskToReadyList( pxTCB );     #任务插入就绪列表

  以上简单总结为：调用延时函数后，计算唤醒时间并加入任务属性中，然后任务加入延迟列表，每个SysTick中断周期内就会检查延迟列表中的任务是否到达唤醒时间，如果是，就从延迟列表中移到就绪列表，唤醒完成。

2.软件定时器

2.1 定时器概述

  定时器的定时周期到了以后会执行一次回调函数。定时器在 FreeRTOS 是一个可选配置，需要在 FreeRTOSConfig.h 中设置，它是由定时器服务任务和定时器命令队列来实现。

注意：不能再回调函数中调用任何会阻塞任务的 API，如 vTaskDelay().

  在 FreeRTOSConfig.h 中配置的信息都是跟任务和队列创建相关的参数

#define configUSE_TIMERS             0		// 0 关闭 1 开启
#define configTIMER_TASK_PRIORITY    (2)	// 定时器服务任务优先级
#define configTIMER_QUEUE_LENGTH     10		// 队列长度
#define configTIMER_TASK_STACK_DEPTH (configMINIMAL_STACK_SIZE * 2)  // 堆栈大小

  软件定时器分为单次定时器和周期定时器。

• 单次定时器启动时间到了之后，执行一次回调函数便停止运行
• 周期定时器执行完回调函数之后会自动重启

2.2 定时器 API

（1）定时器创建

  软件定时器创建时会申请一段内存空间，用来存放软件定时器结构体Timer_t，返回值为定时器句柄，也是申请得到的内存首地址。

• 创建成功的定时器是休眠状态的，需要调用复位或启动函数进行激活

TimerHandle_t xTimerCreate( const char * const pcTimerName,
                                    const TickType_t xTimerPeriodInTicks,
                                    const UBaseType_t uxAutoReload,
                                    void * const pvTimerID,
                                    TimerCallbackFunction_t pxCallbackFunction )
	{
	   Timer_t * pxNewTimer;
	
	   pxNewTimer = ( Timer_t * ) pvPortMalloc( sizeof( Timer_t ) ); 
	
	   if( pxNewTimer != NULL )
	   {
	       /* Status is thus far zero as the timer is not created statically
	        * and has not been started.  The auto-reload bit may get set in
	        * prvInitialiseNewTimer. */
	       pxNewTimer->ucStatus = 0x00;
	       prvInitialiseNewTimer( pcTimerName, xTimerPeriodInTicks, uxAutoReload, pvTimerID, pxCallbackFunction, pxNewTimer );
	   }
	
	   return pxNewTimer;
	}

（2）定时器操控

3.总结

• FreeRTOS提供两种延时：相对延时和绝对延时，两种延时计算的时间起点不一样
• SysTick中断服务函数中会判断延时列表中的任务是否到达延时时间，如果到了便添加到就绪列表中
• 定时器有单次和周期之分，由定时器服务任务与命令队列实现，创建时也需要申请内存空间