嵌入式 | RTOS相對延時和絕對延時的區(qū)別

作者 | strongerHuang

微信公眾號 | strongerHuang

嵌入式軟件代碼中延時是很常見的，只是延時種類有很多，看你用什么延時。

一個延時的問題

問題：周期性（固定一個時間）去處理某一件事情。你會通過什么方式去實現(xiàn)？

比如：間隔10ms去采集傳感器的數(shù)據(jù)，然后通過一種算法計算出一個結果，最后通過串口發(fā)送出去。

可能對于很多習慣裸機編程的讀者，首先想到的是：利用定時器，定時10ms中斷，在中斷里面處理。

中斷函數(shù)適合處理簡單數(shù)據(jù)，不適合算法、通信等需要長時間占用CPU的處理。

對計時精度要求比較高的地方適合定時器，像本章節(jié)說的周期性采集傳感器數(shù)據(jù)，要求不適合很高，那么就引入本文說的絕對延時。

在實時操作系統(tǒng)FreeRTOS任務中，利用vTaskDelayUntil絕對延時即可完美解決這個問題。

相對延時和絕對延時的含義

本文拿FreeRTOS中相對延時函數(shù)vTaskDelay，絕對延時函數(shù)vTaskDelayUntil來說明。

相對延時：指每次延時都是從執(zhí)行函數(shù)vTaskDelay()開始，直到延時指定的時間（參數(shù)：滴答值）結束。

絕對延時：指每隔指定的時間（參數(shù)：滴答值），執(zhí)行一次調用vTaskDelayUntil()函數(shù)的任務。

文字描述可能不夠直觀理解，下面章節(jié)結合代碼例子、延時值（IO高低變化波形）、任務執(zhí)行圖來詳細講述一下他們的區(qū)別。

相對延時和絕對延時區(qū)別

以實際代碼為例說明：一個任務中，添加一個10ms系統(tǒng)延時，然后，在執(zhí)行任務（耗時1ms左右，例子以延時代替）。
相對延時代碼：

絕對延時代碼：

說明：

1.TestDelay這個延時函數(shù)僅僅用于測試（延時1ms），用于代替采集、算法、發(fā)送等耗時時間。

2.兩個代碼唯一區(qū)別在于系統(tǒng)延時不同，一個vTaskDelay(10);，一個vTaskDelayUntil(&xLastWakeTime, 10);

3.系統(tǒng)時鐘頻率為1000，也就是上面系統(tǒng)延時10個滴答，即10ms。

看到代碼，你想到了他們輸出結果的差異嗎？來看下結果的差異：用PA0這個引腳輸出的高低電平，得出延時時間。
相對延時結果：

絕對延時結果：

結果為：相對延時的周期為系統(tǒng)延時10ms + 執(zhí)行任務1ms的時間，總共11ms時間。絕對延時的周期即為10ms時間.

換一種方式看區(qū)別

如果上面的區(qū)別還沒明白，再來講一個更容易理解的區(qū)別，通過文字 + 任務執(zhí)行圖來說明。

1.相對延時先看任務執(zhí)行圖，按照上面代碼的方式呈現(xiàn)：

這里會牽涉到操作系統(tǒng)任務切換、高優(yōu)先級任務搶占等一些原理，若不了解，請轉移直到了解再回來。

上電，TEST任務進入延時（阻塞）狀態(tài)，此時系統(tǒng)執(zhí)行其他就緒任務。FreeRTOS內核會周期性的檢查TEST任務的阻塞是否達到，如果阻塞時間達到，則將TEST任務設置為就緒狀態(tài)，如果就緒任務中TEST任務的優(yōu)先級最高，則會搶占CPU，再次執(zhí)行任務主體代碼，不斷循環(huán)。

TEST任務每次系統(tǒng)延時都是從調用延時函數(shù)vTaskDelay()開始算起的，所以叫相對延時。

從上圖可以看出：如果執(zhí)行TEST任務的過程中發(fā)生中斷，或者具有更高優(yōu)先級的任務搶占了，那么TEST任務執(zhí)行的周期就會變長，所以使用相對延時函數(shù)vTaskDelay()，不能周期性的執(zhí)行TEST任務。

2.絕對延時

代碼中定義的變量xLastWakeTime，其實是用來保存上一次的系統(tǒng)計數(shù)器值（方便檢測下一個延時時間是否到來）。

和上面相對延時程序執(zhí)行圖比較，可以看出，系統(tǒng)延時的時間包含了程序執(zhí)行的時間。即時中途有中斷，或更高優(yōu)先級任務打斷，不會影響下一次執(zhí)行的時間（也就是這個周期不會變，當然，打斷時間不能超過系統(tǒng)延時值）。

提示：圖片中添加了一段話：一般來說，程序執(zhí)行時間要小于總間隔時間（10ms）。

如果打斷時間太長，回來之后延時都超過了，則會立馬執(zhí)行程序，不會再延時（任務不會再阻塞延時）。