系統節(jié)拍與軟件定時器-嵌入式微系統連載之八

　　系統節(jié)拍是非常重要的一個設備，在早期的MCU51和ARM7芯片中，沒有專門的系統節(jié)拍，往往由一路硬件定時器來實現其功能，到了Cortex系列，ARM提供了Systick硬件定時器專門用于系統節(jié)拍，可見現在的編程對系統節(jié)拍的依賴性。

　　系統節(jié)拍的概念比較早的出現在OS中，產生固定間隔的重復中斷，用于任務的超時等待或者任務延時多少個節(jié)拍周期用。在前后臺系統中，也引入了系統節(jié)拍，比如msOS-Mcu51版本很早就引入了系統節(jié)拍，實現按鍵掃描、虛擬定時器等功能。此外還有一種基于時間片編程的架構，直接采用系統節(jié)拍來處理一些對時間精度要求比較高的需求。常用時間間隔是5mS或者10mS，也就是說每秒鐘200次或者100次節(jié)拍。隨著處理器速度的提高，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(jié)拍。這個具體的時間間隔跟項目需求有關，可以根據自己的項目靈活配置，但在滿足需求的情況下，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(jié)拍來運行，比如按鍵、軟件定時器。這些設備不需要太高的系統時鐘，按鍵只需要每秒鐘100次，軟件定時器需要每秒鐘1000次節(jié)拍，但msOS因為面向時間精度要求比較高的行業(yè)，所以默認的系統節(jié)拍時間間隔設置的很短，達到0.1ms，也就是說一秒鐘一萬次節(jié)拍。所以需要對系統節(jié)拍進行分頻處理，但因為系統節(jié)拍真實的間隔是0.1ms，以STM32工作在72MHz為例，這么短的時間最多只能執(zhí)行7200個CPU指令，為了防止各個低速設備都擠在同一個系統節(jié)拍內運行，超過7200個指令，所以在分頻的時候，不要把所有的設備都放在同一個節(jié)拍里面，需要把各個設備分散到各個節(jié)拍中運行。

　　Device_systick.c是系統節(jié)拍設備，它除了分散節(jié)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(jié)拍，具體如下：

　　定時器是一個項目中經常用到的設備，比如動畫設計、鬧鐘、定時工作、超時處理等。然而一個處理器往往自帶的硬件定時器是非常有限的，并且功能也比較有限，不能靈活應用，所以需要通過系統節(jié)拍虛擬出多路軟件定時器。

　　軟件定時器主要定時器服務、啟動、停止三個函數組成，默認支持8個軟件定時器，以下面代碼為例加以說明。

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