|
嵌入式系統中，一個任務往往需要在特定的延時之后執行一個指定的動作，比如等待外設以確保數據可靠，控制揚聲器發聲時間以及串口通信超時重發等。這就需要利用定時器機制來計量特定長度的時間段。VnWorks作為實時嵌入式系統，提供多樣的定時接口函數。下面列舉一些常用的定時方式，并說明其注意事項。 1 taskDelav taskDelay(n)使調用該函數的任務延時n個tick(內核時鐘周期)。該任務在指定的時間內主動放棄CPU，除了taskDelay(0)專用于任務調度(將CPU交給同一優先級的其他任務)外，任務延時也常用于等待某一外部事件，作為一種定時／延時機制。在沒有中斷觸發時，taskDelay能很方便地實現，且不影響系統整體性能。例如寫數據至EEPROM，EEPROM需要一個內部擦除時間(最大擦除時間為lOms)。以下所提及的一個tick都假設為16．67 ms(1／60 s)。可以簡單地調用taskDelay(2)來保證數據擦寫完成。按理說taskDelay(1)就足以保證，為什么需要taskDelay(2)呢? 這正是taskDelay使用的一個缺陷，使用時需要注意。taskDelay(n)表示任務延時至第n個系統時鐘到來的時刻，如圖1所示。如果在A時刻調用taskDelay(1)僅延時5 ms，則在B時刻taskDelay(1)就剛好是一個tick周期。可見需要10 ms的延時就必須調用taskDelay(2)才能實現。taskDelay有接近一1個tick的誤差存在，taskDelay(n)實際上是延時(n-1)tick～n tick的時間。延時精度為l／n，延時1s就是taskDelay(60)的誤差極限為1．6％，而taskDelay(1)的誤差極限將是100％。 使用taskDelay需注意的另外一點是：即使經過n個tick，調用延時的任務也不保證返回執行狀態，可能有更高或相同優先級的任務占用了CPU。 2 WatchDog VxWorks提供了一種通用的看門狗定時器機制。利用提供的函數，任何任務都可以創建一個看門狗定時器，經過指定的延時后，實現在系統時鐘ISR的上下文中運行指定的程序。需要注意的是，看門狗定時觸發的程序是在中斷級別上執行，而不是在任務的上下文中。因此，看門狗定時掛接的程序編寫有一定的限制，這個限制條件與中斷服務程序的約束是一樣的。比如，不能使用獲取信號量的語句，以及像printf()這樣的I／O系統函數。 通過wdCreate()可以創建一個看門狗定時器。調用wdStart()啟動定時器，延時參數同taskDelay一樣以tick為單位，同時還須指定定時完成后要調用的程序。如果應用程序同時需要多個看門狗函數，則應使用wdCreate()產生多個獨立的看門狗ID。因為對于給定的看門狗ID，通過wdStart()只能關聯一個看門狗函數。在指定的tick計數到達之前，要取消一個看門狗計時器，可以通過調用wdCancel()實現。每調用一次wdStart()，看門狗定時器只執行一次，因此對于一些要求周期性執行的應用程序，要獲得該效果，則定時器函數本身必須通過遞歸調用wdStart()來重新啟動定時器。 如果利用看門狗定時器實現延時，則存在與taskDelay一樣的精度上的缺陷，以tick為基準．并且看門狗關聯的函數所受的限制很大，這也是使用不便的一個方面。不過啟動看門狗的任務不會被阻塞，因為wdStart()調用立即返回并繼續執行。 3 sleep／nanosleep sleep()和nanosleep()是VxWorks提供的延時函數接口。sleep以s為單位，nanosleep可以提供更精確的延時；傳參是時鐘的結構體，參數可以精確到ns，但實際上只能做到大于或等于這個時問。因為skep或nanosleep函數延時的時間基準仍是tick，調用此函數的任務處于任務延時狀態，這點與taskDelay()一致。不同的地方是，taskDelay()是用于任務調度，taskDelay(O)有其自身的含義，而sleep(O)則是沒有意義的。前面提過，taskDelay(n)延時時間為(n-1)tick～ntick，而sleep／nanosleep則保證實際延時時間大于或等于設定的時間參數。這一點可以通過編寫一個測試程序試驗證明。代碼如下： 4 高精度時鐘sysTimeStamp sysTimeStamp()也稱“時間戳”。是通過系統時鐘實現的。剛開始也覺得費解，系統時鐘的定時周期就是tick，怎么實現高精度時鐘呢?通過讀BSP底層代碼發現，sysTimeStamp其實是通過讀取該定時器的當前計數值來獲取高精度定時的。通過sysTimestampFreq()函數可以得到系統時間戳的頻率，它往往反映的是CPU定時器的基準頻率。當然，如此高的分辨率只能是一個理想值，不同的系統不一定都能實現。畢竟該時間戳的實現方式有一個致命的弱點：通過查詢方式。系統時鐘定時中斷是以ticb：為單位的，進一步提高分辨率讀取定時器計數值(CPU的一個特殊功能寄存器)，只能是查詢方式實現。代碼示例如下： 這種定時方式比較占用系統資源，且只適用于短時間的定時，但是實現方便。為確保定時準確，應在鎖定中斷情況下調用sysTimestamp；否則，應考慮使用sysTimes-tampLock函數。 5 輔助時鐘 輔助時鐘是利用目標板上CPU的另一個定時器(除了系統時鐘之外)中斷實現的。它可以靈活配置實現高分辨率的定時，而且容易實現ms級甚至μs級定時。VxWorks提供了一系列與系統時鐘相同的操作接口，用戶可以方便地掛接自己的中斷處理函數，時鐘分辨率的高低取決于硬件定時器的精度和用戶中斷函數的長短。要將輔助時鐘作為精確的延時機制(如ms級延時)，可以通過這種方式實現。初始化程序先調用SysAuxClkRateSet()函數設置輔助時鐘中斷周期為1ms(一般在contig．h文件中AUX_CLK_RATE_MIN和AUX_CLK_RATE_MAX之間，對中斷頻率作了限定，如果需要可以對此宏定義修改)，再通過ysAuxClkConneet()?將用戶處理函數連接到輔助時鐘中斷上，用戶處理函數可以為SemGive(semTimer)釋放一個同步信號量。編寫一個msDelay(intms)作為其他任務調用接口，函數代碼如下： 這種方式能實現十分精確的定時，調用延時的任務處于任務阻塞狀態。但是使用上仍存在缺陷，不能實現多個任務同時調用，且需要CPU的一個時鐘資源，如果沒有多余的時鐘，那么這一方法就不能實現。 另外還需要注意一點：Tornado的調試工具Browser一＞SpyChart的實現原理是利用輔助定時器產生中斷，并記錄當前被中斷的任務，由抽樣數據反映各任務CPU占用率的情況。因此如果調試程序中使用了輔助定時器，那么使用Spy Chart時定時處理函數會被重新掛接，原有定時掛接的程序將得不到進行。反之，如果在Spy Chart運行之后掛接輔助定時處理函數，那么Spy Chart的運行將出現問題。實驗發現，運行Spy Chart后重新掛接輔助定時處理函數，Spy Chart即使選中自動刷新，各任務狀態也不會更新，如圖2所示。 VxWorks提供的定時接口(不一定專門用于定時，也可間接實現)遠不只這些。具體使用哪種方式，應根據其精度、資源狀態和優先級要求而定。 |
