μC/OSII中軟件定時器的優缺點與改進

μC/OSII具有小巧、性能穩定、開源等眾多優點，并且μC/OSII大部分用ANSI C語言編寫，系統的移植非常容易。在μC/OSII I2.81及以后的版本中[2]，加入了對軟件定時器的支持，使得μC/OSII操作系統更加完善。

　　μC/OSII是一種基于優先級的搶占式操作系統，實時性很強。而系統中軟件定時器沒有優先級，回調函數順序執行，這樣就降低了系統的實時性。因此，本文對軟件定時器進行改進，定時器中加入優先級，回調函數按優先級執行，從而提高系統的實時性。

　　1 對軟件定時器的介紹

　　μC/OSII系統中的時間管理功能包括任務延時與軟件定時器，而軟件定時器的主要作用是，對函數周期性或者一次性執行的定時，利用軟件定時器控制塊與“定時器輪”管理軟件定時器。定時器控制塊的結構如同任務控制塊，創建一個定時器時，從空閑定時器控制塊鏈表中得到一個空閑控制塊，并對其賦值。

　　軟件定時器也需要一個時鐘節拍驅動，而這個驅動一般是硬件實現的，一般使用μC/OSII操作系統中任務延時的時鐘節拍來驅動軟件定時器。每個時鐘節拍OSTmrCtr（全局變量，初始值為0）增1， 當OSTmrCtr的值等于為OS_TICKS_PER_SEC /OS_TMR_CFG_TICKS_PER_SEC（此兩者的商決定軟件定時器的頻率）時，調用函數OSTmrSignal（），此函數發送信號量OSTmrSemSignal（初始值為0，決定軟件定時器掃描任務OSTmr_Task的運行）。也就是說，對定時器的處理不在時鐘節拍中斷函數中進行，而是以發生信號量的方式激活任務OSTmr_Task（具有很高的優先級）。任務OSTmr_Task對定時器進行檢測處理，包括定時器定時完成的判斷、回調函數的執行。

　　μC/OSII 2.86中與軟件定時器相關的函數包括：

　　① 軟件定時器內部靜態函數。獲取與釋放定時器控制塊函數OSTmr_Alloc（）、OSTmr_Free（）；定時器插入相應“時間輪”組函數OSTmr_Link（）；從相應“時間輪”組中刪除定時器函數OSTmr_Unlink（）；軟件定時器任務初始化函數OSTmr_InitTask（）；定時器掃描任務OSTmr_Task；定時器上鎖與解鎖函數OSTmr_Lock（）與OSTmr_Unlock（）（在μC/OSII 2.91中，此兩函數被任務調度鎖定與解鎖函數代替）。

　　② 定時器外部接口函數。定時器創建與刪除函數OSTmrCreate（）、OSTmrDel（）；定時器啟動與停止函數OSTmrStart（）、OSTmrStop（）；定時器剩余時間與當前狀態查詢函數OSTmrRemainGet（）、OSTmrStateGet（）；軟件定時器的初始化OSTmr_Init（）；發送信號量OSTmrSemSignal函數OSTmrSignal（）；定時器名稱查詢函數OSTmrNameGet（）。

　　由于軟件定時器的回調函數的執行都是在任務OSTmr_Task中執行，如果多個定時器同時定時完成，則在定時器任務中執行多個定時器的回調函數，因此定時器任務的執行時間不確定。而且定時器回調函數是順序執行的，如果某個定時器回調函數需要盡快執行以實現精確定時，就難以實現了。由于各個定時器沒有優先級，因此了影響系統的實時性。

　　2 對軟件定時器的改進

　　為提高軟件定時器回調函數執行的實時性，給每個定時器賦予一個優先級。當定時完成時，并且定時器的回調函數不為空，則把定時器的優先級寫于軟件定時器就緒表中。任務OSTmr_Task對相應“時間輪”檢查結束后，如果在掃描各個定時器前軟件定時器就緒表為零而掃描之后不為零，則發送信號量激活回調函數任務OSTmr_TaskCallback。在此任務中，回調函數根據軟件定時器就緒表中的優先級執行相應的回調函數，這樣就提高了系統的實時性。

　　2.1 對軟件定時器相關數據結構改進

　　① 定義結構體OS_TMR_CALL，存儲定時器的回調函數、函數的參數、定時器指針，形式如下：

　　typedefstructos_tmr_call {

　　OS_TMR_CALLBACKOSTmrCallback; /*回調函數*/

　　void *OSTmrCallbackArg;/*回調函數指針*/

　　OS_TMR *OSTmr; /*定時器指針*/

　　} OS_TMR_CALL;

　　在頭文件ucos_ii.h中，定義OSTmrCallbackTbl[OS_TMR_CFG_MAX]，OS_TMR_CFG_MAX表示系統中配置的軟件定時器數量。

　　② 在軟件定時器控制塊中加入成員變量OSTmrPrio（定時器優先級），刪去變量OSTmrCallback（回調函數）、OSTmrCallbackArg（回調函數參數），為了測試的方便，可暫不刪除這兩個變量。

　　③ 定義定時器就緒表：

　　INT8UOSTmrRdyGrp；

　　INT8UOSTmrRdyTbl[OS_TMR_CFG_MAX/8 + 1]；

　　當定時器定時完成時，把定時器優先級寫入就緒表，回調函數任務根據優先級執行回調函數。

　　④ 定義信號量OSTmrSemCallback（初始值0 ），當定時完成后，發送此信號量，激活回調函數任務，以執行回調函數。