系統節拍與軟件定時(shí)器-嵌入式微系統連載之八

　　系統節拍是非常重要的一個(gè)設備，在早期的MCU51和ARM7芯片中，沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的系統節拍，往往由一路硬件定時(shí)器來(lái)實(shí)現其功能，到了Cortex系列，ARM提供了Systick硬件定時(shí)器專(zhuān)門(mén)用于系統節拍，可見(jiàn)現在的編程對系統節拍的依賴(lài)性。

　　系統節拍的概念比較早的出現在OS中，產(chǎn)生固定間隔的重復中斷，用于任務(wù)的超時(shí)等待或者任務(wù)延時(shí)多少個(gè)節拍周期用。在前后臺系統中，也引入了系統節拍，比如msOS-Mcu51版本很早就引入了系統節拍，實(shí)現按鍵掃描、虛擬定時(shí)器等功能。此外還有一種基于時(shí)間片編程的架構，直接采用系統節拍來(lái)處理一些對時(shí)間精度要求比較高的需求。常用時(shí)間間隔是5mS或者10mS，也就是說(shuō)每秒鐘200次或者100次節拍。隨著(zhù)處理器速度的提高，尤其是在一些控制要求高的地方，可以采用1mS，msOS甚至采用了0.1mS的高頻率系統節拍。這個(gè)具體的時(shí)間間隔跟項目需求有關(guān)，可以根據自己的項目靈活配置，但在滿(mǎn)足需求的情況下，不建議設置的太高，否則影響處理器效率。

　　msOS中的很多設備，都需要基于系統節拍來(lái)運行，比如按鍵、軟件定時(shí)器。這些設備不需要太高的系統時(shí)鐘，按鍵只需要每秒鐘100次，軟件定時(shí)器需要每秒鐘1000次節拍，但msOS因為面向時(shí)間精度要求比較高的行業(yè)，所以默認的系統節拍時(shí)間間隔設置的很短，達到0.1ms，也就是說(shuō)一秒鐘一萬(wàn)次節拍。所以需要對系統節拍進(jìn)行分頻處理，但因為系統節拍真實(shí)的間隔是0.1ms，以STM32工作在72MHz為例，這么短的時(shí)間最多只能執行7200個(gè)CPU指令，為了防止各個(gè)低速設備都擠在同一個(gè)系統節拍內運行，超過(guò)7200個(gè)指令，所以在分頻的時(shí)候，不要把所有的設備都放在同一個(gè)節拍里面，需要把各個(gè)設備分散到各個(gè)節拍中運行。

　　Device_systick.c是系統節拍設備，它除了分散節拍直接調用固定的運行在其上的設備外，還提供了注冊機制給上層應用程序提供系統節拍，具體如下：

　　定時(shí)器是一個(gè)項目中經(jīng)常用到的設備，比如動(dòng)畫(huà)設計、鬧鐘、定時(shí)工作、超時(shí)處理等。然而一個(gè)處理器往往自帶的硬件定時(shí)器是非常有限的，并且功能也比較有限，不能靈活應用，所以需要通過(guò)系統節拍虛擬出多路軟件定時(shí)器。

　　軟件定時(shí)器主要定時(shí)器服務(wù)、啟動(dòng)、停止三個(gè)函數組成，默認支持8個(gè)軟件定時(shí)器，以下面代碼為例加以說(shuō)明。

　　FunctionCallback為定時(shí)器超時(shí)后的回調執行函數，是軟件定時(shí)器初始化的第三個(gè)參數，超時(shí)時(shí)間到就執行這個(gè)函數，第二個(gè)參數1000為超時(shí)的時(shí)間，單位是軟件定時(shí)器的系統時(shí)鐘，msOS采用的是1mS，1000也就是一秒鐘。第一個(gè)參數為回調函數執行的位置，TimerMessageHandle表示在業(yè)務(wù)邏輯中執行，適合處理代碼量大的，處理時(shí)間長(cháng)的函數。TimerSystickHandle表示在系統節拍中直接處理，系統節拍內一般適合代碼量少的，處理時(shí)間短的函數。軟件定時(shí)器功能非常有用，它的結構也非常簡(jiǎn)單，用戶(hù)看懂之后可以任意擴展其功能完成自己特殊的用途。