超輕量級網(wǎng)紅軟件定時器multi_timer(51+stm32小熊派雙平臺實戰(zhàn))

一、multi_timer簡介

網(wǎng)紅multi_timer是一個極其輕量的軟件定時器,只要你的MCU容量夠的情況下，就可以無限拓展成為N個定時器，這在一定程度上方便了定期器資源較少的MCU，但有經(jīng)驗的老工程師會說："我可以只用一個定時器，用計數(shù)器+標(biāo)志位的方式也可以COPY出N個定時器呀，資源少也阻擋不了我對它的充分利用"。是的沒錯，但multi_timer對比老工程師方法的優(yōu)勢在哪里呢？它可以取代傳統(tǒng)的標(biāo)志位+計數(shù)器的判斷方式，讓程序看起來更加優(yōu)雅更加好維護。

特點：簡單、優(yōu)雅、便捷、易維護

二、multi_timer的使用方法

1、定義一個multi_timer結(jié)構(gòu)體變量

Timer timer1 ;

2、注冊并初始化multi_timer定時器

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

3、啟動multi_timer定時器

timer_start(&timer1);

4、設(shè)置1ms硬件定時器循環(huán)調(diào)用計數(shù)器以提供時基

void xxx_callback(void)

{

timer_ticks();

}

5、在while循環(huán)中循環(huán)調(diào)用multi_timer的后臺處理函數(shù)

while(1)

{

//....

timer_loop();

}

三、multi_timer實戰(zhàn)

實戰(zhàn)演練1：在STC15F104W-35I-SOP8上實踐

買這個小模塊的原因是后面需要做一些開源項目，想做一些傳感器，最后用stm32或者其它的MCU與它建立通信用，還有一個用途就是以后移植一些開源項目，我希望現(xiàn)在低端一點的平臺上驗證(如果低端跑不了就直接上能跑的)，后面再在高端點的平臺上實踐，有時間有條件我也會多在別的平臺上跑跑，這樣相當(dāng)于積累了多個平臺的開發(fā)經(jīng)驗，這款CPU完全兼容51單片機的指令集，所以把它當(dāng)成51單片機來用就行了。

這個小板子對應(yīng)的原理圖如下：

限于文章篇幅，如果想多了解這個小板子的信息，可以去我的CSDN博客上看看，之前寫了介紹：

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

下面直接看實戰(zhàn)需求功能描述：

1、用multi_timer創(chuàng)建軟件定時器1，用來以500ms的頻率讓LED燈交替閃爍。

2、用multi_timer創(chuàng)建軟件定時器2，當(dāng)定時10s到達以后，常亮LED，并且刪除multi_timer創(chuàng)建的軟件定時器1和軟件定時器2。

創(chuàng)建51的Keil4工程，然后開始編寫代碼：

1、打開Keil4，然后創(chuàng)建一個AT89C51的工程

2、將multi_timer添加到keil4工程

3、創(chuàng)建一個Package目錄，將multi_timer的程序文件添加進來

4、編寫代碼

#include

#include "multi_timer.h"

Timer timer1 ;

Timer timer2 ;

/*用于定時10s的計數(shù)器*/

int Counter = 0 ;

/*根據(jù)板子原理圖，燈位于P3^3*/

sbit LED = P3 ^ 3 ;

/*晶振頻率為12M*/

#define FOSC 12000000L

/*指令速度為12T*/

#define command_speed 12

/*用multi_timer創(chuàng)建的定時器1定時時間 ?單位:ms*/

#define TIMER_TIMEOUT_500MS 500

/*用multi_timer創(chuàng)建的定時器2定時時間 ?單位: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回調(diào)函數(shù)1調(diào)用*/

void timer1_callback(void)

{

/*LED燈電平翻轉(zhuǎn)*/

LED = !LED ;

}

/*multi_timer回調(diào)函數(shù)2調(diào)用*/

void timer2_callback(void)

{

/*當(dāng)計數(shù)器到達10次以后刪除所有創(chuàng)建的軟件定時器

計數(shù)器清0，將LED電平置為1，常亮

*/

++Counter ;

if(Counter == 10)

{

Counter = 0 ;

LED = 1 ;

timer_stop(&timer1);

timer_stop(&timer2);

}

}

/*硬件定時器初始化*/

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;

}

/*利用系統(tǒng)定時器產(chǎn)生1ms的定時中斷*/

void timer0() interrupt 1

{

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

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

/*multi_timer計數(shù)器自增*/

timer_ticks();

}

4、程序編譯與固件生成

我們看到編譯過后，整個程序的大小僅占用1.3K多，確實夠輕量！接下來將生成的.hex文件下載到開發(fā)板上。

最終程序按照我的設(shè)計思路完美運行！這里相當(dāng)于帶大家重新復(fù)習(xí)了下51單片機平臺的基本使用。

實戰(zhàn)演練2：在小熊派開發(fā)板上實戰(zhàn)

接下來我們在這個平臺上把實戰(zhàn)演練1的需求實現(xiàn)一下，首先先看小熊派開發(fā)板的原理圖，找到LED的位置：

使用stm32cubmx配置基礎(chǔ)工程：

1、芯片選型，這里選擇stm32l431rctx

2、配置rcc時鐘以及串行調(diào)試接口

這里我選擇的是高速，時鐘的話，直接用系統(tǒng)默認的內(nèi)部時鐘也可以，時鐘默認配置最高80MHz。

因為以前被坑過，導(dǎo)致程序沒法下載了，所以習(xí)慣性配置這個選項，后續(xù)有時間我寫篇文章解釋下。

3、配置LED

4、配置串口調(diào)試

方便根據(jù)調(diào)試信息查看程序執(zhí)行流程。

5、生成Keil5基礎(chǔ)工程

實際開發(fā)建議硬件外設(shè)分模塊，這樣看起來不要把所有的生成全部都擠到main.c里面去了，這點讓我非常討厭，所以生成工程時候習(xí)慣點擊設(shè)置以下這一項：

接下來點擊生成代碼：

1、將multi_timer添加到keil5工程

2、創(chuàng)建一個Package目錄，將multi_timer的程序文件添加進來

3、編寫代碼

由于篇幅限制，只看我自己代碼添加的位置：

main.h

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

/* USER CODE BEGIN Includes */

/*添加必要的頭文件*/

#include

#include "multi_timer.h"

/* USER CODE END Includes */

main.c

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

/* USER CODE BEGIN PD */

/*用multi_timer創(chuàng)建的定時器1定時時間 ?單位:ms*/

#define TIMER_TIMEOUT_500MS 500

/*用multi_timer創(chuàng)建的定時器2定時時間 ?單位:ms*/

#define TIMER_TIMEOUT_1S 1000

/* USER CODE END PD */

/* USER CODE BEGIN PV */

Timer timer1 ;

Timer timer2 ;

/*用于定時10s的計數(shù)器*/

int Counter = 0 ;

/* USER CODE END PV */

/* USER CODE BEGIN PFP */

/*定義重定向，這樣才能使用printf函數(shù)*/

int fputc(int ch, FILE *file)

{

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

}

/*multi_timer回調(diào)函數(shù)1調(diào)用*/

void timer1_callback(void)

{

/*LED燈電平翻轉(zhuǎn)*/

//LED = !LED ;

HAL_GPIO_TogglePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin);

}

/*multi_timer回調(diào)函數(shù)2調(diào)用*/

void timer2_callback(void)

{

/*當(dāng)計數(shù)器到達10次以后刪除所有創(chuàng)建的軟件定時器

計數(shù)器清0，將LED電平置為1，常亮

*/

++Counter ;

if(Counter == 10)

{

Counter = 0 ;

//LED = 1 ;

HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin, GPIO_PIN_SET);

printf("LED燈常亮\n");

timer_stop(&timer1);

printf("關(guān)閉定時器1\n");

timer_stop(&timer2);

printf("關(guān)閉定時器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

這里利用系統(tǒng)時鐘的1ms的時基，就不用重新去創(chuàng)建一個硬件定時器了。

/**

* @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、程序編譯與固件生成

生成固件

選擇調(diào)試和下載器，這里是st-link

選擇下載程序后復(fù)位，如果不選擇則需要按開發(fā)板上的硬件復(fù)位。

編譯成功后直接點擊下載

5、程序執(zhí)行(看串口調(diào)試助手)

實驗成功！

四、multi_timer設(shè)計思想

所謂有道是知其然而知所以然，這么優(yōu)秀的作品，我們有必要來了解一下：

4.1 multi_timer的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及參數(shù)含義

typedef struct Timer

{

uint32_t timeout;

uint32_t repeat;

void (*timeout_cb)(void);

struct Timer* next;

} Timer;

參數(shù)含義：

4.2 multi_timer的函數(shù)解析

程序文件里的全局變量：

//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++;

}

這個函數(shù)的功能主要是產(chǎn)生計數(shù)，而產(chǎn)生計數(shù)一定要有另外一個介質(zhì)去驅(qū)動它運行。

//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;

}

初始化主要是給結(jié)構(gòu)體參數(shù)進行賦值操作，首先要確定是哪個結(jié)構(gòu)體成員，由handle參數(shù)確定，當(dāng)定時時間到了要做什么事情，由timeout_cb(定時器回調(diào)處理函數(shù))參數(shù)確定，定時時間多長才會觸發(fā)所謂的事情，由timeout(定時時間)參數(shù)確定，如果這個功能需要重復(fù)觸發(fā)，我們就需要給repeat(循環(huán)定時觸發(fā)時間)參數(shù)()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)

{

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

target = target->next;

}

handle->next = head_handle;

head_handle = handle;

return 0;

}

這里將定時器句柄添加到鏈表里進行保存，循環(huán)指向鏈表的下一個節(jié)點去添加定時器節(jié)點，如果發(fā)現(xiàn)是同一個定時器句柄，則直接返回-1，表示當(dāng)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;

}

}

這里非常巧妙的使用了一個二級指針curr，指向了對應(yīng)定時器句柄的地址，通過循環(huán)遍歷，找到對應(yīng)的句柄后將其刪除。

/**

* @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();

}

}

}

這個函數(shù)實現(xiàn)非常簡單，就是通過不斷遍歷鏈表各個節(jié)點，判斷是否到達定時時間(timeout參數(shù))，如果到達了定時時間,沒有指定循環(huán)定時觸發(fā)時間(repeat參數(shù))的時候，這時就會把當(dāng)前定時器句柄給移除，如果指定了循環(huán)定時觸發(fā)時間(repeat參數(shù))，則定時時間會被重新賦值，直到下一個定時到來，接下來會一直循環(huán)觸發(fā)。

實踐工程下載

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

提取碼：eo5y

復(fù)制這段內(nèi)容后打開百度網(wǎng)盤手機App，操作更方便哦

注意：

大部分朋友的電腦都同時裝了Keil5和Keil4，不小心操作有時打開Keil4工程會卡死，解決方法如下：

將下面這個文件刪除，再重新打開就不會了。

軟件開發(fā) 小熊派 IoT

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