淺談VxWorks的延時方法

嵌入式系統(tǒng)中，一個任務(wù)往往需要在特定的延時之后執(zhí)行一個指定的動作，比如等待外設(shè)以確保數(shù)據(jù)可靠，控制揚(yáng)聲器發(fā)聲時間以及串口通信超時重發(fā)等。這就需要利用定時器機(jī)制來計量特定長度的時間段。VnWorks作為實(shí)時嵌入式系統(tǒng)，提供多樣的定時接口函數(shù)。下面列舉一些常用的定時方式，并說明其注意事項(xiàng)。
　　1 taskDelav
　　taskDelay（n）使調(diào)用該函數(shù)的任務(wù)延時n個tick（內(nèi)核時鐘周期）。該任務(wù)在指定的時間內(nèi)主動放棄CPU，除了taskDelay（0）專用于任務(wù)調(diào)度（將CPU交給同一優(yōu)先級的其他任務(wù)）外，任務(wù)延時也常用于等待某一外部事件，作為一種定時／延時機(jī)制。在沒有中斷觸發(fā)時，taskDelay能很方便地實(shí)現(xiàn)，且不影響系統(tǒng)整體性能。例如寫數(shù)據(jù)至EEPROM，EEPROM需要一個內(nèi)部擦除時間（最大擦除時間為lOms）。以下所提及的一個tick都假設(shè)為16．67 ms（1／60 s）。可以簡單地調(diào)用taskDelay（2）來保證數(shù)據(jù)擦寫完成。按理說taskDelay（1）就足以保證，為什么需要taskDelay（2）呢？
　　這正是taskDelay使用的一個缺陷，使用時需要注意。taskDelay（n）表示任務(wù)延時至第n個系統(tǒng)時鐘到來的時刻，如圖1所示。如果在A時刻調(diào)用taskDelay（1）僅延時5 ms，則在B時刻taskDelay（1）就剛好是一個tick周期?？梢娦枰?0 ms的延時就必須調(diào)用taskDelay（2）才能實(shí)現(xiàn)。taskDelay有接近一1個tick的誤差存在，taskDelay（n）實(shí)際上是延時（n-1）tick～n tick的時間。延時精度為l／n，延時1s就是taskDelay（60）的誤差極限為1．6％，而taskDelay（1）的誤差極限將是100％。
　　
　　使用taskDelay需注意的另外一點(diǎn)是：即使經(jīng)過n個tick，調(diào)用延時的任務(wù)也不保證返回執(zhí)行狀態(tài)，可能有更高或相同優(yōu)先級的任務(wù)占用了CPU。
　　2 WatchDog
　　VxWorks提供了一種通用的看門狗定時器機(jī)制。利用提供的函數(shù)，任何任務(wù)都可以創(chuàng)建一個看門狗定時器，經(jīng)過指定的延時后，實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)時鐘ISR的上下文中運(yùn)行指定的程序。需要注意的是，看門狗定時觸發(fā)的程序是在中斷級別上執(zhí)行，而不是在任務(wù)的上下文中。因此，看門狗定時掛接的程序編寫有一定的限制，這個限制條件與中斷服務(wù)程序的約束是一樣的。比如，不能使用獲取信號量的語句，以及像printf（）這樣的I／O系統(tǒng)函數(shù)。
　　通過wdCreate（）可以創(chuàng)建一個看門狗定時器。調(diào)用wdStart（）啟動定時器，延時參數(shù)同taskDelay一樣以tick為單位，同時還須指定定時完成后要調(diào)用的程序。如果應(yīng)用程序同時需要多個看門狗函數(shù)，則應(yīng)使用wdCreate（）產(chǎn)生多個獨(dú)立的看門狗ID。因?yàn)閷τ诮o定的看門狗ID，通過wdStart（）只能關(guān)聯(lián)一個看門狗函數(shù)。在指定的tick計數(shù)到達(dá)之前，要取消一個看門狗計時器，可以通過調(diào)用wdCancel（）實(shí)現(xiàn)。每調(diào)用一次wdStart（），看門狗定時器只執(zhí)行一次，因此對于一些要求周期性執(zhí)行的應(yīng)用程序，要獲得該效果，則定時器函數(shù)本身必須通過遞歸調(diào)用wdStart（）來重新啟動定時器。
　　如果利用看門狗定時器實(shí)現(xiàn)延時，則存在與taskDelay一樣的精度上的缺陷，以tick為基準(zhǔn)．并且看門狗關(guān)聯(lián)的函數(shù)所受的限制很大，這也是使用不便的一個方面。不過啟動看門狗的任務(wù)不會被阻塞，因?yàn)閣dStart（）調(diào)用立即返回并繼續(xù)執(zhí)行。
　　3 sleep／nanosleep
　　sleep（）和nanosleep（）是VxWorks提供的延時函數(shù)接口。sleep以s為單位，nanosleep可以提供更精確的延時；傳參是時鐘的結(jié)構(gòu)體，參數(shù)可以精確到ns，但實(shí)際上只能做到大于或等于這個時問。因?yàn)閟kep或nanosleep函數(shù)延時的時間基準(zhǔn)仍是tick，調(diào)用此函數(shù)的任務(wù)處于任務(wù)延時狀態(tài)，這點(diǎn)與taskDelay（）一致。不同的地方是，taskDelay（）是用于任務(wù)調(diào)度，taskDelay（O）有其自身的含義，而sleep（O）則是沒有意義的。前面提過，taskDelay（n）延時時間為（n-1）tick～ntick，而sleep／nanosleep則保證實(shí)際延時時間大于或等于設(shè)定的時間參數(shù)。這一點(diǎn)可以通過編寫一個測試程序試驗(yàn)證明。