淺談rtimer定時(shí)器原理和rtimer移植

rtimer可以滿足精準(zhǔn)定時(shí)的需要，但是沒(méi)有常見(jiàn)的next指針來(lái)掛接后續(xù)節(jié)點(diǎn)， 為了減少rtimer中斷掛接一個(gè)rtimer結(jié)構(gòu)是不錯(cuò)的做法，大多數(shù)定時(shí)器位寬為16位，因此rtimer的頻率必須小于30kHz。

一．rtimer用途

Contiki系統(tǒng)引入rtimer可以滿足精準(zhǔn)定時(shí)的需要，一些對(duì)時(shí)間極為敏感的模塊（如MAC協(xié)議）依賴于rtimer。和etimer的粗粒度（常見(jiàn)為100Hz）不同，rtimer是細(xì)粒度（常見(jiàn)為10kHz）定時(shí)器。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，細(xì)粒度定時(shí)器如果中斷頻繁特別容易消耗CPU資源，為此contiki設(shè)計(jì)rtimer時(shí)盡可能地減少中斷，大部分應(yīng)用場(chǎng)合為讀取定時(shí)器計(jì)數(shù)值。

二．?dāng)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

Rtimer的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如圖1所示，time賦值為下一次定時(shí)器超時(shí)中斷的時(shí)刻點(diǎn)，func是定時(shí)器超時(shí)中斷的回調(diào)函數(shù)，ptr是傳遞給回調(diào)函數(shù)的數(shù)據(jù)指針。

從圖1發(fā)現(xiàn)，rtimer沒(méi)有常見(jiàn)的next指針來(lái)掛接后續(xù)節(jié)點(diǎn)，確實(shí)，contiki為了減少rtimer中斷的爆發(fā)只能掛接一個(gè)rtimer結(jié)構(gòu)，如圖2所示。如果同時(shí)掛接2個(gè)或以上的rtimer結(jié)構(gòu)，那么最新掛接的有效，其它的rtimer結(jié)構(gòu)將丟失，即圖3的解釋。

這種只能掛接1個(gè)rtimer的機(jī)制使設(shè)計(jì)很簡(jiǎn)單，并且硬件定時(shí)器中斷只在需要的時(shí)候才爆發(fā)，極大降低了CPU負(fù)荷。當(dāng)然，它也帶來(lái)一個(gè)限制，只能串行使用rtimer定時(shí)器的中斷回調(diào)功能，即不具備排隊(duì)功能。

三．rtimer中斷時(shí)序

圖4展示了rtimer的中斷時(shí)序，當(dāng)調(diào)用rtimer_arch_schedule（）時(shí)，它設(shè)置rtimer定時(shí)器的中斷間隔時(shí)長(zhǎng)timeout，中斷服務(wù)程序rtimer_irq_handler會(huì)調(diào)用rtimer-》callback（）回調(diào)函數(shù)。

需要特別注意2點(diǎn)：中斷只允許發(fā)生一次，即rtimer_arch_schedule（）使能中斷，而rtimer_irq_handler（）禁止中斷；rtimer-》callback（）是在中斷狀態(tài)下運(yùn)行，特別注意防止競(jìng)態(tài)錯(cuò)誤，例如，調(diào)用process_poll（）合法，調(diào)用process_post（）非法。

四．rtimer移植

有了上述rtimer的理論，再來(lái)移植rtimer就比較容易了，即，基于MCU實(shí)現(xiàn)rtimer-arch.c和rtimer-arch.h。

需要特別注意，大多數(shù)定時(shí)器（尤其是8位MCU）位寬為16位，即MAX=65535，而MAC協(xié)議往往需要1秒以上的定時(shí)周期，因此rtimer的頻率必須小于30kHz。一個(gè)比較好的數(shù)值是10kHz，它既可以保證比較好的精度（間隔為100us），又具備6.5秒的滿量程，這可以適應(yīng)大多數(shù)的應(yīng)用需要。

另外，大多數(shù)應(yīng)用需要隨機(jī)撤銷和重啟動(dòng)rtimer，它可以通過(guò)添加2個(gè)函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)：rtimer_arch_disable_irq（）和rtimer_arch_enable_irq（）。