一種高效定時(shí)器模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　摘要： 在設(shè)計(jì)一款車(chē)身中央控制器的過(guò)程中，需要設(shè)計(jì)很多定時(shí)應(yīng)用，為此設(shè)計(jì)了一種高效定時(shí)器模塊，該模塊在單個(gè)硬件定時(shí)器的基礎(chǔ)上模擬實(shí)現(xiàn)了多個(gè)軟件定時(shí)器，節(jié)省了硬件及軟件資源，簡(jiǎn)化了程序編寫(xiě);描述了軟件定時(shí)器的設(shè)計(jì)原理、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)及其應(yīng)用。

　　關(guān)鍵字：定時(shí)器模塊;軟件定時(shí)器;驅(qū)動(dòng)程序

　　引言

　　在嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，時(shí)間特性在很多應(yīng)用中都是一個(gè)很重要的參數(shù)，很多控制邏輯和協(xié)議的實(shí)現(xiàn)，需要用到計(jì)時(shí)、超時(shí)和統(tǒng)計(jì)功能，時(shí)間長(zhǎng)短的計(jì)時(shí)及精度、周期定時(shí)和超時(shí)的設(shè)定成為某些控制邏輯和協(xié)議的關(guān)鍵條件。筆者在為某車(chē)型設(shè)計(jì)其車(chē)身中央控制器時(shí)，輸入條件的判定、輸出邏輯的控制和LIN協(xié)議的實(shí)現(xiàn)都包含一些時(shí)間特性相關(guān)的功能[1]，為此筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)高效的定時(shí)器模塊。下面就從設(shè)計(jì)原理、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、定時(shí)器管理及應(yīng)用上講述下該定時(shí)器模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

　　設(shè)計(jì)原理

　　在車(chē)身控制器(以下以BCM來(lái)代稱(chēng))的設(shè)計(jì)中，其定時(shí)功能可以分為兩類(lèi)，一個(gè)是TIMEOUT超時(shí)，一個(gè)是COUNTER計(jì)時(shí)，前者超時(shí)時(shí)間已知，超時(shí)則觸發(fā)相關(guān)操作，后者是計(jì)時(shí)請(qǐng)求，在一種狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)統(tǒng)計(jì)新的狀態(tài)的維持時(shí)間。通過(guò)對(duì)BCM定時(shí)功能及特性進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其定時(shí)應(yīng)用的特點(diǎn)為：

　　1、定時(shí)精度要求不高，但定時(shí)數(shù)量比較多;

　　2、TIMEOUT超時(shí)中，有循環(huán)定時(shí)，也有單次定時(shí)和多次定時(shí)。

　　由于硬件資源有限，不可能為每一個(gè)定時(shí)應(yīng)用單獨(dú)分配一個(gè)硬件定時(shí)器，所以采用單個(gè)硬件定時(shí)器模擬多個(gè)軟件定時(shí)器的方法，來(lái)滿(mǎn)足應(yīng)用中的定時(shí)需要[2]。首先根據(jù)定時(shí)應(yīng)用的特點(diǎn)和分類(lèi)，設(shè)計(jì)軟件定時(shí)器的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以結(jié)構(gòu)體數(shù)組的形式將這些軟件定時(shí)器組織起來(lái)，數(shù)組成員便是各個(gè)軟件定時(shí)器節(jié)點(diǎn);然后在驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)良好的API接口，該API接口足夠清晰，提供統(tǒng)一的調(diào)用接口，可以涵蓋定時(shí)器所有功能，這樣便在一個(gè)硬件定時(shí)器上實(shí)現(xiàn)了多個(gè)軟件定時(shí)器。下面便詳述一下定時(shí)器結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)。

　　定時(shí)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　由于軟件定時(shí)器數(shù)量繁多，根據(jù)定時(shí)應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)方式及特征設(shè)計(jì)一個(gè)良好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是非常必要的[3]。在其結(jié)構(gòu)體設(shè)計(jì)中，其成員變量可以描述所有的“定時(shí)特征”并且提供良好的可讀寫(xiě)接口。其定義如下所示：

　　typedef struct {

　　TimerState timer_state;

　　ulong timeout;

　　ulong duration;

　　unsigned cycle:1;

　　unsigned overow_ag:1;

　　unsigned cnt_times:8;

　　TimerId timer_id;

　　}Timer;

　　timer_state有STALL和RUNNING兩種取值，表示該定時(shí)器是否處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài);timeout是超時(shí)應(yīng)用的超時(shí)值，duration表示定時(shí)器啟動(dòng)以來(lái)的計(jì)時(shí)時(shí)間長(zhǎng)度;cycle表示該定時(shí)是周期定時(shí)還是單次定時(shí);cnt_times是對(duì)多次定時(shí)(既非周期也非單次)的統(tǒng)計(jì)，當(dāng)定時(shí)次數(shù)到達(dá)后，則停止該定時(shí)器;overow_ag標(biāo)識(shí)是否發(fā)生超時(shí)溢出;所有的“軟件定時(shí)器節(jié)點(diǎn)”組成Timer數(shù)組，其數(shù)據(jù)成員由timer_id枚舉，其枚舉類(lèi)型TimerId定義如下所示：