嵌入式時鐘管理器適用于可提供至少一個硬�定時��處理�。其為用戶提供了有益、友好的裁剪途徑，以滿足不同目標系統(tǒng)的實際需�。通過裁剪，該時鐘管理器的目標代碼最小可�100B以下，也不超�1KB�
(1)在經(jīng)歷特定的時間段后，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：設定硬件定時�，使其在后臺以特定周期對各相關操作的標志變量作計�(shù)操作；前臺則不斷對各標志變量巡回查詢，若�(fā)�(xiàn)標志變量達到預定�，則�(zhí)行特定操�?？梢姡鲜鲂枨笮柚苯硬僮饔布〞r器實�(xiàn)，其過程繁瑣，且需要用戶對相關硬件有深入了�。因�，設�、實�(xiàn)了一種使用方便的低端系統(tǒng)時鐘管理器�
時鐘管理器在實現(xiàn)�，將與硬件密切相關的部分組成一獨立模塊(文件)。針對不同的目標系統(tǒng)處理�，更換該模塊即可。為使表述不過抽象，�8051系列單片機為目標系統(tǒng)處理�、C51為工具語言闡述該嵌入式時鐘管理器的設計與實�(xiàn)�
(1)cONfigClk.h定義了有關系�(tǒng)裁剪、配置的可調參數(shù)，通過對configClk.h中相關宏參數(shù)的配�，即可實�(xiàn)對該時鐘管理器系�(tǒng)的配置和裁剪�
(2)clk_impl.*功能模塊用來封裝目標系統(tǒng)的一個硬件定時器，以屏蔽不同處理器間的硬件差�，起到HAL(HardwareAbSTractLayer)作用。系�(tǒng)時鐘在此構建�
(3)clk.*模塊在clk_impl.*提供的HAL基礎上進一步封�，通過一個鉤�(Hook)函數(shù)，為系統(tǒng)提供時鐘脈沖，且脈沖寬度可調(配置configClk.h中的相關宏參即可)�
(4)WdLib.*模塊為用戶應用提供多個軟件定時器�
硬件定時器的底層封裝
硬件定時器底層封裝在�1所示的clk_impl.*中實�(xiàn)。其中定義了一個初始化接口函數(shù)和一個定時器中斷的ISR(Interrupt Service RouTIne)。令選用的硬件時鐘為定時�0(可在configClk.h中配�)�
(1)初始化接口函�(shù)void_clkInit(void){ }
用戶通過調用該接口函�(shù)，可周期性地�(zhí)行相應的ISR—clkTick_ISR，從而形成邏輯上的系�(tǒng)時鐘。另�，本接口函數(shù)不為用戶直接訪問，而在上層模塊clk.*中被調用�
(2)定時�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中的可調參數(shù)，用來設定本ISR的工作寄存器組�
2.2 時鐘脈沖的提�
時鐘脈沖在圖1所示的clk.*中實�(xiàn)�
本文提供三個用戶接口函�(shù)和一個用戶可修改、但不可調用的鉤子函�(shù)(clkTick_ISR_hook僅能在clkTick_ISR中被調用)。其用戶接口聲明如下�
extern void constructClk(void)�
extern void destructClk(void)�
extern UINT8 getClkRate(void)�
其中：constructClk用以構建系統(tǒng)時鐘，要使用本文所述的時鐘管理�，需首先通過調用_clkInit(定義于clk_impl.*模塊)實現(xiàn)對本函數(shù)的調用；destructClk用以解析�(yè)已構建的系統(tǒng)時鐘；getClkRate用以獲取系統(tǒng)當前的時鐘節(jié)拍率(即定義于configClk.h中的宏SYS_CLK_RATE的當前�)�
clkTick_ISR_hook由系�(tǒng)聲明，用戶可修改其定�，其最終僅為系�(tǒng)作周期性調�。用戶可將自己需進行的周期性操作放于其�，后面敘述的軟件定時器的“守護”例�(wdDaemon)正是置于此處而被周期調用。由于置于其中的操作將在中斷�(zhí)�，所以這些操作應盡可能簡短、省��
2.3 軟件定時器的提供
本功能在�1所示的wdLib.*中實�(xiàn)�
其為用戶提供了可快�、便捷地實現(xiàn)用戶定時需求的接口函數(shù)和一個被周期性調用的定時器守護例程wdDaemon�
extern void constructWDOG(void)�//為使用定時器系統(tǒng)作初始化操作
extern void destructWDOG(void)//置定時器系統(tǒng)為初始態(tài)
extern WDOG_ID wdCreate(void)�//建立一個定時器，并返回其ID
extern STATUS wdCancel(WDOG_ID wdId)�//終止指定定時器并復位
extern STATUS wdDelete(WDOG_ID wdId)�//刪除指定定時�
extern STATUS wdStart(WDOG_ID wdId，UINT16 ticks，VOIDFUNCPTR wdr)�//啟動指定定時�，它會在指定時間后觸�(fā)給定操作
其中：WDOG_ID為定時器ID類型，即UINT8。傳送給wdStart的參�(shù)“UINT16 ticks”指明定時時間長�，單位為系統(tǒng)時鐘節(jié)��1節(jié)拍＝1/SYS_CLK_RATE(s)。因該參�(shù)的類型定為UINT16，故定時器的定時長度�216×(1/SYS_CLK_RATE)，即216/SYS_CLK_RATE(s)�
定時器的實現(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：前者邏輯簡�，ROM用量�，但效率較低(與定時器�(shù)目相�)；后者邏輯復雜，ROM用量�，但效率較高(與定時器�(shù)目無�)。應用中使用哪種方案，可在configClk.h中配置選擇�
2.3.1 靜態(tài)�(shù)組法
靜態(tài)�(shù)組法的數(shù)�(jù)結構如下�
struct wdNode {
BOOL flag�//標明本結點是否已被使�
UINT16 ticks�//用以定時的節(jié)拍數(shù)
VOIDFUNCPTR rout�//定時到時需�(zhí)行的操作
} data wdList[_MAX_WDOG_NUM_]�
其中：_MAX_WDOG_NUM_指出了系�(tǒng)中允許的定時器數(shù)，其值決定于應用需求及系統(tǒng)資源�，可在configClk.h中設定。一個定時器結點占用5B的RAM空間。具有給定數(shù)�(jù)結構的靜�(tài)�(shù)組是方案實施的基��
另外，該靜態(tài)�(shù)組作為軟件定時器的全局變量而存�，當系統(tǒng)中有多個定時器活動�，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�。對�51系統(tǒng)，應采用開關中斷的方式實�(xiàn)，且應確保不會影響關中斷前的中斷狀�(tài)�
(1)用戶接口定義
上述用戶接口皆基于該靜態(tài)�(shù)組進行，限于篇�，這里給出關鍵接口wdStart的定義�
STATUS wdStart(WDOG_ID wdId，UINT16 ticks�
VOIDFUNCPTR wdr) {
if(wdId<_MAX_WDOG_NUM_) {
if(wdList[wdId].flag) {//判斷給定定時器ID有效�
RTX_ENTER_CRITICAL()�//進入臨界區(qū)
wdList[wdId].ticks=ticks�//操作靜態(tài)�(shù)組中的特定定時結�
wdList[wdId].rout=wdr�
RTX_EXIT_CRITICAL()�//退出臨界區(qū)
return OK�//定時器啟動成�
}
}
return ERROR�//給定定時器ID無效
}
調用該接口函�(shù)，即可啟動已�(chuàng)�(wdCreate)的軟件定時器。當�(jīng)歷ticks節(jié)拍后，給定函�(shù)wdr將被�(zhí)行，以完成用戶的定時需��
(2)定時器守護例�
定時器守護例程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�，它應作為clkTick_ISR_hook的一個調用函�(shù)。本例程是軟件定時器實現(xiàn)的核�，而其關鍵又是對系�(tǒng)棧的調整，為說明其實�(xiàn)流程，給出了如圖2所示的wdDaemon的棧(stack)結構�
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)調用，故其返回地址被優(yōu)化掉。wdDaemon將棧�?shù)?B�(shù)�(jù)上移2B，然后將定時器指定函�(shù)的地址插入騰出�?？臻g(2B)中。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)復位以重新響應外部中�，同時也使定時器指定函數(shù)在非中斷�(tài)�(zhí)�，從而不過分影響系統(tǒng)的響應速度�
2.3.2 delta列表�
delta列表法僅維護有效定時器的鏈表，且鏈表中的定時器結點按定時剩余時間由小到大排列，使距timeout點最近的定時器作為鏈表的首結點。鏈表中定時器結點的順序由其獨特的結點插入算法決定：如有5個定時器，其定時長度分別�10�14�21�32�39，當其組成delta列表�，定時值最小的結點為首結點，其定時存儲值為10，而后依序排列，其定時存儲值分別為4�7�11�7，即后一個定時器的定時存儲值由自己的實際定時值與相鄰的前一個定時器的實際定時值相減而得?？梢?，除首結點外的所有定時器的計�(shù)操作在其插入delta列表時就已完成。因而當定時器守護例程確定timeout的定時器�，只需對首結點進行�1或刪除的操作，而不需遍歷整個列�，從而使delta列表的操作與定時器數(shù)量無關。這使delta列表法在大量定時器管理中大顯其能�
該法在系�(tǒng)中實�(xiàn)的數(shù)�(jù)結構為一靜態(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�
有了delta列表法的思路及其實現(xiàn)的數(shù)�(jù)結構，在靜態(tài)�(shù)組法具體實現(xiàn)的基礎上，便可得此法的具體實�(xiàn)�
應用中如果目標系�(tǒng)ROM較小，且系統(tǒng)中啟用的定時器少，則用靜�(tài)�(shù)組法；若目標系統(tǒng)ROM較大，且系統(tǒng)中用到的定時器較�，則用delta列表法�
針對前述的嵌入式系統(tǒng)中的定時需�，利用定時器管理系統(tǒng)給出其實�(xiàn)代碼�
假定“特定操作”為void specFunc(void)，“特定時間段”長度為10分鐘�
(1)在經(jīng)歷特定的時間段后，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��
基于前者，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�
由于本時鐘管理器只需一個硬件定時器的支持，所以其具有廣泛的適用�。使用時，只需進行簡單的配�，即可為裸露的目標系�(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，提高了目標系統(tǒng)的可靠性。筆者已在實際項目中多次使用了該時鐘管理�。基于該時鐘管理器的目標系統(tǒng)運行�(wěn)�、可靠，從而充分說明該時鐘管理器設計的實用性和科學��
維庫電子�，電子知�，一查百通！
已收錄詞�170104�
