目的
HAL庫默認提供了系統時間,系統時間默認情況下由SysTick定時器計數產生。系統時間一方面用於HAL庫自身調用,另一方面用戶也可以使用,爲開發帶來便利。(本文提到的相關使用主要應用於未使用OS(操作系統)的情況下。)
基礎使用
一般的系統時間使用方面常用到兩個函數:
__weak uint32_t HAL_GetTick(void)
返回從系統運行開始經過的時間,默認情況下單位爲ms;__weak void HAL_Delay(uint32_t Delay)
延時,該延時是阻塞的,默認情況下延時單位爲ms,該函數不能在等於或高於系統時鐘源優先級(默認情況下爲0)的中斷程序中使用,不然程序就阻塞在這裏不動了;
對於上面兩個函數本身來說沒什麼特別可以多說的,需要注意的點也在上面說明了。上面的延時函數是阻塞型的,當然我們也有方式實現非阻塞的延時。
int main(void)
{
HAL_Init();
SystemClock_Config();
MX_GPIO_Init();
while (1)
{
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_0);
HAL_Delay(1000);
}
}
上面方式使用HAL_Delay()進行延時,可以實現GPIOA0口每秒反轉一次電平。如果只有一個任務這樣就沒問題,但是如果有多個對延時時間有不同需求的任務這樣就不太合適了,這時候可以使用下面方式:
uint32_t previousMillisA0 = 0;
uint32_t previousMillisA1 = 0;
int main(void)
{
HAL_Init();
SystemClock_Config();
MX_GPIO_Init();
while (1)
{
uint32_t currentMillis = HAL_GetTick(); //獲取當前系統時間
if (currentMillis - previousMillisA0 >= 1000) //當前時間刻減去前次執行的時間刻
{
previousMillisA0 = currentMillis; //更新執行時間刻
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_0);
}
if (currentMillis - previousMillisA1 >= 500) //當前時間刻減去前次執行的時間刻
{
previousMillisA1 = currentMillis; //更新執行時間刻
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_1);
}
}
}
上面的代碼實現了GPIOA0口每秒反轉一次電平,同時GPIOA1口每500毫秒反轉一次電平。可以使用這種方式處理更多的任務。
進階使用
HAL的系統時間由定時器在中斷中累加計數:
/**
* @brief This function is called to increment a global variable "uwTick"
* used as application time base.
* @note In the default implementation, this variable is incremented each 1ms
* in SysTick ISR.
* @note This function is declared as __weak to be overwritten in case of other
* implementations in user file.
* @retval None
*/
__weak void HAL_IncTick(void)
{
uwTick += uwTickFreq;
}
因爲這個回調函數是由 __weak
符號修飾的,所以可以自己重新寫同名函數來實現更復雜的功能,比如可以用來實現調度器功能。先看下面演示:
上圖例子中聲明瞭兩個任務,分別設置運行參數並運行。通過圖中可以看到兩個任務都按期望的方式執行了。
以下是Ticker部分代碼:
#ifndef LIB_TICKER_H_
#define LIB_TICKER_H_
#include "main.h"
#define LIB_TICKER_MAX_SIZE 16 // 最大Ticker可綁定數
class LibTicker {
public:
LibTicker(void);
~LibTicker(void);
typedef void (*callback_t)(void);
typedef void (*callback_with_arg_t)(void*);
// 設置Ticker定期執行,輸入參數分別是時間(毫秒)、回調函數
bool attach(size_t milliseconds, callback_t callback) {
if (!milliseconds) {
return false;
}
return _attach(milliseconds, milliseconds, reinterpret_cast<callback_with_arg_t>(callback), 0);
}
// 設置Ticker定期執行,輸入參數分別是時間(毫秒)、回調函數、不大於32位變量
template<typename T>
bool attach(size_t milliseconds, void (*callback)(T), T arg) {
if (!milliseconds) {
return false;
}
if (sizeof(T) > sizeof(size_t)) {
return false;
}
uint32_t arg32 = (uint32_t) arg;
return _attach(milliseconds, milliseconds, reinterpret_cast<callback_with_arg_t>(callback), arg32);
}
// 設置Ticker執行一次,輸入參數分別是時間(毫秒)、回調函數
bool once(size_t milliseconds, callback_t callback) {
return _attach(0, milliseconds, reinterpret_cast<callback_with_arg_t>(callback), 0);
}
// 設置Ticker執行一次,輸入參數分別是時間(毫秒)、回調函數、不大於32位變量
template<typename T>
bool once(size_t milliseconds, void (*callback)(T), T arg) {
if (sizeof(T) > sizeof(size_t)) {
return false;
}
uint32_t arg32 = (uint32_t) arg;
return _attach(0, milliseconds, reinterpret_cast<callback_with_arg_t>(callback), arg32);
}
void detach(void); // 停止已綁定運行的Ticker
bool active(void); // 返回Ticker當前是否已綁定
static void handle(void); // 執行已就緒的任務,該函數可以設置成main(){while(1){LibTicker::handle();}}
static void schedule(void);
private:
bool _active;
size_t _index;
bool _ready;
size_t _period;
size_t _count;
callback_with_arg_t _callback;
size_t _arg;
bool _attach(size_t period, size_t count, callback_with_arg_t callback, size_t arg);
static LibTicker *_ticker[LIB_TICKER_MAX_SIZE];
};
#endif /* LIB_TICKER_H_ */
#include "lib_ticker.h"
typedef void (*LibTickerCallBack)(size_t arg);
LibTicker::LibTicker(void) :
_active(false), _ready(false), _period(0), _count(0), _callback(nullptr), _arg(0) {
}
LibTicker::~LibTicker(void) {
detach();
}
void LibTicker::detach(void) {
if (_active) { // 如果Ticker當前已綁定運行
__disable_irq();
_active = false;
_ready = false;
_period = 0;
_callback = nullptr;
_arg = 0;
_ticker[_index] = nullptr;
__enable_irq();
}
}
bool LibTicker::active(void) {
return _active;
}
bool LibTicker::_attach(size_t period, size_t count, callback_with_arg_t callback, size_t arg) {
if (callback == nullptr) {
return false;
}
if (_active) { // 如果Ticker當前已綁定運行
_ready = false;
_period = period;
_count = count;
_callback = callback;
_arg = arg;
return true;
} else {
for (size_t i = 0; i < LIB_TICKER_MAX_SIZE; i++) {
if (_ticker[i] == nullptr) {
__disable_irq();
_active = true;
_index = i;
_ready = false;
_period = period;
_count = count;
_callback = callback;
_arg = arg;
_ticker[i] = this;
if (_count == 0) {
_ready = true;
}
__enable_irq();
return true;
}
}
}
return false;
}
void LibTicker::handle(void) {
for (size_t i = 0; i < LIB_TICKER_MAX_SIZE; i++) {
if (_ticker[i] == nullptr) {
continue;
}
if (!_ticker[i]->_active) {
continue;
}
if (_ticker[i]->_ready) { // 當前Ticker已就緒
_ticker[i]->_ready = false;
_ticker[i]->_callback(reinterpret_cast<void*>(_ticker[i]->_arg));
if ((_ticker[i]->_period == 0) && (_ticker[i]->_count == 0)) { // 該任務只運行一次
_ticker[i]->detach();
}
}
}
}
void LibTicker::schedule(void) {
for (size_t i = 0; i < LIB_TICKER_MAX_SIZE; i++) {
if (_ticker[i] == nullptr) {
continue;
}
if (!_ticker[i]->_active) {
continue;
}
if (_ticker[i]->_count) {
_ticker[i]->_count--;
}
if (_ticker[i]->_count == 0) {
_ticker[i]->_ready = true;
_ticker[i]->_count = _ticker[i]->_period;
}
}
}
LibTicker * LibTicker::_ticker[LIB_TICKER_MAX_SIZE] = { nullptr };
extern __IO uint32_t uwTick;
extern HAL_TickFreqTypeDef uwTickFreq;
void HAL_IncTick(void) { // 重寫系統時間計數函數
uwTick += uwTickFreq; // 保留系統時間計數功能
LibTicker::schedule(); // 進行Ticker調度處理
}
上面的例子打包下載:
《基於STM32 HAL庫的定時任務調度器例程 stm32f405ticker.zip》
https://download.csdn.net/download/naisu_kun/11913140
另外也可以參考GitHub上項目,命名稍有調整,功能並沒有改動:
https://github.com/NaisuXu/STM32-tool-library-based-on-HAL-and-LL
總結
系統時間在開發過程中還是比較有用的,上面只是列舉了部分常見用法。如果對時間有更精密的需求的話推薦使用定時器。