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FreeRTOS与软件定时器（七）

news 2025/10/8 17:39:43

一、软件定时器介绍

1.1 介绍

软件定时器分两种类型：一次性定时器和周期性定时器

一次性定时器：启动后，到达设定时间触发一次回调，之后自动停止。（如定时器按键）

周期性定时器：启动后，每隔设定时间触发一次回调，循环执行。（如周期性采集数据）

软件定时器和硬件定时器的功能一样，都是定时器，只不过软件定时器是基于FreeRTOS心跳基准（比如滴答定时器）软件编写的定时器功能

软件定时器实际工程场景：周期性数据采集、设备初始化延时、通信超时检测等典型应用等。

软件定时器需要用到回调函数，本质上软件定时器回调函数也是一个系统性任务，他和Task任务稍有不同，软件定时器更注重周期性的运行。与Task任务相比，软件定时器比Task任务更适合传感器周期性采集数据。且回调函数不能使用阻塞 API（如vTaskDelay、queueReceive），否则会阻塞整个定时器服务。

1.2 在实际开发中，什么时候用"软件定时器"方案，什么时候用"任务 +vTaskDelay"方案好？

简单的、周期性的事情用软件定时器方案

当定时触发的操作逻辑复杂、耗时较长，或需要灵活调整周期时，用“任务 +vTaskDelay” 方案

并且资源占用上：

软件定时器方案：一个定时器句柄（约几十字节）+ 定时器服务任务栈（固定）。

任务 +vTaskDelay”方案：一个任务的独立栈空间（每个通常几百字节，总和更大）

1.3 在实际开发中，工程师们是如何协调使用软件定时器和任务之间的运行的？

核心原则：分离 “触发” 与 “处理”

软件定时器的核心职责是按时间触发事件（轻量操作），而复杂逻辑（如数据处理、外设控制、网络交互等）必须交给独立任务处理。两者通过 IPC 机制（队列、信号量、事件标志组等）衔接，形成 “定时器回调发通知→任务等通知并处理” 的协作模式。

实际开发中的 “混合用法”：

多数工程中两者是配合使用的，例如：

用软件定时器（1 秒周期）触发 “传感器原始数据读取”（轻量操作），回调中通过消息队列将数据发给 “数据处理任务”；
“数据处理任务”（用vTaskDelay控制 10 秒周期）从队列中取数据，执行滤波、校准、计算等复杂操作，再上传到云端。

由于内容并不复杂，接下来直接讲软件定时器的例程，通过看例程学习软件定时器相关的API函数

二、软件定时器例程

定义结构体和变量

#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "timers.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>// 全局变量：存储传感器数据
float g_temperature = 0.0f;  // 温度
float g_humidity = 0.0f;     // 湿度
uint8_t g_device_status = 0; // 设备状态（0-正常，1-异常）// 定时器句柄（用于操作定时器）
TimerHandle_t xSensorTimer;   // 传感器采集定时器
TimerHandle_t xReportTimer;   // 数据上报定时器
TimerHandle_t xCheckTimer;    // 状态检查定时器

创建任务

创建三个软件定时器，并使用了3个定时器回调函数

/*** @brief 传感器采集定时器回调函数（每2秒执行一次）* 功能：模拟读取温湿度传感器数据*/
void vSensorTimerCallback(TimerHandle_t xTimer)
{g_temperature = Read_TempVal();//读取传感器温度值g_humidity = Read_HumiVal();//读取传感器湿度值printf("[传感器采集] 温度: %.1f℃, 湿度: %.1f%%\r\n", g_temperature, g_humidity);
}/*** @brief 数据上报定时器回调函数（每10秒执行一次）* 功能：将采集的温湿度数据上报到服务器*/
void vReportTimerCallback(TimerHandle_t xTimer)
{// 实际工程中这里会通过网络（WiFi/4G等）发送数据printf("\r\n[数据上报] 开始向服务器上报数据...\r\n");printf("[数据上报] 上报内容：温度=%.1f℃, 湿度=%.1f%%, 设备状态=%s\r\n",g_temperature, g_humidity, (g_device_status == 0) ? "正常" : "异常");printf("[数据上报] 上报完成！\r\n\r\n");
}/*** @brief 状态检查定时器回调函数（每5秒执行一次）* 功能：检查设备运行状态（如电源、网络）*/
void vCheckTimerCallback(TimerHandle_t xTimer)
{// 这里随机模拟偶尔出现异常（10%概率）if(rand() % 10 < 1){g_device_status = 1; // 异常printf("[状态检查] 警告：设备状态异常！\r\n");}else{g_device_status = 0; // 正常printf("[状态检查] 设备运行正常\r\n");}
}

main函数

int main(void)
{BSP_Init();//环境监测设备初始化// 2. 创建软件定时器// 参数说明：定时器名称、周期(ms)、是否自动重载、定时器ID、回调函数xTimerCreate("SensorTimer",       // 定时器名称（调试用）pdMS_TO_TICKS(2000), // 周期2000mspdTRUE,              // 自动重载（周期性执行）NULL,                // 不需要IDvSensorTimerCallback // 回调函数);xTimerCreate("ReportTimer",pdMS_TO_TICKS(10000), // 周期10000mspdTRUE,NULL,vReportTimerCallback);xTimerCreate("CheckTimer",pdMS_TO_TICKS(5000),  // 周期5000mspdTRUE,NULL,vCheckTimerCallback);// 3.启动定时器（从现在开始计时）// 参数：定时器句柄、阻塞时间（0表示不阻塞）xTimerStart(xSensorTimer, 0);xTimerStart(xReportTimer, 0);xTimerStart(xCheckTimer, 0);}// 启动调度器vTaskStartScheduler();return 0;
}