定时器可以说是每个 MCU 都有的外设，有的 MCU 其定时器功能异常强大，比如提供 PWM、输入捕获等功能。但是最常用的还是定时器最基础的功能——定时，通过定时器来完成需要周期性处理的事务。 MCU 自带的定时器属于硬件定时器，不同的 MCU 其硬件定时器数量不同，因为要考虑成本的问题，FreeRTOS 也提供了定时器功能，不过是软件定时器，软件定时器的精度肯定没有硬件定时器那么高，但是对于普通的精度要求不高的周期性处理的任务来说够了。当 MCU 的硬件定时器不够的时候就可以考虑使用 FreeRTOS 的软件定时器。

  • 软件定时器简介
  • 定时器服务/Daemon 任务
  • 单次定时器和周期定时器
  • 复位软件定时器
  • 创建软件定时器
  • 开启软件定时器
  • 停止软件定时器

软件定时器简介

软件定时器概述

软件定时器允许设置一段时间，当设置的时间到达之后就执行指定的功能函数，被定时器调用的这个功能函数叫做定时器的回调函数。回调函数的两次执行间隔叫做定时器的定时周期，简而言之，当定时器的定时周期到了以后就会执行回调函数。

编写回调函数的注意事项

软件定时器的回调函数是在定时器服务任务中执行的，所以一定不能在回调函数中调用任何会阻塞任务的 API 函数！比如，定时器回调函数中千万不能调用 vTaskDelay()、vTaskDelayUnti()，还有一些访问队列或者信号量的非零阻塞时间的 API 函数也不能调用。

定时器服务/Daemon 任务

定时器服务任务与队列

定时器是一个可选的、不属于 FreeRTOS 内核的功能，它是由定时器服务(或 Daemon)任务来提供的。 FreeRTOS 提供了很多定时器有关的 API 函数， 这些 API 函数大多都使用 FreeRTOS的队列发送命令给定时器服务任务。这个队列叫做定时器命令队列。定时器命令队列是提供给FreeRTOS 的软件定时器使用的，用户不能直接访问！

应用程序调用了函数 xTimerReset()，结果就是复位命令会被发送到定时器命令队列中，定时器服务任务会处理这个命令。应用程序是通过函数 xTimerReset()间接的向定时器命令队列发送了复位命令，并不是直接调用类似 xQueueSend()这样的队列操作函数发送的。

定时器相关配置

软件定时器有一个定时器服务任务和定时器命令队列，这两个东西是要配置的，配置方法和我们前面讲解的 FreeRTOSCofig.h 一样， 而且相关的配置也是放到文件 FreeRTOSConfig.h 中。

1、configUSE_TIMERS
如果要使用软件定时器的话宏 configUSE_TIMERS 一定要设置为 1，当设置为 1 的话定时器服务任务就会在启动 FreeRTOS 调度器的时候自动创建。

2、configTIMER_TASK_PRIORITY
设置软件定时器服务任务的任务优先级，可以为 0~( configMAX_PRIORITIES-1)。优先级一定要根据实际的应用要求来设置。如果定时器服务任务的优先级设置的高的话，定时器命令队列中的命令和定时器回调函数就会及时的得到处理。

3、 configTIMER_QUEUE_LENGTH
此宏用来设置定时器命令队列的队列长度。

4、 configTIMER_TASK_STACK_DEPTH
此宏用来设置定时器服务任务的任务堆栈大小，单位为字，不是字节！，对于 STM32 来说一个字是 4 字节。 由于定时器服务任务中会执行定时器的回调函数，因此任务堆栈的大小一定要根据定时器的回调函数来设置。

单次定时器和周期定时器

软件定时器分两种：单次定时器和周期定时器， 单次定时器的话定时器回调函数就执行一
次，比如定时 1s，当定时时间到了以后就会执行一次回调函数，然后定时器就会停止运行。对
于单次定时器我们可以再次手动重新启动(调用相应的 API 函数即可)，但是单次定时器不能自
动重启。相反的，周期定时器一旦启动以后就会在执行完回调函数以后自动的重新启动，这样
回调函数就会周期性的执行。

复位软件定时器

有时候我们可能会在定时器正在运行的时候需要复位软件定时器，复位软件定时器的话会重新计算定时周期到达的时间点，这个新的时间点是相对于复位定时器的那个时刻计算的，并不是第一次启动软件定时器的那个时间点。

FreeRTOS 提供了两个 API 函数来完成软件定时器的复位，如表 15.4.1 所示：

函数 描述
xTimerReset() 复位软件定时器，用在任务中。
xTimerResetFromISR() 复位软件定时器，用在中断服务函数中

1、函数 xTimerReset()

复位一个软件定时器，此函数只能用在任务中，不能用于中断服务函数！此函数是一个宏，
真正执行的是函数 xTimerGenericCommand()，函数原型如下：

1
2
BaseType_t xTimerReset( TimerHandle_t xTimer,
                        TickType_t    xTicksToWait )

2、 函数 xTimerResetFromISR()
此函数是 xTimerReset()的中断版本，此函数用于中断服务函数中！此函数是一个宏，真正
执行的是函数 xTimerGenericCommand()，函数原型如下：

1
2
BaseType_t xTimerResetFromISR( TimerHandle_t xTimer,
                               BaseType_t *  pxHigherPriorityTaskWoken );

创建软件定时器

使用软件定时器之前要先创建软件定时器，软件定时器创建函数如表 15.5.1 所示：
|函数 |描述|
|—–|—–|
|xTimerCreate() |使用动态方法创建软件定时器。|
|xTimerCreateStatic() |复位软件定时器，用在中断服务函数中|

函数 xTiemrCreate()

此函数用于创建一个软件定时器，所需要的内存通过动态内存管理方法分配。新创建的软
件 定 时 器 处 于 休 眠 状 态 ， 也 就 是 未 运 行 的 。 函 数 xTimerStart() 、 xTimerReset() 、
xTimerStartFromISR() 、 xTimerResetFromISR() 、 xTimerChangePeriod() 和
xTimerChangePeriodFromISR()可以使新创建的定时器进入活动状态，此函数的原型如下：
TimerHandle_t xTimerCreate( const char const pcTimerName,
TickType_t xTimerPeriodInTicks,
UBaseType_t uxAutoReload,
void pvTimerID,
TimerCallbackFunction_t pxCallbackFunction )

函数 xTiemrCreate()
此函数用于创建一个软件定时器，所需要的内存通过动态内存管理方法分配。新创建的软
件 定 时 器 处 于 休 眠 状 态 ， 也 就 是 未 运 行 的 。 函 数 xTimerStart() 、 xTimerReset() 、
xTimerStartFromISR() 、 xTimerResetFromISR() 、 xTimerChangePeriod() 和
xTimerChangePeriodFromISR()可以使新创建的定时器进入活动状态，此函数的原型如下：
TimerHandle_t xTimerCreate( const char const pcTimerName,
TickType_t xTimerPeriodInTicks,
UBaseType_t uxAutoReload,
void pvTimerID,
TimerCallbackFunction_t pxCallbackFunction )

开启软件定时器

如果软件定时器停止运行的话可以使用 FreeRTOS 提供的两个开启函数来重新启动软件定
时器，这两个函数表 15.6.1 所示：
函数 描述
xTimerStart() 开启软件定时器，用于任务中。
xTimerStartFromISR() 开启软件定时器，用于中断中

函数 xTimerStart()
启动软件定时器，函数 xTimerStartFromISR()是这个函数的中断版本，可以用在中断服务函
数中。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。此函数是个宏，真
正执行的是函数 xTimerGenericCommand， 函数原型如下：
BaseType_t xTimerStart( TimerHandle_t xTimer,
TickType_t xTicksToWait )

2、函数 xTimerStartFromISR()
此函数是函数 xTimerStart()的中断版本，用在中断服务函数中， 此函数是一个宏，真正执行
的是函数 xTimerGenericCommand()， 此函数原型如下：
BaseType_t xTimerStartFromISR( TimerHandle_t xTimer,
BaseType_t * pxHigherPriorityTaskWoken );

停止软件定时器

既然有开启软件定时器的 API 函数，那么肯定也有停止软件定时器的函数， FreeRTOS 也
提供了两个用于停止软件定时器的 API 函数，

1、函数 xTimerStop()
此函数用于停止一个软件定时器，此函数用于任务中，不能用在中断服务函数中！ 此函数
是一个宏，真正调用的是函数 xTimerGenericCommand()，函数原型如下：
BaseType_t xTimerStop ( TimerHandle_t xTimer,
TickType_t xTicksToWait )