超轻量级网红软件定时器multi_timer(51+stm32小熊派双平台实战)-伙伴云

超轻量级网红软件定时器multi_timer(51+stm32小熊派双平台实战)

网友投稿 1180 2022-05-27

一、multi_timer简介

网红multi_timer是一个极其轻量的软件定时器,只要你的MCU容量够的情况下，就可以无限拓展成为N个定时器，这在一定程度上方便了定期器资源较少的MCU，但有经验的老工程师会说："我可以只用一个定时器，用计数器+标志位的方式也可以COPY出N个定时器呀，资源少也阻挡不了我对它的充分利用"。是的没错，但multi_timer对比老工程师方法的优势在哪里呢？它可以取代传统的标志位+计数器的判断方式，让程序看起来更加优雅更加好维护。

特点：简单、优雅、便捷、易维护

二、multi_timer的使用方法

1、定义一个multi_timer结构体变量

Timer timer1 ;

2、注册并初始化multi_timer定时器

timer_init(&timer1, timer1_callback, TIMER_TIMEOUT_500MS, TIMER_TIMEOUT_500MS);

3、启动multi_timer定时器

timer_start(&timer1);

4、设置1ms硬件定时器循环调用计数器以提供时基

void xxx_callback(void)

{

timer_ticks();

}

5、在while循环中循环调用multi_timer的后台处理函数

while(1)

{

//....

timer_loop();

}

三、multi_timer实战

实战演练1：在STC15F104W-35I-SOP8上实践

买这个小模块的原因是后面需要做一些开源项目，想做一些传感器，最后用stm32或者其它的MCU与它建立通信用，还有一个用途就是以后移植一些开源项目，我希望现在低端一点的平台上验证(如果低端跑不了就直接上能跑的)，后面再在高端点的平台上实践，有时间有条件我也会多在别的平台上跑跑，这样相当于积累了多个平台的开发经验，这款CPU完全兼容51单片机的指令集，所以把它当成51单片机来用就行了。

这个小板子对应的原理图如下：

限于文章篇幅，如果想多了解这个小板子的信息，可以去我的CSDN博客上看看，之前写了介绍：

https://blog.csdn.net/morixinguan/article/details/105130462

下面直接看实战需求功能描述：

1、用multi_timer创建软件定时器1，用来以500ms的频率让LED灯交替闪烁。

2、用multi_timer创建软件定时器2，当定时10s到达以后，常亮LED，并且删除multi_timer创建的软件定时器1和软件定时器2。

创建51的Keil4工程，然后开始编写代码：

1、打开Keil4，然后创建一个AT89C51的工程

2、将multi_timer添加到keil4工程

3、创建一个Package目录，将multi_timer的程序文件添加进来

4、编写代码

#include

#include "multi_timer.h"

Timer timer1 ;

Timer timer2 ;

/*用于定时10s的计数器*/

int Counter = 0 ;

/*根据板子原理图，灯位于P3^3*/

sbit LED = P3 ^ 3 ;

/*晶振频率为12M*/

#define FOSC 12000000L

/*指令速度为12T*/

#define command_speed 12

/*用multi_timer创建的定时器1定时时间单位:ms*/

#define TIMER_TIMEOUT_500MS 500

/*用multi_timer创建的定时器2定时时间单位:ms*/

#define TIMER_TIMEOUT_1S 1000

void timer0_init(void);

void timer1_callback(void);

void timer2_callback(void);

void main(void)

{

LED = 0;

timer0_init();

timer_init(&timer1, timer1_callback, TIMER_TIMEOUT_500MS, TIMER_TIMEOUT_500MS);

timer_init(&timer2, timer2_callback, TIMER_TIMEOUT_1S, TIMER_TIMEOUT_1S);

timer_start(&timer1);

timer_start(&timer2);

while(1)

{

timer_loop();

}

/*multi_timer回调函数1调用*/

void timer1_callback(void)

{

/*LED灯电平翻转*/

LED = !LED ;

}

/*multi_timer回调函数2调用*/

void timer2_callback(void)

{

/*当计数器到达10次以后删除所有创建的软件定时器

计数器清0，将LED电平置为1，常亮

++Counter ;

if(Counter == 10)

{

Counter = 0 ;

LED = 1 ;

timer_stop(&timer1);

timer_stop(&timer2);

}

/*硬件定时器初始化*/

void timer0_init(void)

{

TMOD = 0x00;

TH0 = (65536 - FOSC / command_speed / 1000) >> 8;

TL0 = (65536 - FOSC / command_speed / 1000);

EA = 1;

ET0 = 1;

TR0 = 1;

}

/*利用系统定时器产生1ms的定时中断*/

void timer0() interrupt 1

{

TH0 = (65536 - FOSC / command_speed / 1000) >> 8;

TL0 = (65536 - FOSC / command_speed / 1000);

/*multi_timer计数器自增*/

timer_ticks();

}

4、程序编译与固件生成

我们看到编译过后，整个程序的大小仅占用1.3K多，确实够轻量！接下来将生成的.hex文件下载到开发板上。

最终程序按照我的设计思路完美运行！这里相当于带大家重新复习了下51单片机平台的基本使用。

实战演练2：在小熊派开发板上实战

接下来我们在这个平台上把实战演练1的需求实现一下，首先先看小熊派开发板的原理图，找到LED的位置：

使用stm32cubmx配置基础工程：

1、芯片选型，这里选择stm32l431rctx

2、配置rcc时钟以及串行调试接口

这里我选择的是高速，时钟的话，直接用系统默认的内部时钟也可以，时钟默认配置最高80MHz。

因为以前被坑过，导致程序没法下载了，所以习惯性配置这个选项，后续有时间我写篇文章解释下。

3、配置LED

4、配置串口调试

方便根据调试信息查看程序执行流程。

5、生成Keil5基础工程

实际开发建议硬件外设分模块，这样看起来不要把所有的生成全部都挤到main.c里面去了，这点让我非常讨厌，所以生成工程时候习惯点击设置以下这一项：

接下来点击生成代码：

1、将multi_timer添加到keil5工程

2、创建一个Package目录，将multi_timer的程序文件添加进来

3、编写代码

由于篇幅限制，只看我自己代码添加的位置：

main.h

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN Includes */

/*添加必要的头文件*/

#include

#include "multi_timer.h"

/* USER CODE END Includes */

main.c

/* Private define ------------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PD */

/*用multi_timer创建的定时器1定时时间单位:ms*/

#define TIMER_TIMEOUT_500MS 500

/*用multi_timer创建的定时器2定时时间单位:ms*/

#define TIMER_TIMEOUT_1S 1000

/* USER CODE END PD */

/* USER CODE BEGIN PV */

Timer timer1 ;

Timer timer2 ;

/*用于定时10s的计数器*/

int Counter = 0 ;

/* USER CODE END PV */

/* USER CODE BEGIN PFP */

/*定义重定向，这样才能使用printf函数*/

int fputc(int ch, FILE *file)

{

return HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 1000);

}

/*multi_timer回调函数1调用*/

void timer1_callback(void)

{

/*LED灯电平翻转*/

//LED = !LED ;

HAL_GPIO_TogglePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin);

}

/*multi_timer回调函数2调用*/

void timer2_callback(void)

{

/*当计数器到达10次以后删除所有创建的软件定时器

计数器清0，将LED电平置为1，常亮

++Counter ;

if(Counter == 10)

{

Counter = 0 ;

//LED = 1 ;

HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin, GPIO_PIN_SET);

printf("LED灯常亮\n");

timer_stop(&timer1);

printf("关闭定时器1\n");

timer_stop(&timer2);

printf("关闭定时器2\n");

}

/**

* @brief The application entry point.

* @retval int

int main(void)

{

/* USER CODE BEGIN 1 */

/* USER CODE END 1 */

/* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */

HAL_Init();

/* USER CODE BEGIN Init */

/* USER CODE END Init */

/* Configure the system clock */

SystemClock_Config();

/* USER CODE BEGIN SysInit */

/* USER CODE END SysInit */

/* Initialize all configured peripherals */

MX_GPIO_Init();

MX_USART1_UART_Init();

/* USER CODE BEGIN 2 */

timer_init(&timer1, timer1_callback, TIMER_TIMEOUT_500MS, TIMER_TIMEOUT_500MS);

timer_init(&timer2, timer2_callback, TIMER_TIMEOUT_1S, TIMER_TIMEOUT_1S);

timer_start(&timer1);

timer_start(&timer2);

/* USER CODE END 2 */

/* Infinite loop */

/* USER CODE BEGIN WHILE */

while (1)

{

/* USER CODE END WHILE */

/* USER CODE BEGIN 3 */

timer_loop();

}

/* USER CODE END 3 */

}

stm32l4xx_it.c

这里利用系统时钟的1ms的时基，就不用重新去创建一个硬件定时器了。

/**

* @brief This function handles System tick timer.

void SysTick_Handler(void)

{

/* USER CODE BEGIN SysTick_IRQn 0 */

timer_ticks();

/* USER CODE END SysTick_IRQn 0 */

HAL_IncTick();

/* USER CODE BEGIN SysTick_IRQn 1 */

/* USER CODE END SysTick_IRQn 1 */

}

4、程序编译与固件生成

生成固件

选择调试和下载器，这里是st-link

选择下载程序后复位，如果不选择则需要按开发板上的硬件复位。

编译成功后直接点击下载

5、程序执行(看串口调试助手)

实验成功！

四、multi_timer设计思想

所谓有道是知其然而知所以然，这么优秀的作品，我们有必要来了解一下：

4.1 multi_timer的数据结构及参数含义

typedef struct Timer

{

uint32_t timeout;

uint32_t repeat;

void (*timeout_cb)(void);

struct Timer* next;

} Timer;

参数含义：

4.2 multi_timer的函数解析

程序文件里的全局变量：

//timer handle list head.

static struct Timer* head_handle = NULL;

//Timer ticks

static uint32_t _timer_ticks = 0;

/**

* @brief background ticks, timer repeat invoking interval 1ms.

* @param None.

* @retval None.

void timer_ticks()

{

_timer_ticks++;

}

这个函数的功能主要是产生计数，而产生计数一定要有另外一个介质去驱动它运行。

//Timer ticks

static uint32_t _timer_ticks = 0;

/**

* @brief Initializes the timer struct handle.

* @param handle: the timer handle strcut.

* @param timeout_cb: timeout callback.

* @param repeat: repeat interval time.

* @retval None

void timer_init(struct Timer* handle, void(*timeout_cb)(), uint32_t timeout, uint32_t repeat)

{

handle->timeout_cb = timeout_cb;

handle->timeout = _timer_ticks + timeout;

handle->repeat = repeat;

}

初始化主要是给结构体参数进行赋值操作，首先要确定是哪个结构体成员，由handle参数确定，当定时时间到了要做什么事情，由timeout_cb(定时器回调处理函数)参数确定，定时时间多长才会触发所谓的事情，由timeout(定时时间)参数确定，如果这个功能需要重复触发，我们就需要给repeat(循环定时触发时间)参数()指定。

/**

* @brief Start the timer work, add the handle into work list.

* @param btn: target handle strcut.

* @retval 0: succeed. -1: already exist.

int timer_start(struct Timer* handle)

{

struct Timer* target = head_handle;

while(target)

{

超轻量级网红软件定时器multi_timer(51+stm32小熊派双平台实战)

if(target == handle) return -1; //already exist.

target = target->next;

}

handle->next = head_handle;

head_handle = handle;

return 0;

}

这里将定时器句柄添加到链表里进行保存，循环指向链表的下一个节点去添加定时器节点，如果发现是同一个定时器句柄，则直接返回-1，表示当前添加句柄不合法。

/**

* @brief Stop the timer work, remove the handle off work list.

* @param handle: target handle strcut.

* @retval None

void timer_stop(struct Timer* handle)

{

struct Timer** curr;

for(curr = &head_handle; *curr; )

{

struct Timer* entry = *curr;

if (entry == handle)

{

*curr = entry->next;

}

else

curr = &entry->next;

}

这里非常巧妙的使用了一个二级指针curr，指向了对应定时器句柄的地址，通过循环遍历，找到对应的句柄后将其删除。

/**

* @brief main loop.

* @param None.

* @retval None

void timer_loop()

{

struct Timer* target;

for(target = head_handle; target; target = target->next)

{

if(_timer_ticks >= target->timeout)

{

if(target->repeat == 0)

{

timer_stop(target);

}

else

{

target->timeout = _timer_ticks + target->repeat;

}

target->timeout_cb();

}

这个函数实现非常简单，就是通过不断遍历链表各个节点，判断是否到达定时时间(timeout参数)，如果到达了定时时间,没有指定循环定时触发时间(repeat参数)的时候，这时就会把当前定时器句柄给移除，如果指定了循环定时触发时间(repeat参数)，则定时时间会被重新赋值，直到下一个定时到来，接下来会一直循环触发。

实践工程下载

链接：https://pan.baidu.com/s/1xwCnkMDnwjPTrKd8ulw58w

提取码：eo5y

复制这段内容后打开百度网盘手机App，操作更方便哦

注意：

大部分朋友的电脑都同时装了Keil5和Keil4，不小心操作有时打开Keil4工程会卡死，解决方法如下：

将下面这个文件删除，再重新打开就不会了。

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