超轻量级网红软件定时器multi_timer(51+stm32双平台实战)
超轻量级网红软件定时器multi_timer(51+stm32双平台实战)
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 <reg51.h>
#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
关于小熊派，这是一个基于stm32的网红物联网开发平台，昨天收到王总给我赠送的板子以后就写了相关的评测，大家可以点击下面链接看：
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 <stdio.h>
#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：
参数 | 含义 |
|---|---|
timeout | 定时时间（ms） |
repeat | 循环定时触发时间 |
timeout_cb | 定时器回调处理函数 |
next | 指向下一个定时器节点 |
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;
4.2.1 定时时基触发:timer_ticks
/**
* @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。
4.2.2 定时器初始化：timer_init
//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。
4.2.3 定时器启动：timer_start
/**
* @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;
}
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。
4.2.4 定时器停止：timer_stop
/**
* @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。
4.2.5 定时器循环调用后台处理：timer_loop
/**
* @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。
不得不说，这真是一个良好的程序设计，值得学习和应用，针对作者这样的思想，还可以衍生出更多的开源项目。
实践工程下载
链接：https://pan.baidu.com/s/1xwCnkMDnwjPTrKd8ulw58w
提取码：eo5y
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