嵌入式時(shí)鐘管理器適用于可提供至少一個硬件定�(shí)器的處理�。其為用戶提供了有益、友好的裁剪途徑,以滿足不同目標(biāo)系統(tǒng)的實(shí)際需�。通過裁剪,該�(shí)鐘管理器的目�(biāo)代碼最小可�100B以下,也不超�1KB�
(1)在經(jīng)歷特定的�(shí)間段�,執(zhí)行特定操作;
(2)根據(jù)給定周期�(zhí)行特定操��
傳統(tǒng)的作法是利用前后臺方式:�(shè)定硬件定�(shí)器,使其在后臺以特定周期對各相關(guān)操作的標(biāo)志變量作�(jì)�(shù)操作;前臺則不斷對各�(biāo)志變量巡回查詢,若發(fā)�(xiàn)�(biāo)志變量達(dá)到預(yù)定�,則�(zhí)行特定操�??梢姡鲜鲂枨笮柚苯硬僮饔布〞r(shí)器實(shí)�(xiàn),其過程繁瑣,且需要用戶對相關(guān)硬件有深入了�。因�,設(shè)�(jì)、實(shí)�(xiàn)了一種使用方便的低端系統(tǒng)�(shí)鐘管理器�
�(shí)鐘管理器在實(shí)�(xiàn)�,將與硬件密切相�(guān)的部分組成一�(dú)立模�(文件)。針對不同的目標(biāo)系統(tǒng)處理�,更換該模塊即可。為使表述不過抽�,以8051系列單片�(jī)為目�(biāo)系統(tǒng)處理�、C51為工具語言闡述該嵌入式�(shí)鐘管理器的設(shè)�(jì)與實(shí)�(xiàn)�
(1)cONfigClk.h定義了有�(guān)系統(tǒng)裁剪、配置的可調(diào)參數(shù),通過對configClk.h中相�(guān)宏參�(shù)的配�,即可實(shí)�(xiàn)對該�(shí)鐘管理器系統(tǒng)的配置和裁剪�
(2)clk_impl.*功能模塊用來封裝目標(biāo)系統(tǒng)的一個硬件定�(shí)�,以屏蔽不同處理器間的硬件差�,起到HAL(HardwareAbSTractLayer)作用。系�(tǒng)�(shí)鐘在此構(gòu)��
(3)clk.*模塊在clk_impl.*提供的HAL基礎(chǔ)上�(jìn)一步封裝,通過一個鉤�(Hook)函數(shù),為系統(tǒng)提供�(shí)鐘脈沖,且脈沖寬度可�(diào)(配置configClk.h中的相關(guān)宏參即可)�
(4)WdLib.*模塊為用戶應(yīng)用提供多個軟件定�(shí)��
硬件定時(shí)器的底層封裝
硬件定時(shí)器底層封裝在�1所示的clk_impl.*中實(shí)�(xiàn)。其中定義了一個初始化接口函數(shù)和一個定�(shí)器中斷的ISR(Interrupt Service RouTIne)。令選用的硬件時(shí)鐘為定時(shí)�0(可在configClk.h中配�)�
(1)初始化接口函�(shù)void_clkInit(void){ }
用戶通過�(diào)用該接口函數(shù),可周期性地�(zhí)行相�(yīng)的ISR—clkTick_ISR,從而形成邏輯上的系�(tǒng)�(shí)�。另�,本接口函數(shù)不為用戶直接訪問,而在上層模塊clk.*中被�(diào)��
(2)定時(shí)�0的ISR—clkTick_ISR
void clkTick_ISR (void) interrupt 1 using REG_GRP_FOR_
SYS_CLK{ }
其中:REG_GRP_FOR_SYS_CLK為定義于configClk.h中的可調(diào)參數(shù),用來設(shè)定本ISR的工作寄存器組�
2.2 �(shí)鐘脈沖的提供
�(shí)鐘脈沖在�1所示的clk.*中實(shí)�(xiàn)�
本文提供三個用戶接口函�(shù)和一個用戶可修改、但不可�(diào)用的鉤子函數(shù)(clkTick_ISR_hook僅能在clkTick_ISR中被�(diào)�)。其用戶接口聲明如下�
extern void constructClk(void)�
extern void destructClk(void)�
extern UINT8 getClkRate(void)�
其中:constructClk用以�(gòu)建系�(tǒng)�(shí)�,要使用本文所述的�(shí)鐘管理器,需首先通過�(diào)用_clkInit(定義于clk_impl.*模塊)�(shí)�(xiàn)對本函數(shù)的調(diào)�;destructClk用以解析�(yè)已構(gòu)建的系統(tǒng)�(shí)�;getClkRate用以獲取系統(tǒng)�(dāng)前的�(shí)鐘節(jié)拍率(即定義于configClk.h中的宏SYS_CLK_RATE的當(dāng)前�)�
clkTick_ISR_hook由系�(tǒng)聲明,用戶可修改其定義,其最終僅為系�(tǒng)作周期性調(diào)�。用戶可將自己需�(jìn)行的周期性操作放于其�,后面敘述的軟件定時(shí)器的“守�(hù)”例�(wdDaemon)正是置于此處而被周期�(diào)�。由于置于其中的操作將在中斷�(zhí)行,所以這些操作�(yīng)盡可能簡�、省�(shí)�
2.3 軟件定時(shí)器的提供
本功能在�1所示的wdLib.*中實(shí)�(xiàn)�
其為用戶提供了可快�、便捷地�(shí)�(xiàn)用戶定時(shí)需求的接口函數(shù)和一個被周期性調(diào)用的定時(shí)器守�(hù)例程wdDaemon�
extern void constructWDOG(void)�//為使用定�(shí)器系�(tǒng)作初始化操作
extern void destructWDOG(void)//置定�(shí)器系�(tǒng)為初始態(tài)
extern WDOG_ID wdCreate(void)�//建立一個定�(shí)�,并返回其ID
extern STATUS wdCancel(WDOG_ID wdId)�//終止指定定時(shí)器并�(fù)�
extern STATUS wdDelete(WDOG_ID wdId)�//刪除指定定時(shí)�
extern STATUS wdStart(WDOG_ID wdId,UINT16 ticks,VOIDFUNCPTR wdr)�//啟動指定定時(shí)�,它會在指定�(shí)間后觸發(fā)給定操作
其中:WDOG_ID為定�(shí)器ID類型,即UINT8。傳送給wdStart的參�(shù)“UINT16 ticks”指明定�(shí)�(shí)間長�,單位為系統(tǒng)�(shí)鐘節(jié)��1節(jié)拍=1/SYS_CLK_RATE(s)。因該參�(shù)的類型定為UINT16,故定時(shí)器的定時(shí)長度�216×(1/SYS_CLK_RATE),即216/SYS_CLK_RATE(s)�
定時(shí)器的�(shí)�(xiàn)方案有靜�(tài)�(shù)組法和delta列表法兩種方�。這兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn):前者邏輯簡�,ROM用量�,但效率較低(與定�(shí)器數(shù)目相�(guān));后者邏輯復(fù)�,ROM用量大,但效率較�(與定�(shí)器數(shù)目無�(guān))。應(yīng)用中使用哪種方案,可在configClk.h中配置選��
2.3.1 靜態(tài)�(shù)組法
靜態(tài)�(shù)組法的數(shù)�(jù)�(jié)�(gòu)如下�
struct wdNode {
BOOL flag�//�(biāo)明本�(jié)�(diǎn)是否已被使用
UINT16 ticks�//用以定時(shí)的節(jié)拍數(shù)
VOIDFUNCPTR rout�//定時(shí)到時(shí)需�(zhí)行的操作
} data wdList[_MAX_WDOG_NUM_]�
其中:_MAX_WDOG_NUM_指出了系�(tǒng)中允許的定時(shí)器數(shù),其值決定于�(yīng)用需求及系統(tǒng)資源�,可在configClk.h中設(shè)�。一個定�(shí)器結(jié)�(diǎn)占用5B的RAM空間。具有給定數(shù)�(jù)�(jié)�(gòu)的靜�(tài)�(shù)組是方案�(shí)施的基礎(chǔ)�
另外,該靜態(tài)�(shù)組作為軟件定�(shí)器的全局變量而存�,當(dāng)系統(tǒng)中有多個定�(shí)器活動時(shí),它們都將訪問該全局靜態(tài)�(shù)�。重要的是:它們的活動是異步的,所�,對該靜�(tài)�(shù)�(臨界資源)的訪問需作臨界保�(hù)。對�51系統(tǒng),應(yīng)采用開關(guān)中斷的方式實(shí)�(xiàn),且�(yīng)確保不會影響�(guān)中斷前的中斷狀�(tài)�
(1)用戶接口定義
上述用戶接口皆基于該靜態(tài)�(shù)組�(jìn)行,限于篇幅,這里給出�(guān)鍵接口wdStart的定��
STATUS wdStart(WDOG_ID wdId,UINT16 ticks�
VOIDFUNCPTR wdr) {
if(wdId<_MAX_WDOG_NUM_) {
if(wdList[wdId].flag) {//判斷給定定時(shí)器ID有效�
RTX_ENTER_CRITICAL()�//�(jìn)入臨界區(qū)
wdList[wdId].ticks=ticks�//操作靜態(tài)�(shù)組中的特定定�(shí)�(jié)�(diǎn)
wdList[wdId].rout=wdr�
RTX_EXIT_CRITICAL()�//退出臨界區(qū)
return OK�//定時(shí)器啟動成�
}
}
return ERROR�//給定定時(shí)器ID無效
}
�(diào)用該接口函數(shù),即可啟動已�(chuàng)�(wdCreate)的軟件定�(shí)器。當(dāng)�(jīng)歷ticks節(jié)拍后,給定函�(shù)wdr將被�(zhí)�,以完成用戶的定�(shí)需求�
(2)定時(shí)器守�(hù)例程
定時(shí)器守�(hù)例程wdDaemon被置于前述的鉤子函數(shù)clkTick_ISR_hook�,以使其周期性執(zhí)行。由于本例程自身的特�(diǎn),它�(yīng)作為clkTick_ISR_hook的一個調(diào)用函�(shù)。本例程是軟件定�(shí)器實(shí)�(xiàn)的核�,而其�(guān)鍵又是對系統(tǒng)棧的�(diào)整,為說明其�(shí)�(xiàn)流程,給出了如圖2所示的wdDaemon的棧(stack)�(jié)�(gòu)�
由圖2可知:wdDaemon的返回地址沒有入棧,因其為clkTick_ISR_hook中的一個函�(shù)�(diào)用,故其返回地址被優(yōu)化掉。wdDaemon將棧�?shù)?B�(shù)�(jù)上移2B,然后將定時(shí)器指定函�(shù)的地址插入騰出�??臻g(2B)�。如�,該地址將會被IRET彈入IP中。由于IRET指令的執(zhí)行而使中斷系統(tǒng)�(fù)位以重新響應(yīng)外部中斷,同�(shí)也使定時(shí)器指定函�(shù)在非中斷�(tài)�(zhí)行,從而不過分影響系統(tǒng)的響�(yīng)速度�
2.3.2 delta列表�
delta列表法僅維護(hù)有效定時(shí)器的鏈表,且鏈表中的定時(shí)器結(jié)�(diǎn)按定�(shí)剩余�(shí)間由小到大排�,使距timeout�(diǎn)最近的定時(shí)器作為鏈表的首結(jié)�(diǎn)。鏈表中定時(shí)器結(jié)�(diǎn)的順序由其獨(dú)特的�(jié)�(diǎn)插入算法決定:如�5個定�(shí)�,其定時(shí)長度分別�10�14�21�32�39,當(dāng)其組成delta列表�(shí),定�(shí)值最小的�(jié)�(diǎn)為首�(jié)�(diǎn),其定時(shí)存儲值為10,而后依序排列,其定時(shí)存儲值分別為4�7�11�7,即后一個定�(shí)器的定時(shí)存儲值由自己的實(shí)際定�(shí)值與相鄰的前一個定�(shí)器的�(shí)際定�(shí)值相減而得??梢?,除首結(jié)�(diǎn)外的所有定�(shí)器的�(jì)�(shù)操作在其插入delta列表�(shí)就已完成。因而當(dāng)定時(shí)器守�(hù)例程確定timeout的定�(shí)器時(shí),只需對首�(jié)�(diǎn)�(jìn)行減1或刪除的操作,而不需遍歷整個列�,從而使delta列表的操作與定時(shí)器數(shù)量無�(guān)。這使delta列表法在大量定時(shí)器管理中大顯其能�
該法在系�(tǒng)中實(shí)�(xiàn)的數(shù)�(jù)�(jié)�(gòu)為一靜態(tài)雙向鏈表�
struct wdNode {
BOOL flag�
UINT16 ticks�
VOIDFUNCPTR rout�
UINT8 prior�
UINT8 next�
} idata wdList[_MAX_WDOG_NUM_]�
UINT8 headIdx� //索引首結(jié)�(diǎn)
有了delta列表法的思路及其�(shí)�(xiàn)的數(shù)�(jù)�(jié)�(gòu),在靜態(tài)�(shù)組法具體�(shí)�(xiàn)的基�(chǔ)�,便可得此法的具體實(shí)�(xiàn)�
�(yīng)用中如果目標(biāo)系統(tǒng)ROM較小,且系統(tǒng)中啟用的定時(shí)器少,則用靜�(tài)�(shù)組法;若目標(biāo)系統(tǒng)ROM較大,且系統(tǒng)中用到的定時(shí)器較�,則用delta列表��
針對前述的嵌入式系統(tǒng)中的定時(shí)需�,利用定�(shí)器管理系�(tǒng)給出其實(shí)�(xiàn)代碼�
假定“特定操作”為void specFunc(void),“特定時(shí)間段”長度為10分鐘�
(1)在經(jīng)歷特定的�(shí)間段�,執(zhí)行特定操��
#include ″clk.h�
#include ″wdLib.h�
void main(void ) {
WDOG_ID wdId�
constructClk();constructWDOG()�
wdId=wdCreate()�
wdStart(wdId�10*ONE_MINUTE,specFunc)�
while(1)�
}
(2)以給定周期周期性地�(zhí)行特定操作�
基于前�,只需在void specFunc(void)函數(shù)體的加入下述代碼即可�
wdStart(wdId�10*ONE_MINUTE,specFunc)�
注:該給定周期為10分鐘�
由于本時(shí)鐘管理器只需一個硬件定�(shí)器的支持,所以其具有廣泛的適用�。使用時(shí),只需�(jìn)行簡單的配置,即可為裸露的目�(biāo)系統(tǒng)加以簡單的軟件抽象層。其友好的用戶接口有效降低了嵌入式系�(tǒng)的開�(fā)難度,提高了目標(biāo)系統(tǒng)的可靠性。筆者已在實(shí)際項(xiàng)目中多次使用了該�(shí)鐘管理器?;谠摃r(shí)鐘管理器的目�(biāo)系統(tǒng)�(yùn)行穩(wěn)定、可�,從而充分說明該�(shí)鐘管理器�(shè)�(jì)的實(shí)用性和科學(xué)性�
維庫電子�,電子知識,一查百��
已收錄詞�153979�