news 2025/12/27 18:13:16

从零玩转RT-Thread(22):定时器底层机制揭秘

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张小明

前端开发工程师

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从零玩转RT-Thread(22):定时器底层机制揭秘

由于定时器模拟实现的一些机制,将导致我们在使用时容现某些低级错误。为了更好地理解这些错误,本小节介绍RT-Thread定时器的基本设计原理。

注:本小节只对其设计做比较简单的介绍,目的是更好地掌握API的使用。

定时器是如何被触发的?

与时间片轮转机制工作原理类似,RT-Thread定时器依赖系统时钟节拍(tick)中断来触发执行。如下图所示:

当系统时钟节拍产生一次tick中断时,RT-Thread 会调用rt_tick_increase,tick 计数器加 1。

  1. 系统检查所有已启动的定时器。
  2. 若某定时器的超时时间已到:执行其绑定的回调函数(在中断上下文中)。
  3. 若是周期定时器,重置下次触发时间。

定时器精度:由于定时器基于系统时钟节拍中断触发执行;因此,可知其精度受时钟节拍周期影响,即最小的定时时间为1个tick。

HARD_TIMER模式的定时器

默认情况下,创建的定时器会被加入到定时器队列_timer_list中,且该链表为按触发时间排序的链表。

static rt_list_t _timer_list[RT_TIMER_SKIP_LIST_LEVEL];

当我们调用rt_timer_start()启动定时器时,定时器将插入到该队列中。

这样一来,当定时中断发生时:RT-Thread检查各个定时器是否满足超时条件。若满足,调用其回调函数,并且将周期定时器重新插入链表。而如果是一性次的定时器,则会从该链表中移除。

SOFT_TIMER模式的定时器

此外,还有另外一种模式的定时器,SOFT_TIMER。要启用这种定时器,只需要在创建定时器时传递以下标志宏:

#define RT_TIMER_FLAG_SOFT_TIMER 0x4 /* 软件定时器 */

在RT-Thread内部,采用了专门的定时器任务来扫描这些定时器,并执行回调函数。

上述任务相关的配置宏如下:

#define RT_TIMER_THREAD_PRIO 4 #define RT_TIMER_THREAD_STACK_SIZE 512

示例:创建SOFT_TIMER模式的定时器

下面的代码演示了如何创建SOFT_TIMER模式的定时器。

#include <rtthread.h> #include "base.h" #include "rtconfig.h" #include "rtdef.h" rt_timer_t led_timer; // 回调函数 static void led_timer_cb(void *parameter) { RT_UNUSED(parameter); led_toggle(LED0); // 切换LED 状态 static int count; if (++count == 20) { // 可以关闭 rt_timer_stop(led_timer); } } struct rt_timer oneshort_timer; static void oneshort_timer_cb (void * parameter) { RT_UNUSED(parameter); led_toggle(LED1); // 可以重启 rt_timer_start(&oneshort_timer); } int main (void) { hardware_init(); // 创建一个周期性定时器(1000ms) led_timer = rt_timer_create("led_t", led_timer_cb, (void *)20, rt_tick_from_millisecond(500), // RT_TICK_PER_SECOND, RT_TIMER_FLAG_PERIODIC | RT_TIMER_FLAG_SOFT_TIMER); if (led_timer != RT_NULL) { rt_timer_start(led_timer); // 启动定时器 } rt_timer_init(&oneshort_timer, "oneshort", oneshort_timer_cb, RT_NULL, 3*RT_TICK_PER_SECOND, // 3秒 RT_TIMER_FLAG_ONE_SHOT | RT_TIMER_FLAG_SOFT_TIMER); rt_timer_start(&oneshort_timer); return 0; }

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作者介绍 李述铜,嵌入式系统与底层架构领域讲师,专注于操作系统、CPU 架构、RTOS 内核与系统软件实现原理的教学与研究。 出版作品《从0手写x86计算机操作系统》,主讲课程包括:《从0手写嵌入式操作系统》《从0手写TCP/IP协议栈》《从0手写FAT32文件系统》等。

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