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浅谈VxWorks的延时方法
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2017-11-04
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嵌入式系统中，一个任务往往需要在特定的延时之后执行一个指定的动作，比如等待外设以确保数据可靠，控制扬声器发声时间以及串口通信超时重发等。这就需要利用定时器机制来计量特定长度的时间段。VnWorks作为实时嵌入式系统，提供多样的定时接口函数。下面列举一些常用的定时方式，并说明其注意事项。
1 taskDelav
taskDelay（n）使调用该函数的任务延时n个tick（内核时钟周期）。该任务在指定的时间内主动放弃CPU，除了taskDelay（0）专用于任务调度（将CPU交给同一优先级的其他任务）外，任务延时也常用于等待某一外部事件，作为一种定时／延时机制。在没有中断触发时，taskDelay能很方便地实现，且不影响系统整体性能。例如写数据至EEPROM，EEPROM需要一个内部擦除时间（最大擦除时间为lOms）。以下所提及的一个tick都假设为16．67 ms（1／60 s）。可以简单地调用taskDelay（2）来保证数据擦写完成。按理说taskDelay（1）就足以保证，为什么需要taskDelay（2）呢？
这正是taskDelay使用的一个缺陷，使用时需要注意。taskDelay（n）表示任务延时至第n个系统时钟到来的时刻，如图1所示。如果在A时刻调用taskDelay（1）仅延时5 ms，则在B时刻taskDelay（1）就刚好是一个tick周期。可见需要10 ms的延时就必须调用taskDelay（2）才能实现。taskDelay有接近一1个tick的误差存在，taskDelay（n）实际上是延时（n-1）tick～n tick的时间。延时精度为l／n，延时1s就是taskDelay（60）的误差极限为1．6％，而taskDelay（1）的误差极限将是100％。
使用taskDelay需注意的另外一点是：即使经过n个tick，调用延时的任务也不保证返回执行状态，可能有更高或相同优先级的任务占用了CPU。
2 WatchDog
VxWorks提供了一种通用的看门狗定时器机制。利用提供的函数，任何任务都可以创建一个看门狗定时器，经过指定的延时后，实现在系统时钟ISR的上下文中运行指定的程序。需要注意的是，看门狗定时触发的程序是在中断级别上执行，而不是在任务的上下文中。因此，看门狗定时挂接的程序编写有一定的限制，这个限制条件与中断服务程序的约束是一样的。比如，不能使用获取信号量的语句，以及像printf（）这样的I／O系统函数。
通过wdCreate（）可以创建一个看门狗定时器。调用wdStart（）启动定时器，延时参数同taskDelay一样以tick为单位，同时还须指定定时完成后要调用的程序。如果应用程序同时需要多个看门狗函数，则应使用wdCreate（）产生多个独立的看门狗ID。因为对于给定的看门狗ID，通过wdStart（）只能关联一个看门狗函数。在指定的tick计数到达之前，要取消一个看门狗计时器，可以通过调用wdCancel（）实现。每调用一次wdStart（），看门狗定时器只执行一次，因此对于一些要求周期性执行的应用程序，要获得该效果，则定时器函数本身必须通过递归调用wdStart（）来重新启动定时器。
如果利用看门狗定时器实现延时，则存在与taskDelay一样的精度上的缺陷，以tick为基准．并且看门狗关联的函数所受的限制很大，这也是使用不便的一个方面。不过启动看门狗的任务不会被阻塞，因为wdStart（）调用立即返回并继续执行。
3 sleep／nanosleep
sleep（）和nanosleep（）是VxWorks提供的延时函数接口。sleep以s为单位，nanosleep可以提供更精确的延时；传参是时钟的结构体，参数可以精确到ns，但实际上只能做到大于或等于这个时问。因为skep或nanosleep函数延时的时间基准仍是tick，调用此函数的任务处于任务延时状态，这点与taskDelay（）一致。不同的地方是，taskDelay（）是用于任务调度，taskDelay（O）有其自身的含义，而sleep（O）则是没有意义的。前面提过，taskDelay（n）延时时间为（n-1）tick～ntick，而sleep／nanosleep则保证实际延时时间大于或等于设定的时间参数。这一点可以通过编写一个测试程序试验证明。
1 taskDelav
taskDelay（n）使调用该函数的任务延时n个tick（内核时钟周期）。该任务在指定的时间内主动放弃CPU，除了taskDelay（0）专用于任务调度（将CPU交给同一优先级的其他任务）外，任务延时也常用于等待某一外部事件，作为一种定时／延时机制。在没有中断触发时，taskDelay能很方便地实现，且不影响系统整体性能。例如写数据至EEPROM，EEPROM需要一个内部擦除时间（最大擦除时间为lOms）。以下所提及的一个tick都假设为16．67 ms（1／60 s）。可以简单地调用taskDelay（2）来保证数据擦写完成。按理说taskDelay（1）就足以保证，为什么需要taskDelay（2）呢？
这正是taskDelay使用的一个缺陷，使用时需要注意。taskDelay（n）表示任务延时至第n个系统时钟到来的时刻，如图1所示。如果在A时刻调用taskDelay（1）仅延时5 ms，则在B时刻taskDelay（1）就刚好是一个tick周期。可见需要10 ms的延时就必须调用taskDelay（2）才能实现。taskDelay有接近一1个tick的误差存在，taskDelay（n）实际上是延时（n-1）tick～n tick的时间。延时精度为l／n，延时1s就是taskDelay（60）的误差极限为1．6％，而taskDelay（1）的误差极限将是100％。
使用taskDelay需注意的另外一点是：即使经过n个tick，调用延时的任务也不保证返回执行状态，可能有更高或相同优先级的任务占用了CPU。
2 WatchDog
VxWorks提供了一种通用的看门狗定时器机制。利用提供的函数，任何任务都可以创建一个看门狗定时器，经过指定的延时后，实现在系统时钟ISR的上下文中运行指定的程序。需要注意的是，看门狗定时触发的程序是在中断级别上执行，而不是在任务的上下文中。因此，看门狗定时挂接的程序编写有一定的限制，这个限制条件与中断服务程序的约束是一样的。比如，不能使用获取信号量的语句，以及像printf（）这样的I／O系统函数。
通过wdCreate（）可以创建一个看门狗定时器。调用wdStart（）启动定时器，延时参数同taskDelay一样以tick为单位，同时还须指定定时完成后要调用的程序。如果应用程序同时需要多个看门狗函数，则应使用wdCreate（）产生多个独立的看门狗ID。因为对于给定的看门狗ID，通过wdStart（）只能关联一个看门狗函数。在指定的tick计数到达之前，要取消一个看门狗计时器，可以通过调用wdCancel（）实现。每调用一次wdStart（），看门狗定时器只执行一次，因此对于一些要求周期性执行的应用程序，要获得该效果，则定时器函数本身必须通过递归调用wdStart（）来重新启动定时器。
如果利用看门狗定时器实现延时，则存在与taskDelay一样的精度上的缺陷，以tick为基准．并且看门狗关联的函数所受的限制很大，这也是使用不便的一个方面。不过启动看门狗的任务不会被阻塞，因为wdStart（）调用立即返回并继续执行。
3 sleep／nanosleep
sleep（）和nanosleep（）是VxWorks提供的延时函数接口。sleep以s为单位，nanosleep可以提供更精确的延时；传参是时钟的结构体，参数可以精确到ns，但实际上只能做到大于或等于这个时问。因为skep或nanosleep函数延时的时间基准仍是tick，调用此函数的任务处于任务延时状态，这点与taskDelay（）一致。不同的地方是，taskDelay（）是用于任务调度，taskDelay（O）有其自身的含义，而sleep（O）则是没有意义的。前面提过，taskDelay（n）延时时间为（n-1）tick～ntick，而sleep／nanosleep则保证实际延时时间大于或等于设定的时间参数。这一点可以通过编写一个测试程序试验证明。
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