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2021年05月08日 | 系统节拍与软件定时器-嵌入式微系统
2021-05-08 来源：eefocus
系统节拍是非常重要的一个设备，在早期的MCU51和ARM7芯片中，没有专门的系统节拍，往往由一路硬件定时器来实现其功能，到了Cortex系列，ARM提供了Systick硬件定时器专门用于系统节拍，可见现在的编程对系统节拍的依赖性。
系统节拍的概念比较早的出现在OS中，产生固定间隔的重复中断，用于任务的超时等待或者任务延时多少个节拍周期用。在前后台系统中，也引入了系统节拍，比如msOS-Mcu51版本很早就引入了系统节拍，实现按键扫描、虚拟定时器等功能。此外还有一种基于时间片编程的架构，直接采用系统节拍来处理一些对时间精度要求比较高的需求。常用时间间隔是5mS或者10mS，也就是说每秒钟200次或者100次节拍。随着处理器速度的提高，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的高频率系统节拍。这个具体的时间间隔跟项目需求有关，可以根据自己的项目灵活配置，但在满足需求的情况下，不建议设置的太高，否则影响处理器效率。
msOS中的很多设备，都需要基于系统节拍来运行，比如按键、软件定时器。这些设备不需要太高的系统时钟，按键只需要每秒钟100次，软件定时器需要每秒钟1000次节拍，但msOS因为面向时间精度要求比较高的行业，所以默认的系统节拍时间间隔设置的很短，达到0.1ms，也就是说一秒钟一万次节拍。所以需要对系统节拍进行分频处理，但因为系统节拍真实的间隔是0.1ms，以STM32工作在72MHz为例，这么短的时间最多只能执行7200个CPU指令，为了防止各个低速设备都挤在同一个系统节拍内运行，超过7200个指令，所以在分频的时候，不要把所有的设备都放在同一个节拍里面，需要把各个设备分散到各个节拍中运行。
Device_systick.c是系统节拍设备，它除了分散节拍直接调用固定的运行在其上的设备外，还提供了注册机制给上层应用程序提供系统节拍，具体如下：
定时器是一个项目中经常用到的设备，比如动画设计、闹钟、定时工作、超时处理等。然而一个处理器往往自带的硬件定时器是非常有限的，并且功能也比较有限，不能灵活应用，所以需要通过系统节拍虚拟出多路软件定时器。
软件定时器主要定时器服务、启动、停止三个函数组成，默认支持8个软件定时器，以下面代码为例加以说明。
FunctionCallback为定时器超时后的回调执行函数，是软件定时器初始化的第三个参数，超时时间到就执行这个函数，第二个参数1000为超时的时间，单位是软件定时器的系统时钟，msOS采用的是1mS，1000也就是一秒钟。第一个参数为回调函数执行的位置，TimerMessageHandle表示在业务逻辑中执行，适合处理代码量大的，处理时间长的函数。TimerSystickHandle表示在系统节拍中直接处理，系统节拍内一般适合代码量少的，处理时间短的函数。软件定时器功能非常有用，它的结构也非常简单，用户看懂之后可以任意扩展其功能完成自己特殊的用途。
史海拾趣
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