• [置顶] STM32移植contiki进阶之三(中):timer 中文版


            鉴于自己英语水平不高,在这里,将上一篇关于contiki 的timer的文章翻译为中文,让自己在学习的时候,更方便点。文中有许多不是很通顺的地方,将就吧。

    Timers

            Contiki系统提供了一套时钟库用于应用程序和系统本身。时钟库包含了检查时间超出、将系统从低功耗模式唤醒到预定时间,以及实时任务安排等功能。时钟也用于应用程序,让系统和其他一起工作,或者在恢复执行前进入低功耗模式一段时间。

    The Contiki Timer Modules

             Contiki有一个时钟模块和一套时钟:timer,stimer,ctimer,etimer和rtimer。不同的时钟有不同的用处:有的时钟提供了长运行时间低密度(时间间隔长),有的时钟提供了短运行时间和高密度(时间间隔短),有的时钟可以用在中断上下文(rtimer),而其他时钟则不行。

        时钟模块提供了操作系统时间的功能,以及短时间阻塞CPU的功能。定时器库是实现时钟模块的功能的基础。

            timer和stimer库提供了最简单形式的定时器,用于检查一段时间是否到期。应用程序需要问计时器,他们是否已经过期。然而两者的区别在于:timer使用系统嘀嗒,而stimer 使用秒,允许更长的时间。不同于其他timer的是,timer和stimer库可以从中断中安全的使用,这使得他们在底层的驱动中特别有用。

             Etimer库提供事件时间,他能用于contiki进程在一段时间后的计划事件。他用于contiki的进程中,等待一段时间,在此时,其他的部分可以工作或进入低功耗模式。

            Ctimer提供回调时间,他用于在一段时间之后,安排调用回调函数。就像事件定时器一样,他们是用来等待一些时间,而在这段时间内,系统其他的部分可以工作或进入低功耗模式。当时间到期之后,回调定时器调用函数,他在任何代码中都非常有用,以致没有一个想协议实现那样的显式的contiki进程。(这里我翻译的不是很好,原文:they are especially useful in any code that do not have an explicit Contiki process such as protocol implementations在其他方面,使用的回调定时器在Rime协议栈处理通信超时。

            Rtimer库提供实时任务调度。Rtimer库抢占任何运行着的contiki进程,让实时任务在预定的时间里执行。实时任务用在关键代码处理时间里,例如X-MAC实现收音机开启或关闭这种没有延时的情况下。

    The Clock Module

        时钟模块提供操作系统时间的功能。

            Contiki时钟模块的API接口所示如下:clock_time()函数以时钟嘀嗒的形式返回当前系统时间。每秒时钟嘀嗒的数是和平台相关的,通常被指定为常数CLOCK_SECOND。系统时间被指定为和平台相关的类型clock_time_t,在大多数情况下这是一个有限的无符号值,运行时会变很大。时钟模块也提供clock_seconds()函数,以秒的形式获得系统时间,其值为一个无符号的长整型数,这个时间值会变的很大,直到他增加到最大,(在MSP430平台上为136年),然后系统重新开始,时间也从零开始。

        时钟模块提供两个函数阻塞CPU:clock_delay(),阻塞CPU一个指定的延迟,clock_wait(),阻塞CPU一个指定的时钟嘀嗒。这些函数通常只用于底层驱动程序,在有必要等待很短的时间,但并不放弃控制CPU的情况。

        函数clock_init()由系统启动,初始化时钟模块的时候调用。

    时钟模块API:

    clock_time_t clock_time():获得系统时间。

    unsigned long clock_seconds() :以秒的形式获得系统时间。

    void clock_delay(unsigned int delay):CPU延时。

    void clock_wait(int delay):CPU延时一定数量的系统嘀嗒。

    void clock_init(void):初始化时钟模块。

    CLOCK_SECOND:每秒系统嘀嗒数。

    Porting the Clock Module

         时钟模块与平台相关,他的应用在clock.c文件里面。时钟模块处理系统时间,他的实现通常需要适时检查事件计时器是否到时,然后通知etimer库处理。

    The Timer Library

           Contiki时钟库提供设置、重置、重启时钟的函数,并检查一个时钟是否到期。一个应用程序

        需要“手动”地检查定时器是否到期,而不是自动完成的。在时钟模块中,时钟库使用clock_timer()获得当前的系统时间。

        定时器被声明为struct类型,所有访问定时器都是经过指针指向被声明的定时器。

            Contiki定时器库的API如下所示。定时器由timer_set()完成初始化,设置定时器从当前时间到指定时间的延迟,而且他还存储了定时器的时间间隔。Timer_reset()可以从之前的到期时间重置定时器,timer_restart()从当前时间重新启动定时器。Timer_reset()和timer_restart()都是调用timer_set(),用时间间隔设置定时器。这些函数的区别是:timer_reset()用完全相同的时间间隔设置定时器延时,而timer_restart()从当前时间设置时间间隔,使时间推移。

            Timer_expired()函数用来检查定时器是否到期,timer_remaining()获得一个定时器到期的剩余时间。如果定时器已经过期,他的返回值未知的。

            Timer库可以从中断中安全的使用。下面的代码显示了一个简单的例子:一个定时器如何在中断中检测超时。

     Timer库API:

    void timer_set(struct timer *t, clock_time_t interval) :启动定时器。

    void timer_reset(struct timer *t):从以前到期时间重新启动定时器。

    void timer_restart(struct timer *t):从当前时间重启定时器。

    int timer_expired(struct timer *t) :检查定时器是否到期。

    clock_time_t timer_remaining(struct timer *t):获得剩余时间。

         一个例子展示了一个定时器如何检测超时:

    static struct timer rxtimer; 

     void init(void) {

       timer_set(&rxtimer, CLOCK_SECOND / 2);

     }

     interrupt(UART1RX_VECTOR)

     uart1_rx_interrupt(void)

     {

       if(timer_expired(&rxtimer)) {

         /* Timeout */

         /* ... */

       }

       timer_restart(&rxtimer);

       /* ... */

     }

    The Stimer Library

            Contiki Stimer 库提供的定时机制类似于timer库,但是他的时间使用是秒,允许更长的到期时间,stimer库在时钟模块中用clock_seconds()以秒的形式获得当前的系统时间。

            Contiki stimer库的API如下所示,他非常类似于timer的库。不同的是,他以秒为单位,而timer是以系统嘀嗒为单位。

            Stimer库可以从中断中安全的使用。

    Stimer库的API:

    void stimer_set(struct stimer *t, unsigned long interval) :启动timer。

    void stimer_reset(struct stimer *t):从到期时间中重启timer。

    void stimer_restart(struct stimer *t):从当前时间重启timer。

    nt stimer_expired(struct stimer *t):检查时间是否到期。

    unsigned long stimer_remaining(struct stimer *t):获得剩余时间。

    The Etimer Library

            Contiki etimer库提供了一个定时器机制,产生定时事件。当事件时间到期时,事件定时器将向进程标示PROCESS_EVENT_TIMER来设置定时器。在时钟模块中,Etimer库使用clock_time()获得系统当前时间。

        事件定时器声明为struct etimer类型,所有访问事件定时器都需要通过指针来指向被声明的etimer时间。

            Contiki etimer库的API 如下所示。如同前面的那些定时器,事件定时器总是调用etimer_set()初始化,设置定时器从当前时间开始到指定时间的延时。etimer_reset() 可以从之前的到期时间启动定时器。Etimer_restart()从当前时间重启定时器,他们都使用相同的时间间隔,且最初都是由etimer_set()设置。etimer_reset()和etimer_restart()的区别在于:前者的时间从以前的到期时间,而后者的时间从当前时间开始,从而允许时间推移。一个事件定时器可以被etimer_stop()停止,这意味着etimer立即过期,而不会发布一个定时器事件。Etimer_expired()用来检查一个etimer时间是否过期。

        注意:定时器事件被发送到contiki进程用来调度事件定时器。(太绕了,暂时这么理解吧)如果一个事件定时器在回调函数或者其他的contiki进程被设置, PROCESS_CONTEXT_BEGIN() 和PROCESS_CONTEXT_END()可以被用来临时改变进程上下文。在processes中有更多关于进程管理的信息。

        下面是一个简单的例子:如何用etimer每秒安排process运行一次。

             Etimer库不能从中断中安全使用。

    Etimer库的API:

    void etimer_set(struct etimer *t, clock_time_t interval) :启动定时器。

    void etimer_reset(struct etimer *t) :从以前到期时间重启定时器。

    void etimer_restart(struct etimer *t) :从当前时间重启定时器。

    void etimer_stop(struct etimer *t):停止定时器。

    int etimer_expired(struct etimer *t):检查时间是否到期。

    int etimer_pending() :检查是否有非过期的事件计时器。

    clock_time_t etimer_next_expiration_time():得到下一个事件定时器过期时间。

    void etimer_request_poll() :通知etimer库,系统时间已经改变。

         设置一个事件定时器,让process每秒执行一次。

    PROCESS_THREAD(example_process, ev, data)

     {

       static struct etimer et;

       PROCESS_BEGIN();

       /* Delay 1 second */

       etimer_set(&et, CLOCK_SECOND);

       while(1) {

         PROCESS_WAIT_EVENT_UNTIL(etimer_expired(&et));

         /* Reset the etimer to trig again in 1 second */

         etimer_reset(&et);

         /* ... */

       }

       PROCESS_END();

     }

    Porting the Etimer Library

            Etimer库实现的核心是/sys/etimer.c,与平台无关,但需要回调etimer_request_poll()来处理事件定时器。这允许事件定时器到期时,从低功耗模式唤醒。Etimer库提供三种功能:

           etimer_pending() 检查是否有任何非过期事件定时器。

           etimer_next_expiration_time()得到下一个事件定时器过期时间。

           etimer_request_poll() 通知etimer库,系统时间已经改变,一个etimer已经过期。这个函数从中断调用是安全的。

        时钟模块处理系统时间之后,通常还要回调etimer库。(这句也不太懂,原文The implementation of the clock module usually also handles the callbacks to the etimer library since the module already handles the system time)可以通过定期调用etimer_request_poll()简单地实现,或者利用etime_next_expiration_time(),或者在需要时通知etimer库。

    The Ctimer Library

            Contiki ctimer库提供了一个定时器机制,当回调时间过期时,调用指定的函数。在时钟模块中Ctimer库使用clock_timer()获得当前的系统时间。

            Contiki ctimer库的API如下所示,他和etimer的库很像。区别在于ctimer_set()需要一个回调函数指针和数据指针作为参数。当ctimer到期时,他将数据指针作为参数调用回调函数。下面的代码展示了ctimer如何安排回调函数每秒调用一次。

        注意:尽管这个回调定时器指定回调函数,但是ctimer安排进程上下文的回调。除非你确定回调定时器如何工作,否则不采取任何特定的进程上下文回调。

            Ctimer库从中断中使用不是安全的。

    Ctimer库的API:

    void ctimer_set(struct ctimer *c, clock_time_t t, void(*f)(void *), void *ptr):启动定时器。

    void ctimer_reset(struct ctimer *t) :从以前到期的时间重启定时器。

    void ctimer_restart(struct ctimer *t) :从当前时间重启定时器。

    void ctimer_stop(struct ctimer *t) :停止定时器。

    int ctimer_expired(struct ctimer *t) :检查定时器是否过期。

        设置一个ctimer,每秒调用一次函数。

    static void

     callback(void *ptr)

     {

       ctimer_reset(&timer);

       /* ... */

     }

     void

     init(void)

     {

       ctimer_set(&timer, CLOCK_SECOND, callback, NULL);

     }

    Porting the Ctimer Library

             Ctimer库的实现使用etimer库,不需要近一步移植。

    The Rtimer Library

            Contiki rtimer库提供了实时任务调度和执行(可预测执行时间)。Rtimer使用自己的时钟模块调度,允许更高的时钟分辨率。RTIMER_SECOND()函数以嘀嗒的形式获取当前系统时间,RTIMER_SECOND指定每秒的时钟节拍数。

        不像其他的contiki定时器库,实时任务抢占正常执行的进程,立即执行任务。在实时任务中能做什么是有约束的,因为大多数函数不处理具有优先权的任务。中断安全函数例如asprocess_poll()在实时任务中总是安全的,但是任何可能的冲突与正常执行必须是同步的。

        实时任务可以使用函数RTIMER_TIME(struct rtimer *t)在任务被执行的最后一次检索所需的执行时间。

        这里没有例子,这里的文档解释的是从2007年以前的API,是误导。

    Porting the Rtimer Library

            Rtimer库实现的核心是/sys/rtimer.c,与平台无关,取决于rtime-arch.c处理平台的相关功能,如调度等。下面三个功能在移植rtimer库是需要实现。

            rtimer_arch_init()被rtimer库调用,初始化rtimer代码。

            rtimer_arch_now()用来获取当前的系统实时时间。

            rtimer_arch_schedule()需要一个参数---唤醒时间,请求唤醒回调。

        除了这三个函数,rtimer架构代码需要定义RTIMER_ARCH_SECOND作为每秒的滴答数,rtimer_clock_t数据类型用于rtimer时间,这些都是在rtimer-arch.h文件中声明的。

    Rtimer库与平台相关的函数:

    RTIMER_ARCH_SECOND:每秒的滴答数。

    void rtimer_arch_init(void):初始化rtimer。

    rtimer_clock_t rtimer_arch_now():获取当前时间。

    int rtimer_arch_schedule(rtimer_clock_t wakeup_time):安排一个rtimer_run_next()调用。

    Conclusions

            Contiki包含一组定时器库,应用于contiki核心模块和应用程序。定时器库用来检测超时、安排处理事件和函数回调来让系统处理一些其他事情,或者进入低功耗模式一段时间,在这之后恢复执行。

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