一。软件定时器概念及应用

1.软件定时器定义

        就是软件实现定时器。

2.FreeRTOS软件定时器介绍

        如上图所示，Times的左边为设置定时器时间，设置方式可以为任务设置或者中断设置；Times的右边为定时器的定时响应，使用CallBack响应。 

3.FreeRTOS软件定时器工作原理

 软件定时器可以参考一下手机的闹钟。单次响应与多次响应。

二。软件定时器函数应用

1.功能需求

- 使用软件定时器功能完成闹钟功能设计

- 当闹钟到达时，可根据执行动作，触发相关的led亮灭

2.API

（1）xTimerCreate()创建一个定时器

（2）xTimerStart()启动定时器

（3） xTimerReset()重启软件定时器

（4）pvTimerGetTimerID()获取软件定时器标识符值

（5）xTimerChangePeriod()修改软件定时器周期值

 3.功能设计

 如上图所示，需要三个部分，用户在串口端设置时钟参数，RTC作为定时器的核心，并驱动GPIO

（1）串口命令定义

1.设置实时时钟 参数头:年-月-日,小时:分钟:秒 realtime:2019-2-19,16:31:00

2.设置闹钟参数 参数头:小时:分钟:秒,是否重复,操作LED动作 alarmtime:16:32:40,0,0

（2）功能业务划分

1.实时时钟：RTC功能开发

2.命令参数配置：串口解析功能开发

3.软件定时功能：软件定时器

4.多任务消息同步：消息队列

4.功能实现分析

（1）Cubemx配置

1.配置RTC

2.配置串口

3.创建任务

4.创建消息队列

（2）实时时钟读写操作

1.设置实时时钟

2.读取实时时钟

（3）命令解析任务

1.使能串口接收中断

2.串口中断发送消息队列

3.解析命令字符串

4.解析实时时钟字符串

5.解析闹钟字符串

6.计算闹钟与实时时钟间隔

（3）软件定时器回调函数

1.定时器打印实时时钟

2.闹钟回调函数

（4）LED处理任务

LED处理任务

5.功能实现详细步骤

1.Cubemx创建工程

注意：是在物联网操作系统第5节消息队列的基础之上创建工程。

（1）使能RCC低速时钟（LSE）

注意：上述在核心板原理图上

具体解释：

        软件实现定时器，需要连接实时时钟，上述图片的晶振是操作实时时钟的晶振，这个晶振连接在低速时钟上，所以我们需要配置低速时钟。 

 （2）配置RTC

 （3）时钟配置为低速的外部时钟

2.FREERTOS配置

（1）软件定时器的配置

（2） 创建控制Led的消息队列

 （3）RTC时钟的创建

有一个定时打印的实时功能，所以创建一个RTC的时钟

 6.步骤：

1.RTC配置

（1）RTC.h的设置

typedef struct{
	RTC_TimeTypeDef RtcTime;
	RTC_DateTypeDef RtcDate;
}RTCTimeDates;

void SetRTC(RTCTimeDates *pRTCTimeDate);
RTCTimeDates GetRTC(void);

（2）RTC.c的配置

void SetRTC(RTCTimeDates *pRTCTimeDate){
	
	if (HAL_RTC_SetTime(&hrtc, &pRTCTimeDate->RtcTime, RTC_FORMAT_BIN) != HAL_OK)
	{
		Error_Handler();
	}
  if (HAL_RTC_SetDate(&hrtc, &pRTCTimeDate->RtcDate, RTC_FORMAT_BIN) != HAL_OK)
  {
		Error_Handler();
  }
}

RTCTimeDates GetRTC(void){
	RTCTimeDates	RTCTimeDate;
  if (HAL_RTC_GetTime(&hrtc, &RTCTimeDate.RtcTime, RTC_FORMAT_BIN) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
   if (HAL_RTC_GetDate(&hrtc, &RTCTimeDate.RtcDate, RTC_FORMAT_BIN) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
     printf("Real Time:%d-%d-%d %d:%d:%d\n",
          RTCTimeDate.RtcDate.Year + 2000,
          RTCTimeDate.RtcDate.Month,
          RTCTimeDate.RtcDate.Date,
          RTCTimeDate.RtcTime.Hours,
          RTCTimeDate.RtcTime.Minutes,
          RTCTimeDate.RtcTime.Seconds
          );
  return RTCTimeDate;
}

2.FREERTOS配置

（1）FREERTOS.c加入使用到的头文件，创建使用的结构体

#include "rtc.h"
#include "stdlib.h"
typedef struct tmrTimerControl
{
	const char				*pcTimerName;		/*<< Text name.  This is not used by the kernel, it is included simply to make debugging easier. */ /*lint !e971 Unqualified char types are allowed for strings and single characters only. */
	ListItem_t				xTimerListItem;		/*<< Standard linked list item as used by all kernel features for event management. */
	TickType_t				xTimerPeriodInTicks;/*<< How quickly and often the timer expires. */
	UBaseType_t				uxAutoReload;		/*<< Set to pdTRUE if the timer should be automatically restarted once expired.  Set to pdFALSE if the timer is, in effect, a one-shot timer. */
	void 					*pvTimerID;			/*<< An ID to identify the timer.  This allows the timer to be identified when the same callback is used for multiple timers. */
	TimerCallbackFunction_t	pxCallbackFunction;	/*<< The function that will be called when the timer expires. */
	#if( configUSE_TRACE_FACILITY == 1 )
		UBaseType_t			uxTimerNumber;		/*<< An ID assigned by trace tools such as FreeRTOS+Trace */
	#endif

	#if( ( configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION == 1 ) && ( configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION == 1 ) )
		uint8_t 			ucStaticallyAllocated; /*<< Set to pdTRUE if the timer was created statically so no attempt is made to free the memory again if the timer is later deleted. */
	#endif
} xTIMER;

（2）配置宏

#define LED_NUM  4

//串口接收buff
#define MESSAGE_BUFF_SIZE 50
//led接收buff
#define LED_MESSAGE_BUFF_SIZE 20
//实时时钟字符串头
#define REALTIME "realtime"
//闹钟字符串头
#define ALARMTIME "alarmtime"
//ms转换
#define ST0MS 1000ul
#define MT0MS (ST0MS*60)
#define HT0MS (MT0MS*60)
#define DT0MS (HT0MS*24)

（3）定义数据与字符串集，在命令分析时对比使用

uint8_t u8CmdBuff[MESSAGE_BUFF_SIZE];
static uint8_t u8LedMessageBuff[LED_MESSAGE_BUFF_SIZE];
//LED消息队列，字符串集
uint8_t *LedCmdString[LED_NUM*2] = {

"openled6",
"openled7",
"openled8",
"openled9",
"closeled6",
"closeled7",
"closeled8",
"closeled9",
};

uint8_t *OpenString[LED_NUM] = {

"openled6",
"openled7",
"openled8",
"openled9",

};

uint8_t *CloseString[LED_NUM] = {

"closeled6",
"closeled7",
"closeled8",
"closeled9",

};

GPIO_TypeDef * LedPort[LED_NUM] = {

Led6_GPIO_Port,
Led7_GPIO_Port,
Led8_GPIO_Port,
Led9_GPIO_Port

};

uint16_t LedPin[LED_NUM] ={
Led6_Pin,
Led7_Pin,
Led8_Pin,
Led9_Pin


};

//实时时钟字符串拆分解析结构体
struct sRealTimeString{
 uint8_t Hours[10];
 uint8_t Minutes[10]; 
 uint8_t Seconds[10]; 
 uint8_t Month[10]; 
 uint8_t Date[10];  
 uint8_t Year[10]; 

}RealTimeString;
//闹钟字符串拆分解析结构体
struct sAlarmTimeString{
 uint8_t Hours[10];
 uint8_t Minutes[10]; 
 uint8_t Seconds[10]; 
 uint8_t Mode[10]; 
 uint8_t Action[10];  

}AlarmTimeString;
//闹钟参数结构体
typedef struct{
 uint8_t Hours;
 uint8_t Minutes; 
 uint8_t Seconds; 
 uint8_t Mode; 
 uint8_t Action;  

} sAlarmTime;

（4）led的任务中分析命令与开关灯的函数

void vLedParseString(uint8_t *buff){   
    uint8_t i;
    for(i=0;i<LED_NUM;i++){
      if(strcmp((char const*)buff,(char const*)OpenString[i]) == 0){
        HAL_GPIO_WritePin(LedPort[i], LedPin[i], GPIO_PIN_RESET);
        printf("Cmd is %s\n",OpenString[i]);
		  return;      
      }  
	}
    for(i=0;i<LED_NUM;i++){
      if(strcmp((char const*)buff,(char const*)CloseString[i]) == 0){
      HAL_GPIO_WritePin(LedPort[i], LedPin[i], GPIO_PIN_SET);
      printf("Cmd is %s\n",CloseString[i]);
		  return;     
      }	     
    }
}

（5）LedTask主函数的内容

    uint8_t u8Index;
	osTimerStart(RtcTimerHandle,1000);//注意与自己写的东西相同	
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
		  //每次读取消息之前，把索引初始化为0
	  u8Index = 0;
	  //1、一直等待接收消息,第一个消息应该放在消息缓冲区的第一个元素上
		if(xQueueReceive(LedQueueHandle,&u8LedMessageBuff[u8Index++],portMAX_DELAY)==pdPASS){
			while(xQueueReceive(LedQueueHandle,&u8LedMessageBuff[u8Index++],50)){}
			u8LedMessageBuff[u8Index] = '\0';//保证一包完整字符串信息
			vLedParseString(u8LedMessageBuff);
			//完成解析以后，要清空接收缓冲区，不然会出现问题
		    memset(u8LedMessageBuff,0,MESSAGE_BUFF_SIZE);		
		}		
  }

（6）在串口的任务上方，写函数触发的函数

//闹钟触发的软件定时器，回调函数
void vTimerCallback(xTimerHandle pxTimer){

  uint32_t ulTimerID;
  uint8_t i;
  //获取当前定时器ID
  ulTimerID = (uint32_t)pvTimerGetTimerID(pxTimer);
  //判断定时器工作模式，如果自动重载，则更新软件定时器周期
  if(((xTIMER*)pxTimer)->uxAutoReload){
      xTimerChangePeriodFromISR(pxTimer,DT0MS,NULL);
      printf("明天继续触发动作！！！\r\n");
  }
  printf("ulTimerID = %d\r\n",ulTimerID);
  //根据软件定时器ID号， 发送到led消息队列中
  for(i=0;i<strlen((char const*)LedCmdString[ulTimerID]);i++){
    xQueueSend(LedQueueHandle,&LedCmdString[ulTimerID][i],1);  
  }  
}

//计算闹钟与实时时钟之前的间隔时间，返回ms
uint32_t CountAlarmInterval(sAlarmTime AlarmTime){
	
  int32_t AlarmTimeTick,RealTimeTick;
  RTCTimeDates RTCTimeDate;
  //获取实时时钟
  RTCTimeDate = GetRTC();
  //计算闹钟ms计数
  AlarmTimeTick = AlarmTime.Hours*HT0MS+AlarmTime.Minutes*MT0MS+AlarmTime.Seconds*ST0MS;
  //计算实时时钟ms计数
  RealTimeTick = RTCTimeDate.RtcTime.Hours*HT0MS+RTCTimeDate.RtcTime.Minutes*MT0MS+RTCTimeDate.RtcTime.Seconds*ST0MS;
  printf("AlarmTimeTick = %lu\r\n",AlarmTimeTick);
  printf("RealTimeTick = %lu\r\n",RealTimeTick);
  //判断闹钟是否大于等于当前实时时钟
  //大于->返回闹钟-实时时钟
  if((AlarmTimeTick-RealTimeTick) >= 0){
  
      return AlarmTimeTick-RealTimeTick;
  }else{
    //小于->一天的ms值+实时时钟-返回闹钟
    return DT0MS+RealTimeTick-AlarmTimeTick;  
  }
}

void ParseAlarmTimeString(uint8_t *buff){ 
	char *pbufftime;
    char *pbufftimeindex;
    char *pbuffparm;
    char *pbuffparmindex;
    uint32_t AlarmTick;
    TimerHandle_t xTimer;
	sAlarmTime AlarmTime;
	void SetRTC(RTCTimeDates *pRTCTimeDate);
    //获取闹钟时间字符串指针
    pbufftime = strstr((char const *)buff, ":");
    //获取闹钟参数字符串指针
    pbuffparm = strstr((char const *)buff, ",");
    if (pbufftime != NULL)
    {
        //指针加1 取出正确的头指针
        pbufftime++;
        //取出正确的尾指针
        pbufftime = strtok(pbufftime, ",");
        //取出小时
        pbufftimeindex = strtok(pbufftime, ":");
        memcpy(AlarmTimeString.Hours, pbufftimeindex, strlen(pbufftimeindex));
        //取出分钟
        pbufftimeindex = strtok(NULL, ":");
        memcpy(AlarmTimeString.Minutes, pbufftimeindex, strlen(pbufftimeindex));
        //取出秒
        pbufftimeindex = strtok(NULL, ":");
        memcpy(AlarmTimeString.Seconds, pbufftimeindex, strlen(pbufftimeindex));
    }
    if (pbuffparm != NULL)
    {
        //指针加1 取出正确的头指针
        pbuffparm++;
        //取出工作模式
        pbuffparmindex = strtok(pbuffparm, ",");
        memcpy(AlarmTimeString.Mode, pbuffparmindex, strlen(pbuffparmindex));
        //取出执行动作
        pbuffparmindex = strtok(NULL, ",");
        memcpy(AlarmTimeString.Action, pbuffparmindex, strlen(pbuffparmindex));
    }
    printf("设置闹钟系统时间为：%s:%s:%s\r\n",
           AlarmTimeString.Hours,
           AlarmTimeString.Minutes,
           AlarmTimeString.Seconds);    
    printf("设置闹钟工作模式为：%s\r\n",
           AlarmTimeString.Mode);   
    printf("设置闹钟执行动作为：%s\r\n",
           AlarmTimeString.Action); 
    //转换字符串格式的闹钟参数为整型值
    AlarmTime.Hours = atoi((char const *)AlarmTimeString.Hours);
    AlarmTime.Minutes = atoi((char const *)AlarmTimeString.Minutes);
    AlarmTime.Seconds = atoi((char const *)AlarmTimeString.Seconds);
    AlarmTime.Mode = atoi((char const *)AlarmTimeString.Mode);
    AlarmTime.Action = atoi((char const *)AlarmTimeString.Action);
    //计数周期间隔
    AlarmTick = CountAlarmInterval(AlarmTime);
    printf("当前闹钟间隔为：%lu\r\n",AlarmTick);
    //创建定时器，传入间隔、工作模式、触发动作
    xTimer = xTimerCreate("timer",AlarmTick,AlarmTime.Mode,(void*)AlarmTime.Action,vTimerCallback);
    //判断定时器是否创建成功
    if(xTimer != NULL){
        //启动定时器
        xTimerStart(xTimer,0);
        printf("启动定时器成功！\r\n");    
    }	
}

//解析实时时钟字符串
void ParseRealTimeString(uint8_t *buff)
{
    char *pbuffdate;
    char *pbuffdateindex;
    char *pbufftime;
    char *pbufftimeindex;
	RTCTimeDates RTCTimeDate;
    //获取日期字符串指针
    pbuffdate = strstr((char const *)buff, ":");
    //获取时间字符串指针
    pbufftime = strstr((char const *)buff, ",");
    if (pbuffdate != NULL)
    {
        //指针加1 取出正确的头指针
        pbuffdate++;
        //取出正确的尾指针
        pbuffdate = strtok(pbuffdate, ",");
        //取出年
        pbuffdateindex = strtok(pbuffdate, "-");
        memcpy(RealTimeString.Year, pbuffdateindex, strlen(pbuffdateindex));
        //取出月
        pbuffdateindex = strtok(NULL, "-");
        memcpy(RealTimeString.Month, pbuffdateindex, strlen(pbuffdateindex));
        //取出天
        pbuffdateindex = strtok(NULL, "-");
        memcpy(RealTimeString.Date, pbuffdateindex, strlen(pbuffdateindex));
    }
    if (pbufftime != NULL)
    {
        //指针加1 取出正确的头指针
        pbufftime++;
        //取出小时
        pbufftimeindex = strtok(pbufftime, ":");
        memcpy(RealTimeString.Hours, pbufftimeindex, strlen(pbufftimeindex));
        //取出分钟
        pbufftimeindex = strtok(NULL, ":");
        memcpy(RealTimeString.Minutes, pbufftimeindex, strlen(pbufftimeindex));
        //取出秒
        pbufftimeindex = strtok(NULL, ":");
        memcpy(RealTimeString.Seconds, pbufftimeindex, strlen(pbufftimeindex));
    }
    printf("设置当前系统时间为：%s-%s-%s,%s:%s:%s\r\n",
           RealTimeString.Year,
           RealTimeString.Month,
           RealTimeString.Date,
           RealTimeString.Hours,
           RealTimeString.Minutes,
           RealTimeString.Seconds);
    //字符串转换为实时时钟值
    RTCTimeDate.RtcDate.Year = atoi((char const *)RealTimeString.Year) - 2000;
    RTCTimeDate.RtcDate.Month = atoi((char const *)RealTimeString.Month);
    RTCTimeDate.RtcDate.Date = atoi((char const *)RealTimeString.Date);
    RTCTimeDate.RtcTime.Hours = atoi((char const *)RealTimeString.Hours);
    RTCTimeDate.RtcTime.Minutes = atoi((char const *)RealTimeString.Minutes);
    RTCTimeDate.RtcTime.Seconds = atoi((char const *)RealTimeString.Seconds);
    //设置当前实时时钟
    SetRTC(&RTCTimeDate);
}
//解析串口命令字符串
void vCmdParseString(uint8_t *buff){  
    //判断是否为实时时钟设置
    if(strncmp((char const*)buff,REALTIME,strlen(REALTIME)) == 0){    
      ParseRealTimeString(buff);
    }
    //判断是否为闹钟设置
    else if(strncmp((char const*)buff,ALARMTIME,strlen(ALARMTIME)) == 0){   
      ParseAlarmTimeString(buff);
    }    
}

（7）UsartTask任务中编写————》注意接受缓冲区要清除多少

	uint8_t u8Index;
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
	  //每次读取消息之前，把索引初始化为0
	  u8Index = 0;
	  //1、一直等待接收消息,第一个消息应该放在消息缓冲区的第一个元素上
		if(xQueueReceive(CmdQueueHandle,&u8CmdBuff[u8Index++],portMAX_DELAY)==pdPASS){
			while(xQueueReceive(CmdQueueHandle,&u8CmdBuff[u8Index++],50)){}
			u8CmdBuff[u8Index] = '\0';//保证一包完整字符串信息
			vCmdParseString(u8CmdBuff);
			//完成解析以后，要清空接收缓冲区，不然会出现问题
		    memset(u8CmdBuff,0,MESSAGE_BUFF_SIZE);	
		}
  }

结果：

 

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