HAL STM32基于系統(tǒng)滴答定時(shí)器（SysTick）實(shí)現(xiàn)多任務(wù)時(shí)間片輪詢

??RTOS（實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)）和定時(shí)器時(shí)間片輪詢是兩種不同的任務(wù)調(diào)度和執(zhí)行方式的差異簡(jiǎn)介

?? 以下部分內(nèi)容，由AI給出的解答：

• ??RTOS（實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)）：

• ??RTOS是一種專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用于實(shí)時(shí)系統(tǒng)的操作系統(tǒng)，它可以有效地管理多個(gè)任務(wù)，提供任務(wù)調(diào)度、同步和通信等功能。
• ??STM32可以使用多種RTOS，例如FreeRTOS、ChibiOS等，它們都提供了任務(wù)管理、信號(hào)量、消息隊(duì)列等功能。
• ??在RTOS中，每個(gè)任務(wù)都有自己的優(yōu)先級(jí)，并且RTOS會(huì)根據(jù)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行調(diào)度。高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)將獲得更多的CPU時(shí)間。
• ??RTOS提供了更結(jié)構(gòu)化的任務(wù)管理，使得編寫(xiě)和維護(hù)多任務(wù)應(yīng)用程序變得更容易。

• ??定時(shí)器時(shí)間片輪詢：

• ??定時(shí)器時(shí)間片輪詢是一種基于定時(shí)器中斷的任務(wù)調(diào)度方法，而不涉及RTOS的復(fù)雜性。
• ??在這種方法中，任務(wù)的執(zhí)行由定時(shí)器中斷觸發(fā)，每個(gè)任務(wù)都有一個(gè)預(yù)定的時(shí)間片來(lái)執(zhí)行。
• ??當(dāng)定時(shí)器觸發(fā)時(shí)，控制權(quán)將轉(zhuǎn)移到下一個(gè)任務(wù)，如果當(dāng)前任務(wù)沒(méi)有執(zhí)行完，它將在下一個(gè)時(shí)間片繼續(xù)執(zhí)行。
• ??這種方式的調(diào)度對(duì)于簡(jiǎn)單的應(yīng)用來(lái)說(shuō)可能足夠，但在復(fù)雜的多任務(wù)系統(tǒng)中，可能會(huì)導(dǎo)致任務(wù)之間的優(yōu)先級(jí)管理和調(diào)度變得復(fù)雜。

• ??演示運(yùn)行效果：
  

??STM32CubeMX工程配置

• ??在STM32CubeMX配置工程時(shí)，系統(tǒng)時(shí)基是默認(rèn)配置的SysTick定時(shí)器。
• ??軟件默認(rèn)配置的系統(tǒng)滴答定時(shí)器的優(yōu)先級(jí)是最低的，可以根據(jù)個(gè)人使用情況，進(jìn)行調(diào)整。- ??其他外設(shè)使用可以根據(jù)個(gè)人需求配置。

?業(yè)務(wù)代碼完善

• ?STM32CubeMX所創(chuàng)建的工程，系統(tǒng)滴答定時(shí)器默認(rèn)是沒(méi)有啟用中斷的需要自行添加和補(bǔ)充。
  

• ??滴答定時(shí)器中斷回調(diào)函數(shù)完善。

void HAL_SYSTICK_Callback(void)
{
    Sys_Tick_Count();

}

??時(shí)間片輪詢驅(qū)動(dòng)

• ??時(shí)間片輪詢，主要有3部分組成：時(shí)基（sys_time）、任務(wù)管理(sys_task)、任務(wù)對(duì)象(TASK)組成：

• 

• ??sys_time.c文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-833462.html

#include "sys_time.h"

static unsigned short  int sys_tick = 0;



/**
 * @brief 系統(tǒng)時(shí)基
 * 
 */
void Sys_Tick_Count(void)
{
    sys_tick += 1;
}



/**
 * @description: 獲取系統(tǒng)滴答計(jì)時(shí)
 * @param {*}
 * @return {*}
 */
unsigned short int Get_Sys_Tick()
{
    return sys_tick;
}

/**
 * @description: 判斷是否超時(shí)
 * @param {unsigned long int} start 計(jì)算開(kāi)始的時(shí)間
 * @param {unsigned long int} timeout   超時(shí)時(shí)長(zhǎng)
 * @return {*}
 */
unsigned short int Is_Timeout(unsigned short int start, unsigned short int timeout)
{
    return ((unsigned short int)(Get_Sys_Tick() - start)) > timeout ?  1: 0;
}

• ??sys_task.c

#include "sys_task.h"
#include "sys_time.h"
#include "string.h"


sys_task_t *sys_task_head = NULL;

/**
 * @brief 系統(tǒng)任務(wù)
 * 
 * @param task 任務(wù)
 * @param handler 任務(wù)輪詢函數(shù)
 * @param interval 輪詢間隔
 */
void sys_task_create(sys_task_t *task, void (*handler)(void), unsigned int interval)
{
    sys_task_t *sys_task_tail = NULL;
    memset(task, 0, sizeof(sys_task_t));
    task->enable = 0;
    task->interval = interval;
    task->tick_cnt = Get_Sys_Tick();
    task->task_handler = handler;
    task->sys_task_next = NULL;
    if (sys_task_head == NULL)
    {
      sys_task_head = task;
			return ;
    }
    sys_task_tail = sys_task_head;
    while (sys_task_tail->sys_task_next != NULL)
    {
       sys_task_tail = sys_task_tail->sys_task_next;
    }
    sys_task_tail->sys_task_next = task;
}



/**
 * @brief 啟動(dòng)任務(wù)
 * 
 * @param task  任務(wù)句柄
 */
void sys_task_start(sys_task_t *task)
{
    task->enable = 1;
}



/**
 * @brief 停止任務(wù)
 * 
 * @param task  任務(wù)句柄
 */
void sys_task_stop(sys_task_t *task)
{
    task->enable = 0;
}


/**
 * @brief 系統(tǒng)任務(wù)輪詢
 * 
 */
void sys_task_process()
{
    sys_task_t  *task = NULL;
    for (task = sys_task_head; task != NULL; task = task->sys_task_next) 
    {
        if (task->enable && Is_Timeout(task->tick_cnt, task->interval))
        {
            task->task_handler();                  // 運(yùn)行
            task->tick_cnt =  Get_Sys_Tick();	   
        }
    }
}

• ??Blink_TASK.c:(具體執(zhí)行的任務(wù)可以根據(jù)個(gè)人實(shí)際使用進(jìn)行添加配置，這里以驅(qū)動(dòng)3個(gè)led對(duì)象為例)

#include "Blink_TASK.h"
#include "usb_printf.h"


void Blink_Task1(void){
	
	HAL_GPIO_TogglePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin);
	usb_printf("This Blink_Task1\r\n");
	HAL_Delay(1000);

}


void Blink_Task2(void){
	
	HAL_GPIO_TogglePin(LED2_GPIO_Port, LED2_Pin);
	usb_printf("This Blink_Task2\r\n");
		HAL_Delay(800);

}

void Blink_Task3(void){
	
	HAL_GPIO_TogglePin(LED3_GPIO_Port, LED3_Pin);
	usb_printf("This Blink_Task3\r\n");
		HAL_Delay(600);

}

• main.c中的內(nèi)容：

• ??添加所需運(yùn)行的任務(wù)句柄，需要運(yùn)行多少個(gè)任務(wù)就創(chuàng)建多少個(gè)對(duì)象。

// 控制LED1任務(wù)
sys_task_t Task1_Blink;

// 控制LED2任務(wù)
sys_task_t Task2_Blink;

// 控制LED3任務(wù)
sys_task_t Task3_Blink;

• ??創(chuàng)建任務(wù)對(duì)象

void task_start()
{
    sys_task_create(&Task1_Blink, Blink_Task1, 50);
    sys_task_start(&Task1_Blink);
    sys_task_create(&Task2_Blink, Blink_Task2, 20);
    sys_task_start(&Task2_Blink);
    sys_task_create(&Task3_Blink, Blink_Task3, 30);
    sys_task_start(&Task3_Blink);
}

• ??main.c所有代碼

/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file           : main.c
  * @brief          : Main program body
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * Copyright (c) 2024 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.
  *
  * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
  * in the root directory of this software component.
  * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "usart.h"
#include "usb_device.h"
#include "gpio.h"

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "usb_printf.h"

//Timer Task Manage
#include "sys_time.h"
#include "sys_task.h"
#include "Blink_TASK.h"
/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */

/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */

/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */

/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PV */
// 控制LED1任務(wù)
sys_task_t Task1_Blink;

// 控制LED2任務(wù)
sys_task_t Task2_Blink;

// 控制LED3任務(wù)
sys_task_t Task3_Blink;
/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */

/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */


// 任務(wù)創(chuàng)建
void task_start()
{
    sys_task_create(&Task1_Blink, Blink_Task1, 50);
    sys_task_start(&Task1_Blink);
    sys_task_create(&Task2_Blink, Blink_Task2, 20);
    sys_task_start(&Task2_Blink);
    sys_task_create(&Task3_Blink, Blink_Task3, 30);
    sys_task_start(&Task3_Blink);
}
/* USER CODE END 0 */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
    /* USER CODE BEGIN 1 */

    /* USER CODE END 1 */

    /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

    /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
    HAL_Init();

    /* USER CODE BEGIN Init */

    /* USER CODE END Init */

    /* Configure the system clock */
    SystemClock_Config();

    /* USER CODE BEGIN SysInit */

    /* USER CODE END SysInit */

    /* Initialize all configured peripherals */
    MX_GPIO_Init();
    MX_USART1_UART_Init();
    MX_USB_DEVICE_Init();
    /* USER CODE BEGIN 2 */
    uint32_t Main_Fosc = HAL_RCC_GetSysClockFreq();
    //	HAL_GetTick();
    usb_printf("Main_Fosc:%d \r\n", Main_Fosc);
    task_start();
    /* USER CODE END 2 */

    /* Infinite loop */
    /* USER CODE BEGIN WHILE */
    while(1) {
        /* USER CODE END WHILE */

        /* USER CODE BEGIN 3 */
        sys_task_process();
    }
    /* USER CODE END 3 */
}

/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
    RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
    RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

    /** Configure the main internal regulator output voltage
    */
    __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
    __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE2);

    /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
    * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
    */
    RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
    RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 4;
    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 168;
    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV4;
    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = 7;
    if(HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK) {
        Error_Handler();
    }

    /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
    */
    RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                                  | RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
    RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
    RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
    RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
    RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

    if(HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK) {
        Error_Handler();
    }
}

/* USER CODE BEGIN 4 */
void HAL_SYSTICK_Callback(void)
{
    Sys_Tick_Count();

}
/* USER CODE END 4 */

/**
  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
  * @retval None
  */
void Error_Handler(void)
{
    /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
    /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
    __disable_irq();
    while(1) {
    }
    /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}

#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *         where the assert_param error has occurred.
  * @param  file: pointer to the source file name
  * @param  line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
    /* USER CODE BEGIN 6 */
    /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
       ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
    /* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

• ??本示例中所使用的是USB CDC作為調(diào)試信息輸出，usb_printf.c、h代碼：

#include "usb_printf.h"



void usb_printf(const char *fmt, ...) {
    char buf[128];//自定義緩沖區(qū)大小
    va_list args;
    va_start(args, fmt);
    vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, args);
    va_end(args);
    CDC_Transmit_FS((uint8_t *)buf, strlen(buf));
}

#ifndef _USB_PRINTF_H
#define _USB_PRINTF_H

#include "stdio.h"
#include <stdarg.h>
#include "usbd_cdc_if.h"

void usb_printf(const char *fmt, ...);

#endif

??示例工程源碼

• ??基于stm32f401創(chuàng)建。固件版本：STM32Cube FW_F4 V1.28.0

鏈接：https://pan.baidu.com/s/1ouPVpfv9E_2paunmgrOMRg?pwd=r3xk 
提取碼：r3xk

到了這里，關(guān)于HAL STM32基于系統(tǒng)滴答定時(shí)器（SysTick）實(shí)現(xiàn)多任務(wù)時(shí)間片輪詢的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！