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#RT-Thread#设备框架使用指南之——硬件定时器设备

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fillmoreand 发布时间：2019-1-9 16:36
硬件定时器设备定时器简介
硬件定时器一般有 2 种工作模式，定时器模式和计数器模式。不管是工作在哪一种模式，实质都是通过内部计数器模块对脉冲信号进行计数。下面是定时器的一些重要概念。
计数器模式：对外部输入引脚的外部脉冲信号计数。
定时器模式：对内部脉冲信号计数。定时器常用作定时时钟，以实现定时检测，定时响应、定时控制。
计数器：计数器可以递增计数或者递减计数。16位计数器的最大计数值为65535，32位的最大值为4294967295。
计数频率：定时器模式时，计数器单位时间内的计数次数，由于系统时钟频率是定值，所以可以根据计数器的计数值计算出定时时间，定时时间 = 计数值 / 计数频率。例如计数频率为 1MHz，计数器计数一次的时间则为 1 / 1000000， 也就是每经过 1 微秒计数器加一（或减一），此时 16 位计数器的最大定时能力为 65535 微秒，即 65.535 毫秒。
访问硬件定时器设备
应用程序通过 RT-Thread 提供的 I/O 设备管理接口来访问硬件定时器设备，相关接口如下所示：
函数原型
功能简介

rt_device_find()
根据硬件定时器设备名称查找设备获取设备句柄

rt_device_open()
以读写方式打开设备

rt_device_set_rx_indicate()
设置超时回调函数

rt_device_control()
根据需要设置定时模式（单次/周期）/计数频率/

rt_device_write()
写入超时值，定时器随即启动

rt_device_read()
获取经过时间

rt_device_control()
停止定时器

rt_device_close()
关闭设备
查找定时器设备
应用程序根据硬件定时器设备名称获取设备句柄，进而可以操作硬件定时器设备，查找设备函数如下所示:
1rt_device_t rt_device_find(const char* name);
参数
描述

name
硬件定时器设备名称

返回
——

定时器设备句柄
查找到对应设备将返回相应的设备句柄

RT_NULL
没有找到设备
一般情况下，注册到系统的硬件定时器设备名称为 timer0，timer1等，使用示例如下所示：
1#define HWTIMER_DEV_NAME   "timer0"     /* 定时器名称 */
2rt_device_t hw_dev;                        /* 定时器设备句柄 */   
3/* 查找定时器设备 */
4hw_dev = rt_device_find(HWTIMER_DEV_NAME);
打开定时器设备
通过设备句柄，应用程序可以打开设备。打开设备时，会检测设备是否已经初始化，没有初始化则会默认调用初始化接口初始化设备。通过如下函数打开设备:
1rt_err_t rt_device_open(rt_device_t dev, rt_uint16_t oflags);
参数
描述

dev
硬件定时器设备句柄

oflags
设备打开模式，一般以读写方式打开，即取值：RT_DEVICE_OFLAG_RDWR

返回
——

RT_EOK
设备打开成功

其他错误码
设备打开失败
使用示例如下所示：
1#define HWTIMER_DEV_NAME   "timer0"     /* 定时器名称 */
2rt_device_t hw_dev;                        /* 定时器设备句柄 */   
3/* 查找定时器设备 */
4hw_dev = rt_device_find(HWTIMER_DEV_NAME);
5/* 以读写方式打开设备 */
6rt_device_open(hw_dev, RT_DEVICE_OFLAG_RDWR);
设置超时回调函数
通过如下函数设置定时器超时回调函数，当定时器超时将会调用此回调函数：
1rt_err_t rt_device_set_rx_indicate(rt_device_t dev, rt_err_t (*rx_ind)(rt_device_t dev,rt_size_t size))
参数
描述

dev
设备句柄

rx_ind
超时回调函数，由调用者提供

返回
——

RT_EOK
成功
使用示例如下所示：
1#define HWTIMER_DEV_NAME   "timer0"     /* 定时器名称 */
2rt_device_t hw_dev;                        /* 定时器设备句柄 */
3
4/* 定时器超时回调函数 */
5static rt_err_t timeout_cb(rt_device_t dev, rt_size_t size)
6{
7    rt_kprintf("this is hwtimer timeout callback fucntion!\n");
8    rt_kprintf("tick is :%d !\n", rt_tick_get());
9
10    return 0;
11}
12
13static int hwtimer_sample(int argc, char *argv[])
14{
15    /* 查找定时器设备 */
16    hw_dev = rt_device_find(HWTIMER_DEV_NAME);
17    /* 以读写方式打开设备 */
18    rt_device_open(hw_dev, RT_DEVICE_OFLAG_RDWR);
19    /* 设置超时回调函数 */
20    rt_device_set_rx_indicate(hw_dev, timeout_cb);
21}
控制定时器设备
通过命令控制字，应用程序可以对硬件定时器设备进行配置，通过如下函数完成：
1rt_err_t rt_device_control(rt_device_t dev, rt_uint8_t cmd, void* arg);
参数
描述

dev
设备句柄

cmd
命令控制字

arg
控制的参数

返回
——

RT_EOK
函数执行成功

-RT_ENOSYS
执行失败，dev 为空

其他错误码
执行失败
硬件定时器设备支持的命令控制字如下所示：
控制字
描述

HWTIMER_CTRL_FREQ_SET
设置计数频率

HWTIMER_CTRL_STOP
停止定时器

HWTIMER_CTRL_INFO_GET
获取定时器特征信息

HWTIMER_CTRL_MODE_SET
设置定时器模式
获取定时器特征信息参数 arg 为指向结构体 struct rt_hwtimer_info 的指针，作为一个输出参数保存获取的信息。
设置定时器模式时，参数 arg 可取如下值：
1HWTIMER_MODE_ONESHOT    单次定时
2HWTIMER_MODE_PERIOD        周期性定时
设置定时器计数频率和定时模式的使用示例如下所示：
1#define HWTIMER_DEV_NAME   "timer0"     /* 定时器名称 */
2rt_device_t hw_dev;                        /* 定时器设备句柄 */
3rt_hwtimer_mode_t mode;         /* 定时器模式 */
4rt_uint32_t freq = 10000;       /* 计数频率 */
5
6/* 定时器超时回调函数 */
7static rt_err_t timeout_cb(rt_device_t dev, rt_size_t size)
8{
9    rt_kprintf("this is hwtimer timeout callback fucntion!\n");
10    rt_kprintf("tick is :%d !\n", rt_tick_get());
11
12    return 0;
13}
14
15static int hwtimer_sample(int argc, char *argv[])
16{
17    /* 查找定时器设备 */
18    hw_dev = rt_device_find(HWTIMER_DEV_NAME);
19    /* 以读写方式打开设备 */
20    rt_device_open(hw_dev, RT_DEVICE_OFLAG_RDWR);
21    /* 设置超时回调函数 */
22    rt_device_set_rx_indicate(hw_dev, timeout_cb);
23
24    /* 设置计数频率(默认1Mhz或支持的最小计数频率) */
25    rt_device_control(hw_dev, HWTIMER_CTRL_FREQ_SET, &freq);
26    /* 设置模式为周期性定时器 */
27    mode = HWTIMER_MODE_PERIOD;
28    rt_device_control(hw_dev, HWTIMER_CTRL_MODE_SET, &mode);
29}
设置定时器超时值
通过如下函数可以设置定时器的超时值：
1rt_size_t rt_device_write(rt_device_t dev, rt_off_t pos, const void* buffer, rt_size_t size);
参数
描述

dev
设备句柄

pos
写入数据偏移量，未使用，可取 0 值

buffer
指向定时器超时时间结构体的指针

size
超时时间结构体的大小

返回
——

写入数据的实际大小

0
失败
超时时间结构体原型如下所示：
1typedef struct rt_hwtimerval
2{
3    rt_int32_t sec;      /* 秒 s */
4    rt_int32_t usec;     /* 微秒 us */
5} rt_hwtimerval_t;
设置定时器超时值的使用示例如下所示：
1#define HWTIMER_DEV_NAME   "timer0"     /* 定时器名称 */
2rt_device_t hw_dev;                        /* 定时器设备句柄 */
3rt_hwtimer_mode_t mode;         /* 定时器模式 */
4rt_uint32_t freq = 10000;       /* 计数频率 */
5rt_hwtimerval_t timeout_s;        /* 定时器超时值 */
6
7/* 定时器超时回调函数 */
8static rt_err_t timeout_cb(rt_device_t dev, rt_size_t size)
9{
10    rt_kprintf("this is hwtimer timeout callback fucntion!\n");
11    rt_kprintf("tick is :%d !\n", rt_tick_get());
12
13    return 0;
14}
15
16static int hwtimer_sample(int argc, char *argv[])
17{
18    /* 查找定时器设备 */
19    hw_dev = rt_device_find(HWTIMER_DEV_NAME);
20    /* 以读写方式打开设备 */
21    rt_device_open(hw_dev, RT_DEVICE_OFLAG_RDWR);
22    /* 设置超时回调函数 */
23    rt_device_set_rx_indicate(hw_dev, timeout_cb);
24    /* 设置计数频率(默认1Mhz或支持的最小计数频率) */
25    rt_device_control(hw_dev, HWTIMER_CTRL_FREQ_SET, &freq);
26    /* 设置模式为周期性定时器 */
27    mode = HWTIMER_MODE_PERIOD;
28    rt_device_control(hw_dev, HWTIMER_CTRL_MODE_SET, &mode);
29
30    /* 设置定时器超时值为5s并启动定时器 */
31    timeout_s.sec = 5;      /* 秒 */
32    timeout_s.usec = 0;     /* 微秒 */
33    rt_device_write(hw_dev, 0, &timeout_s, sizeof(timeout_s)) != sizeof(timeout_s)
34}
获取定时器当前值
通过如下函数可以获取定时器当前值：
1rt_size_t rt_device_read(rt_device_t dev, rt_off_t pos, void* buffer, rt_size_t size);
参数
描述

dev
定时器设备句柄

pos
写入数据偏移量，未使用，可取 0 值

buffer
输出参数，指向定时器超时时间结构体的指针

size
超时时间结构体的大小

返回
——

超时时间结构体的大小
成功

0
失败
使用示例如下所示：
1rt_hwtimerval_t timeout_s;        /* 用于保存定时器经过时间 */
2/* 读取定时器经过时间 */
3rt_device_read(hw_dev, 0, &timeout_s, sizeof(timeout_s));
关闭定时器设备
通过如下函数可以关闭定时器设备:
1rt_err_t rt_device_close(rt_device_t dev);
参数
描述

dev
定时器设备句柄

返回
——

RT_EOK
关闭设备成功

-RT_ERROR
设备已经完全关闭，不能重复关闭设备

其他错误码
关闭设备失败
关闭设备接口和打开设备接口需配对使用，打开一次设备对应要关闭一次设备，这样设备才会被完全关闭，否则设备仍处于未关闭状态。
使用示例如下所示：
1#define HWTIMER_DEV_NAME   "timer0"     /* 定时器名称 */
2rt_device_t hw_dev;                        /* 定时器设备句柄 */   
3/* 查找定时器设备 */
4hw_dev = rt_device_find(HWTIMER_DEV_NAME);
5... ...
6rt_device_close(hw_dev);
!!! note "注意事项"
    可能出现定时误差。假设计数器最大值 0xFFFF，计数频率 1Mhz，定时时间 1 秒又 1 微秒。由于定时器一次最多只能计时到 65535us，对于 1000001us 的定时要求。可以 50000us 定时 20 次完成，此时将会出现计算误差 1us。
硬件定时器设备使用示例
硬件定时器设备的具体使用方式可以参考如下示例代码，示例代码的主要步骤如下：
  • 首先根据定时器设备名称 “timer0” 查找设备获取设备句柄。
  • 以读写方式打开设备 “timer0” 。
  • 设置定时器超时回调函数并设置定时器计数频率为 10000。
  • 设置定时器模式为周期性定时器，并设置超时时间为 5 秒，此时定时器启动。
  • 延时 3500ms 后读取定时器时间，读取到的值会以秒和微秒的形式显示。

1/*
2 * 程序清单：这是一个 hwtimer 设备使用例程
3 * 例程导出了 hwtimer_sample 命令到控制终端
4 * 命令调用格式：hwtimer_sample
5 * 程序功能：硬件定时器超时回调函数周期性的打印当前tick值，2次tick值之差换算为时间等同于定时时间值。
6*/
7
8#include <rtthread.h>
9#include <rtdevice.h>
10
11#define HWTIMER_DEV_NAME   "timer0"     /* 定时器名称 */
12
13/* 定时器超时回调函数 */
14static rt_err_t timeout_cb(rt_device_t dev, rt_size_t size)
15{
16    rt_kprintf("this is hwtimer timeout callback fucntion!\n");
17    rt_kprintf("tick is :%d !\n", rt_tick_get());
18
19    return 0;
20}
21
22static int hwtimer_sample(int argc, char *argv[])
23{
24    rt_err_t ret = RT_EOK;
25    rt_hwtimerval_t timeout_s;      /* 定时器超时值 */
26    rt_device_t hw_dev = RT_NULL;   /* 定时器设备句柄 */
27    rt_hwtimer_mode_t mode;         /* 定时器模式 */
28    rt_uint32_t freq = 10000;       /* 计数频率 */
29
30    /* 查找定时器设备 */
31    hw_dev = rt_device_find(HWTIMER_DEV_NAME);
32    if (hw_dev == RT_NULL)
33    {
34        rt_kprintf("hwtimer sample run failed! can't find %s device!\n", HWTIMER_DEV_NAME);
35        return RT_ERROR;
36    }
37
38    /* 以读写方式打开设备 */
39    ret = rt_device_open(hw_dev, RT_DEVICE_OFLAG_RDWR);
40    if (ret != RT_EOK)
41    {
42        rt_kprintf("open %s device failed!\n", HWTIMER_DEV_NAME);
43        return ret;
44    }
45
46    /* 设置超时回调函数 */
47    rt_device_set_rx_indicate(hw_dev, timeout_cb);
48
49    /* 设置计数频率(默认1Mhz或支持的最小计数频率) */
50    ret = rt_device_control(hw_dev, HWTIMER_CTRL_FREQ_SET, &freq);
51    if (ret != RT_EOK)
52    {
53        rt_kprintf("set frequency failed! ret is :%d\n", ret);
54        return ret;
55    }
56
57    /* 设置模式为周期性定时器 */
58    mode = HWTIMER_MODE_PERIOD;
59    ret = rt_device_control(hw_dev, HWTIMER_CTRL_MODE_SET, &mode);
60    if (ret != RT_EOK)
61    {
62        rt_kprintf("set mode failed! ret is :%d\n", ret);
63        return ret;
64    }
65
66    /* 设置定时器超时值为5s并启动定时器 */
67    timeout_s.sec = 5;      /* 秒 */
68    timeout_s.usec = 0;     /* 微秒 */
69
70    if (rt_device_write(hw_dev, 0, &timeout_s, sizeof(timeout_s)) != sizeof(timeout_s))
71    {
72        rt_kprintf("set timeout value failed\n");
73        return RT_ERROR;
74    }
75
76    /* 延时3500ms */
77    rt_thread_mdelay(3500);
78
79    /* 读取定时器当前值 */
80    rt_device_read(hw_dev, 0, &timeout_s, sizeof(timeout_s));
81    rt_kprintf("Read: Sec = %d, Usec = %d\n", timeout_s.sec, timeout_s.usec);
82
83    return ret;
84}
85/* 导出到 msh 命令列表中 */
86MSH_CMD_EXPORT(hwtimer_sample, hwtimer sample);


赞 收藏 评论1 发布时间：2019-1-9 16:36

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1个回答
梦中的飞鸿 回答时间：2019-6-28 18:15:00
楼主的代码，看起来有点乱，如果能好好整理一下就好了
  1. #include <rtthread.h>

  3. int main(void)
  4. {
  5.     extern int netdev_ping(int argc, char **argv);

  7.     char *cmd[] = {"esp8266_ping", "www.rt-thread.org"};

  9.     while (1)
  10.     {
  11.         if (netdev_ping(2, cmd) == RT_EOK)
  12.         {
  13.             break;
  14.         }
  15.         else
  16.         {
  17.             rt_thread_mdelay(5000);
  18.         }
  19.     }

  21.     return 0;
  22. }
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