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浅谈rtimer定时器原理和rtimer移植

2019年11月07日 文章来源:网络整理 热度:162℃ 作者:刘英

rtimer可以满足精准定时的需要,但是没有常见的next指针来挂接后续节点, 为了减少rtimer中断挂接一个rtimer结构是不错的做法,大多数定时器位宽为16位,因此rtimer的频率必须小于30kHz。

一.rtimer用途

Contiki系统引入rtimer可以满足精准定时的需要,一些对时间极为敏感的模块(如MAC协议)依赖于rtimer。和etimer的粗粒度(常见为100Hz)不同,rtimer是细粒度(常见为10kHz)定时器。根据经验,细粒度定时器如果中断频繁特别容易消耗CPU资源,为此contiki设计rtimer时尽可能地减少中断,大部分应用场合为读取定时器计数值。

二.数据结构

Rtimer的数据结构如图1所示,time赋值为下一次定时器超时中断的时刻点,func是定时器超时中断的回调函数,ptr是传递给回调函数的数据指针。

浅谈rtimer定时器原理和rtimer移植

从图1发现,rtimer没有常见的next指针来挂接后续节点,确实,contiki为了减少rtimer中断的爆发只能挂接一个rtimer结构,如图2所示。如果同时挂接2个或以上的rtimer结构,那么最新挂接的有效,其它的rtimer结构将丢失,即图3的解释。

这种只能挂接1个rtimer的机制使设计很简单,并且硬件定时器中断只在需要的时候才爆发,极大降低了CPU负荷。当然,它也带来一个限制,只能串行使用rtimer定时器的中断回调功能,即不具备排队功能。

浅谈rtimer定时器原理和rtimer移植

三.rtimer中断时序

图4展示了rtimer的中断时序,当调用rtimer_arch_schedule()时,它设置rtimer定时器的中断间隔时长timeout,中断服务程序rtimer_irq_handler会调用rtimer-》callback()回调函数。

需要特别注意2点:中断只允许发生一次,即rtimer_arch_schedule()使能中断,而rtimer_irq_handler()禁止中断;rtimer-》callback()是在中断状态下运行,特别注意防止竞态错误,例如,调用process_poll()合法,调用process_post()非法。

浅谈rtimer定时器原理和rtimer移植

四.rtimer移植

有了上述rtimer的理论,再来移植rtimer就比较容易了,即,基于MCU实现rtimer-arch.c和rtimer-arch.h。

需要特别注意,大多数定时器(尤其是8位MCU)位宽为16位,即MAX=65535,而MAC协议往往需要1秒以上的定时周期,因此rtimer的频率必须小于30kHz。一个比较好的数值是10kHz,它既可以保证比较好的精度(间隔为100us),又具备6.5秒的满量程,这可以适应大多数的应用需要。

另外,大多数应用需要随机撤销和重启动rtimer,它可以通过添加2个函数来实现:rtimer_arch_disable_irq()和rtimer_arch_enable_irq()。

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