μC/OS-II的軟件定時(shí)器的改進(jìn)的方法

　1、概述
　　軟件定時(shí)器是一種軟件措施，通過它可以使一項(xiàng)特定的任務(wù)在給定的時(shí)間段后被執(zhí)行。軟件定時(shí)器廣泛地應(yīng)用于內(nèi)核設(shè)計(jì)和應(yīng)用程序設(shè)計(jì)中，例如，一個(gè)進(jìn)程使用軟件定時(shí)器等待其他的進(jìn)程完成特定的動(dòng)作，以使任務(wù)間的操作同步等，因此，對(duì)軟件定時(shí)器的高效實(shí)現(xiàn)對(duì)提升系統(tǒng)的響應(yīng)效率是至關(guān)重要的。
　　作為一種基礎(chǔ)的軟件措施，μC/OS-II［1］的 V2.86版本中增加了對(duì)軟件定時(shí)器的支持。使用μC/OS-II提供的軟件定時(shí)器，應(yīng)用程序可以方便地完成特定的定時(shí)任務(wù)。本文對(duì)μC/OS-II的軟件定時(shí)器的實(shí)現(xiàn)機(jī)制進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，然后提出了對(duì)μC/OS-II的軟件定時(shí)器的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行改進(jìn)的方法。
　　2、μC/OS-II軟件定時(shí)器的實(shí)現(xiàn)機(jī)制及算法分析
　　2.1 μC/OS-II軟件定時(shí)器的核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
　　μC/OS-II實(shí)現(xiàn)軟件定時(shí)器的核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是 OS_TMR，其定義如下：
　　typedef struct os_tmr {
　　INT8U OSTmrType; /*應(yīng)該設(shè)置為OS_TMR_TYPE*/
　　OS_TMR_CALLBACK OSTmrCallback; /*指定時(shí)間到達(dá)時(shí)要執(zhí)行的回調(diào)函數(shù)*/
　　void *OSTmrCallbackArg; /*傳遞給回調(diào)函數(shù)的參數(shù)*/
　　void *OSTmrNext; /*軟件定時(shí)器鏈表管理指針*/
　　void *OSTmrPrev;
　　INT32U OSTmrMatch; /*當(dāng)OSTmrTime == OSTmrMatch 時(shí)表示定時(shí)器時(shí)間到*/
　　INT32U OSTmrDly; /*對(duì)于周期性定時(shí)器，再次啟動(dòng)定時(shí)器前的延時(shí)時(shí)間*/
　　INT32U OSTmrPeriod; /*對(duì)于周期性定時(shí)器，時(shí)鐘周期的長(zhǎng)度*/
　　INT8U OSTmrOpt; /*選項(xiàng) （如 OS_TMR_OPT_xxx 等） */
　　INT8U OSTmrState; /*定時(shí)器的狀態(tài)*/
　　} OS_TMR;
　　每個(gè) OS_TMR結(jié)構(gòu)的實(shí)例定義了一個(gè)軟件定時(shí)器，多個(gè)軟件定時(shí)器通過結(jié)構(gòu)中的 OSTmrNext和 OSTmrPrev構(gòu)成一個(gè)定時(shí)器雙向鏈表。
　　為了提高對(duì)軟件定時(shí)器的管理效率，μC/OS-II引入了“定時(shí)器輪”數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，所謂定時(shí)器輪，是將定時(shí)器實(shí)例中的 OSTmrMatch域的值參照某一個(gè)預(yù)先設(shè)計(jì)的數(shù)（稱為輪數(shù)）進(jìn)行求余運(yùn)算，并根據(jù)求余結(jié)果將定時(shí)器進(jìn)行分組以改善對(duì)到期定時(shí)器的命中率。定時(shí)器輪數(shù)缺省配置如下：
　　typedef struct os_tmr_wheel {
　　OS_TMR *OSTmrFirst; /*指向第一定時(shí)器的指針*/
　　INT16U OSTmrEntries; /*該定時(shí)器輪中的定時(shí)器項(xiàng)數(shù)*/
　　} OS_TMR_WHEEL;
　　缺省配置下，μC/OS-II 定義的輪數(shù)為8，因此，μC/OS-II 的定時(shí)器輪為如下的一個(gè)數(shù)組：
　　OS_TMR_WHEEL OSTmrWheelTbl［8］;
　　例如，在某一個(gè)特定的時(shí)刻，此處假設(shè)時(shí)刻5，系統(tǒng)中有定時(shí)時(shí)間為2ticks、4ticks、5ticks、32ticks、161ticks、357ticks的軟件定時(shí)器，那么，這些定時(shí)器將在時(shí)鐘滴答分別為7、9、10、37、166、362時(shí)到期，則此時(shí)系統(tǒng)的定時(shí)器輪的實(shí)例如圖 1所示：
　　
　　2.2 μC/OS-II軟件定時(shí)器的處理算法分析
　　μC/OS-II對(duì)定時(shí)器的超時(shí)處理在一個(gè)稱為“uC/OS-II Tmr”的任務(wù)中進(jìn)行，該任務(wù)是通過信號(hào)量 OSTmrSemSignal來激活?；谝陨隙x的定時(shí)器輪，μC/OS-II對(duì)定時(shí)器的處理算法如下：
　　static void OSTmr_Task （void *p_arg）
　　{
　　for（;;）
　　{
　　等待OSTmrSemSignal 信號(hào)量并獲得OSTmrWheelTbl 的訪問權(quán)；
　　STmrTime = OSTmrTime+1，并對(duì)8 求余后得到對(duì)應(yīng)的定時(shí)器輪項(xiàng)索引index;
　　for OSTmrWheelTbl［index］定時(shí)器輪中的每一個(gè)定時(shí)器ptmr，do
　　{
　　if （OSTmrTime == ptmr-》OSTmrMatch） {
　　執(zhí)行ptmr 軟件定時(shí)器中的回調(diào)函數(shù)；
　　對(duì)于單次定時(shí)器，從定時(shí)器輪中刪除該時(shí)鐘；
　　對(duì)于周期性定時(shí)器，則重置該定時(shí)器的OSTmrMatch 值；
　　}
　　}
　　釋放對(duì)OSTmrWheelTbl 的訪問權(quán)；
　　}
　　}
　　2.3 μC/OS-II的定時(shí)器處理算法的效率分析 采用上面的例子，對(duì)μC/OS-II的定時(shí)器處理算法效率進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的分析：在下一次時(shí)鐘滴答，也就是時(shí)鐘滴答 6時(shí)，沒有定時(shí)器到期，而 for循環(huán)必須對(duì)每個(gè)時(shí)鐘進(jìn)行檢查，類似的情況還發(fā)生在自時(shí)鐘到達(dá) 10以后的多個(gè)檢查中。根據(jù)系統(tǒng)中的定時(shí)器的數(shù)量，這種無謂的檢查將占用大量的 CPU時(shí)間。