μC/OSII中软件定时器的优缺点与改进

μC/OSII具有小巧、性能稳定、开源等众多优点，并且μC/OSII大部分用ANSI C语言编写，系统的移植非常容易。在μC/OSII I2.81及以后的版本中[2]，加入了对软件定时器的支持，使得μC/OSII操作系统更加完善。

　　μC/OSII是一种基于优先级的抢占式操作系统，实时性很强。而系统中软件定时器没有优先级，回调函数顺序执行，这样就降低了系统的实时性。因此，本文对软件定时器进行改进，定时器中加入优先级，回调函数按优先级执行，从而提高系统的实时性。

　　1 对软件定时器的介绍

　　μC/OSII系统中的时间管理功能包括任务延时与软件定时器，而软件定时器的主要作用是，对函数周期性或者一次性执行的定时，利用软件定时器控制块与“定时器轮”管理软件定时器。定时器控制块的结构如同任务控制块，创建一个定时器时，从空闲定时器控制块链表中得到一个空闲控制块，并对其赋值。

　　软件定时器也需要一个时钟节拍驱动，而这个驱动一般是硬件实现的，一般使用μC/OSII操作系统中任务延时的时钟节拍来驱动软件定时器。每个时钟节拍OSTmrCtr（全局变量，初始值为0）增1， 当OSTmrCtr的值等于为OS_TICKS_PER_SEC /OS_TMR_CFG_TICKS_PER_SEC（此两者的商决定软件定时器的频率）时，调用函数OSTmrSignal（），此函数发送信号量OSTmrSemSignal（初始值为0，决定软件定时器扫描任务OSTmr_Task的运行）。也就是说，对定时器的处理不在时钟节拍中断函数中进行，而是以发生信号量的方式激活任务OSTmr_Task（具有很高的优先级）。任务OSTmr_Task对定时器进行检测处理，包括定时器定时完成的判断、回调函数的执行。

　　μC/OSII 2.86中与软件定时器相关的函数包括：

　　① 软件定时器内部静态函数。获取与释放定时器控制块函数OSTmr_Alloc（）、OSTmr_Free（）；定时器插入相应“时间轮”组函数OSTmr_Link（）；从相应“时间轮”组中删除定时器函数OSTmr_Unlink（）；软件定时器任务初始化函数OSTmr_InitTask（）；定时器扫描任务OSTmr_Task；定时器上锁与解锁函数OSTmr_Lock（）与OSTmr_Unlock（）（在μC/OSII 2.91中，此两函数被任务调度锁定与解锁函数代替）。

　　② 定时器外部接口函数。定时器创建与删除函数OSTmrCreate（）、OSTmrDel（）；定时器启动与停止函数OSTmrStart（）、OSTmrStop（）；定时器剩余时间与当前状态查询函数OSTmrRemainGet（）、OSTmrStateGet（）；软件定时器的初始化OSTmr_Init（）；发送信号量OSTmrSemSignal函数OSTmrSignal（）；定时器名称查询函数OSTmrNameGet（）。

　　由于软件定时器的回调函数的执行都是在任务OSTmr_Task中执行，如果多个定时器同时定时完成，则在定时器任务中执行多个定时器的回调函数，因此定时器任务的执行时间不确定。而且定时器回调函数是顺序执行的，如果某个定时器回调函数需要尽快执行以实现精确定时，就难以实现了。由于各个定时器没有优先级，因此了影响系统的实时性。

　　2 对软件定时器的改进

　　为提高软件定时器回调函数执行的实时性，给每个定时器赋予一个优先级。当定时完成时，并且定时器的回调函数不为空，则把定时器的优先级写于软件定时器就绪表中。任务OSTmr_Task对相应“时间轮”检查结束后，如果在扫描各个定时器前软件定时器就绪表为零而扫描之后不为零，则发送信号量激活回调函数任务OSTmr_TaskCallback。在此任务中，回调函数根据软件定时器就绪表中的优先级执行相应的回调函数，这样就提高了系统的实时性。

　　2.1 对软件定时器相关数据结构改进

　　① 定义结构体OS_TMR_CALL，存储定时器的回调函数、函数的参数、定时器指针，形式如下：

　　typedefstructos_tmr_call {

　　OS_TMR_CALLBACKOSTmrCallback; /*回调函数*/

　　void *OSTmrCallbackArg;/*回调函数指针*/

　　OS_TMR *OSTmr; /*定时器指针*/

　　} OS_TMR_CALL;

　　在头文件ucos_ii.h中，定义OSTmrCallbackTbl[OS_TMR_CFG_MAX]，OS_TMR_CFG_MAX表示系统中配置的软件定时器数量。

　　② 在软件定时器控制块中加入成员变量OSTmrPrio（定时器优先级），删去变量OSTmrCallback（回调函数）、OSTmrCallbackArg（回调函数参数），为了测试的方便，可暂不删除这两个变量。

　　③ 定义定时器就绪表：

　　INT8UOSTmrRdyGrp；

　　INT8UOSTmrRdyTbl[OS_TMR_CFG_MAX/8 + 1]；

　　当定时器定时完成时，把定时器优先级写入就绪表，回调函数任务根据优先级执行回调函数。

　　④ 定义信号量OSTmrSemCallback（初始值0 ），当定时完成后，发送此信号量，激活回调函数任务，以执行回调函数。

　　2.2 与软件定时器相关的函数函数与任务的改进

　　2.2.1 软件定时器创建函数OSTmrCreate