專利名稱：一種嵌入式系統(tǒng)定時器的管理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于嵌入式系統(tǒng)定時器管理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種嵌入式系統(tǒng) 定時器的管理方法。
背景技術(shù)：
實(shí)時操作系統(tǒng)由于對時限的要求非常嚴(yán)格，而實(shí)時操作系統(tǒng)對時序的偏差 依賴性很強(qiáng)，因此作為實(shí)時嵌入式系統(tǒng)軟件時間管理的核心模塊一定時器模塊 的設(shè)計實(shí)現(xiàn)就顯得非常重要。
目前，嵌入式系統(tǒng)軟件的通用定時器的通常設(shè)計主要有以下幾種
(1) 簡單計時輪詢法
當(dāng)每個計時周期到達(dá)時，先將所有定時器的計時數(shù)減1，然后判斷結(jié)果是 否為0，如果為0，則表示計時時間已到并進(jìn)行到時處理，否則繼續(xù)進(jìn)行計時 操作，這種方法稱為簡單計時輪詢法。
(2) 多隊列計時法
多隊列計時法首先根據(jù)系統(tǒng)定時應(yīng)用特點(diǎn)，將定時器劃分成不同時長的隊 列，目的在于減少每次參與計數(shù)的定時器個數(shù)(設(shè)定定時器時就將計時時長分 解為毫秒位、個位、十位、百位、千位等幾個部分)；再把定時器插入到最大 不為0的位所在的隊列，計時就從該隊列開始，完成后逐一計以下位，直至計 時到毫秒位隊列；在該隊列計時完成后定時器總計時完畢。由于各隊列除頭定 時器外計算的均是相對于上個定時器的時間相對值，計時的時候只需對隊列頭 部時間做減運(yùn)算便可確定是否有定時器在本次計時到期。
(3)單循環(huán)隊列定時器算法
單循環(huán)隊列計時原理假定所需的最大定時器數(shù)目為M個，則設(shè)置M個定 時器描述數(shù)組。再構(gòu)造一個循環(huán)計時隊列緩沖(長度為U，其元素指示定時器
鏈表隊列頭標(biāo)識ID和尾ID，通過該ID與定時器緩沖中的相應(yīng)元素構(gòu)成虛擬雙 向鏈表。每個時鐘Tick(Tick的時長由BSP決定，BSP: Board Support Package, 它是板級支持包，介于主板硬件和操作系統(tǒng)之間的一層，主要目的是為了支持 操作系統(tǒng)，使之能夠更好的運(yùn)行于硬件主板)到來時，循環(huán)計時隊列頭向后走 一位，查找該位所指示的隊列中是否存在時間已到定時器，如存在，則取出做 相應(yīng)報時操作和定時器時長與L取余的余數(shù)位隊列插入操作。對于超過L長度 的定時器，因已計算出定時器時長與L相除所得的倍數(shù)，每次循環(huán)計時隊列頭 經(jīng)過時，該倍數(shù)值得減去1，直至倍數(shù)值被減為0,之后的檢查就可報時并進(jìn) 行插入操作。新定時器的插入位置等于當(dāng)前循環(huán)計時隊列頭位置加新定時器時 長與循環(huán)隊列長度相除的余數(shù)再與循環(huán)計時隊列長度相除取余，并在循環(huán)隊列 所在節(jié)點(diǎn)對定時器進(jìn)行排序操作。
簡單計時輪詢法固然方法簡單，實(shí)現(xiàn)容易，但當(dāng)定時器數(shù)目很多(10000 個)時，每次計數(shù)需所有定時器做減法，每秒需做10萬次減法(每個Tick為 10ms)。而嵌入式系統(tǒng)的CPU資源相當(dāng)有限，定時器本身的任務(wù)不能占用太多 的資源，所以如果采用這種方法，就會占用較多的CPU資源。
多隊列計時法相對簡單，計時法更高效，在每次計時周期到來時，只需做 與隊列次數(shù)相同的判斷和減法以及可能的報時操作就能基本滿足嵌入式系統(tǒng) 的定時需求。但該方法也存在很多冗余操作，如空負(fù)載時檢查所有隊列，滿負(fù) 載時要對所有隊列做2倍于空負(fù)載檢査時的加減法操作，真正有效操作只占少 部分，而且在隊列處理中存在耗費(fèi)計算資源的排序操作。
單循環(huán)隊列定時器算法相對前兩種效率要高很多，但也存在自己的弱點(diǎn)， 循環(huán)隊列由長度為L的數(shù)組和循環(huán)指針變量組成，循環(huán)隊列的長度為L，如
果L太小容易造成倍數(shù)值的減操作過多，效率得不到提高；L太大則浪費(fèi)存
儲空間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種嵌入式系統(tǒng)定時器的管理方法，通過此方法， 可以解決目前使用的定時器管理方法中，占用系統(tǒng)資源過多的問題。
本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種嵌入式系統(tǒng)定時器的管理方法，其特征是所述 方法包括下列步驟
步驟l:創(chuàng)建一個管理定時器的雙向鏈表；在雙向鏈表中，定時器的管理 方式包括在鏈表中注冊定時器、在鏈表中注銷定時器和在鏈表中修改定時器； 定時器的最小粒度為1個TICK;
步驟2:當(dāng)使用模塊需要定時器時，在鏈表中注冊一個定時器；
步驟3:在一個TICK到時的時候，從鏈表的頭部開始檢查定時器的超時情 況，直到第一個未超時的定時器；
步驟4:將所有超時的定時器從雙向鏈表中注銷，加入到超時隊列中；
步驟5:對超時隊列中的定時器進(jìn)行處理，根據(jù)定時器的注冊狀態(tài)，分別 向注冊模塊發(fā)送消息或進(jìn)行函數(shù)回調(diào)；
步驟6:對于周期性定時器，超時后自動再注冊到鏈表中，否則釋放定時 器；然后回到步驟3，在下一個Tick重復(fù)步驟3至步驟6。
所述在鏈表中注冊定時器的方法，是按照定時器超時的先后順序，向鏈表 中插入定時器；其具體步驟包括
步驟ll:調(diào)用注冊定時器模塊；
步驟12:申請一個新的定時器結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)空間；
步驟13:査看定時器鏈表；
步驟14:判斷鏈表是否為空，如果為空，則執(zhí)行步驟15;否則，執(zhí)行步 驟16;
步驟15:把當(dāng)前定時器插入鏈表，并修改相應(yīng)的前后向指針、定時器個數(shù) 和定時器間隔值，然后返回調(diào)用模塊；
步驟16:從定時器鏈表中查找第一個比要注冊的定時器更晚超時的定時
器；
步驟17:如果查到，則執(zhí)行步驟18;否則，執(zhí)行步驟19;
步驟18:把要注冊的定時器插入到查到的定時器前面，并修改相應(yīng)的前后 向指針、定時器個數(shù)和定時器間隔值，然后返回調(diào)用模塊；
步驟19:把要注冊的定時器插入到鏈表尾部，并修改相應(yīng)的前后向指針、 定時器個數(shù)和定時器間隔值，然后返回調(diào)用模塊。
所述在鏈表中注銷定時器的方法，包括下列步驟
步驟21:調(diào)用注銷定時器模塊；
步驟22:在鏈表中查找要注銷的定時器；
步驟23:判斷是否查到要注銷的定時器，如果查到，則執(zhí)行步驟24;否 則，返回調(diào)用模塊；
步驟24:將要注銷的定時器從鏈表中刪除，并修改要注銷的定時器的前向 節(jié)點(diǎn)的后向指針，以及后向節(jié)點(diǎn)的前向指針，重新計算后一個定時器的間隔值 和定時器的數(shù)目；而后返回調(diào)用模塊。
所述在鏈表中修改定時器的方法，包括下列步驟
步驟31:調(diào)用修改定時器模塊；
步驟32:在鏈表中査找要修改的定時器；
步驟33:判斷是否査到要修改的定時器，如果查到，則執(zhí)行步驟34;否 則，返回調(diào)用模塊；
步驟34:先將査到的要修改的定時器注銷；方法是將要修改的定時器從鏈
表中刪除，并修改該定時器的前向節(jié)點(diǎn)的后向指針，以及后向節(jié)點(diǎn)的前向指針， 重新計算后一個定時器的間隔值和定時器的數(shù)目；
步驟35:再將查到的要修改的定時器注冊到鏈表中，方法是在定時器鏈表 中查找第一個比要修改的定時器更晚超時的定時器；
步驟36:判斷是否査到符合要求的定時器，如果査到，則執(zhí)行步驟37; 否則執(zhí)行步驟38;
步驟37:把要修改的定時器插入到查到的定時器前面，并修改相應(yīng)的前后 向指針、定時器個數(shù)和定時器間隔值，然后返回調(diào)用模塊；
步驟38:把要修改的定時器插入到鏈表尾部，并修改相應(yīng)的前后向指針、
定時器個數(shù)和定時器間隔值，然后返回調(diào)用模塊。
所述從鏈表的頭部開始檢查定時器的超時情況，直到第一個未超時的定時
器，其方法是，將鏈表中的第一個定時器的時間差值減1，如果結(jié)果不等于o 說明無超時定時器；如果結(jié)果等于0，則繼續(xù)查找下一個時間差值為0的定時 器，直到最后一個不為0的定時器。
本發(fā)明通過雙向鏈表實(shí)現(xiàn)對定時器的管理，當(dāng)定時器數(shù)目非常多的時候， 此種設(shè)計只需要進(jìn)行少量的計算，就可以實(shí)現(xiàn)對所有定時器的控制。由于采用 雙向鏈表進(jìn)行管理，定時器在注冊時申請內(nèi)存，刪除時釋放內(nèi)存，內(nèi)存開銷由 當(dāng)前的定時器數(shù)目來決定，因此有效節(jié)約了系統(tǒng)資源。


圖1是本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的定時器管理流程示意圖。 圖2是本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的定時器注冊流程示意圖。 圖3是本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的定時器注銷流程示意圖。 圖4是本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的定時器修改流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面是C語言實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，主要包括: 1)管理定時器的雙向鏈表結(jié)構(gòu)
typedef struct tagTimer
struct tagTimer struct tagTimer ULONG VOID VOID
*pstNext; *pstPrev;
msgQId;
(*pfFu nc)(VOID *pAr g;
TIMER TYPE EN enType;
LONG LONG ULONG
} Timer—S;
2)鏈表頭結(jié)構(gòu) typedef struct
Timer一S ULONG
} TimerListHeader—S;
ITick;
ITickGap;
ulModuleld;
〃后向指針 〃前向指針 〃定時器消息隊列ID 0;〃超時回調(diào)函數(shù) 〃回調(diào)函數(shù)的參數(shù) 〃定時器類型(一次性定時器或 周期性定時器) 〃定時器時間長度 〃和前一個定時器的時間差 〃注冊定時器的模塊號
*hea d; ulCount;
〃第一個定時器結(jié)構(gòu)指針 //定時器結(jié)構(gòu)數(shù)量
用C語言實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的主要接口函數(shù)包括
1) TimerModulelnitO,定時器模塊初始化，創(chuàng)建定時器任務(wù)( 調(diào)用方式LONG TimerModulelnit();
返回值成功或失敗。
2) TimerCreate()，創(chuàng)建定時器 LONG TimerCreate(ULONG ulModuleld,
ULONG msgQId,
LONG腿lSec，
VOID (承pfTimerFunc)(VOID *)，
VOID *pArg,
TIMER—TYPE—EN enType)
輸入?yún)?shù)
ULONGulModuleld 〃創(chuàng)建定時器的模塊ID
ULONG msgQId 〃發(fā)送定時器超時消息的隊列ID
LONG 1MillSec 〃時間值
VOID (*pfTimerFunc)(VOID *) 〃回調(diào)函數(shù)
VOID *pArg 〃回調(diào)函數(shù)參數(shù)
返回值成功時，定時器的ID(控制塊指針)，否則返回失敗
3) TimerChange()，改變定時器時間 LONG TimerChange(ULONG ulModuleld,
ULONG ulTimerld, LONG MllSec)
輸入?yún)?shù)
ulModuleld〃模塊Id， ulTimerld 〃定時器Id IMillSec 〃定時器的時間
返回值成功或失敗。
4) TimerDelete()，注銷定時器 LONG TimerDelete(ULONG ulModuleld,
ULONG ulTimerld)
輸入?yún)?shù)
ulTimerID 〃定時器Id
返回值成功或失敗。
下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)介紹。
圖l是本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的定時器管理流程示意圖。圖中，步驟101首先通過
TimerModulelnit()創(chuàng)建的定時器任務(wù)，創(chuàng)建一個管理定時器的雙向鏈表，定時 器的最小粒度為l個TICK。
步驟102向鏈表中注冊定時器。定時器分兩種類型 一次性定時器和周期 性定時器。定時器使用模塊調(diào)用TimerCreate()函數(shù)創(chuàng)建一個定時器，定時器注 冊的原則是所有定時器按超時的先后順序插入到鏈表中。圖2是本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的 定時器注冊流程示意圖。圖2中，步驟201在注冊定時器時，調(diào)用注冊定時器模 塊。步驟202，申請一個新的定時器結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)空間。步驟203，查看定時器鏈表。
步驟204，判斷鏈表是否為空？如果為空，則執(zhí)行步驟205;如果不為空，則執(zhí) 行步驟206。步驟205，把當(dāng)前定時器插入鏈表，并修改相應(yīng)的前后向指針、定 時器個數(shù)和定時器間隔值，然后返回調(diào)用模塊。步驟206，從定時器鏈表中査 找第一個比要注冊的定時器更晚超時的定時器。步驟207，判斷是否査到符合 要求的定時器，如果查到，則執(zhí)行步驟208;否則，執(zhí)行步驟209。步驟208， 把要注冊的定時器插入到査到的定時器前面，并修改相應(yīng)的前后向指針、定時 器個數(shù)和定時器間隔值，然后返回調(diào)用模塊。步驟209，把要注冊的定時器插 入到鏈表尾部，并修改相應(yīng)的前后向指針、定時器個數(shù)和定時器間隔值，然后 返回調(diào)用模塊。
步驟103在每一個TICK到時的時候，從鏈表的頭部開始檢查定時器的到時 情況，直到第一個未到時的定時器。査找的方法是，將鏈表中的第一個定時器 的時間差值減l，如果結(jié)果不等于O說明無超時定時器；如果結(jié)果等于O，則繼 續(xù)査找下一個時間差值為O的定時器，直到最后一個不為O的定時器。
步驟104將所有超時的定時器從雙向鏈表中注銷，加入到超時隊列中。注 銷定時器通過TimerDdete()函數(shù)實(shí)現(xiàn)。圖3是本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的定時器注銷流程示 意圖。圖3中，步驟301首先調(diào)用注銷定時器模塊。步驟302在鏈表中査找要 注銷的定時器。步驟303判斷是否查到要注銷的定時器，如果查到，則執(zhí)行歩 驟304;否則，返回調(diào)用函數(shù)。步驟304將要注銷的定時器從鏈表中刪除，并 修改要注銷的定時器的前向節(jié)點(diǎn)的后向指針，以及后向節(jié)點(diǎn)的前向指針，重新 計算后一個定時器的間隔值和定時器的數(shù)目；而后返回調(diào)用模塊。
步驟105對超時隊列中的定時器進(jìn)行處理，根據(jù)定時器的注冊狀態(tài)，分別 向注冊模塊發(fā)送消息或進(jìn)行函數(shù)回調(diào)。
步驟106對于周期性定時器，超時后自動再注冊到鏈表中，否則釋放定時 器；然后回到步驟103，在下一個Tick重復(fù)步驟103至步驟106。
在定時器管理過程中，還會涉及定時器的修改操作。圖4是本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的
定時器修改流程示意圖。圖4中，步驟401首先調(diào)用修改定時器模塊。步驟402 在鏈表中査找要修改的定時器。步驟403判斷是否查到要修改的定時器，如果 査到，則執(zhí)行步驟404;否則，返回調(diào)用模塊。步驟404先將査到的要修改的 定時器注銷；注銷的方法如圖3所示的定時器注銷流程，即將要修改的定時器 從鏈表中刪除，并修改該定時器的前向節(jié)點(diǎn)的后向指針，以及后向節(jié)點(diǎn)的前向 指針，重新計算后一個定時器的間隔值和定時器的數(shù)目。步驟405再將查到的 要修改的定時器注冊到鏈表中，注冊的方法如圖2所示的定時器注冊流程，即 在定時器鏈表中查找第一個比要修改的定時器更晚超時的定時器。然后執(zhí)行步 驟406判斷是否查到符合要求的定時器，如果查到，則執(zhí)行步驟407;否則執(zhí) 行歩驟408。步驟407把要修改的定時器插入到査到的定時器前面，并修改相 應(yīng)的前后向指針、定時器個數(shù)和定時器間隔值，然后返回調(diào)用模塊。步驟408 在沒査到符合要求的定時器時，把要修改的定時器插入到鏈表尾部，并修改相 應(yīng)的前后向指針、定時器個數(shù)和定時器間隔值，然后返回調(diào)用模塊。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不 局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可 輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明 的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、一種嵌入式系統(tǒng)定時器的管理方法，其特征是所述方法包括下列步驟步驟1創(chuàng)建一個管理定時器的雙向鏈表；在雙向鏈表中，定時器的管理方式包括在鏈表中注冊定時器、在鏈表中注銷定時器和在鏈表中修改定時器；定時器的最小粒度為1個TICK；步驟2當(dāng)使用模塊需要定時器時，在鏈表中注冊一個定時器；步驟3在一個TICK到時的時候，從鏈表的頭部開始檢查定時器的超時情況，直到第一個未超時的定時器；步驟4將所有超時的定時器從雙向鏈表中注銷，加入到超時隊列中；步驟5對超時隊列中的定時器進(jìn)行處理，根據(jù)定時器的注冊狀態(tài)，分別向注冊模塊發(fā)送消息或進(jìn)行函數(shù)回調(diào)；步驟6對于周期性定時器，超時后自動再注冊到鏈表中，否則釋放定時器；然后回到步驟3，在下一個Tick重復(fù)步驟3至步驟6。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種嵌入式系統(tǒng)定時器的管理方法，其特征是所述在鏈表中注冊定時器的方法，是按照定時器超時的先后順序，向鏈表中插入定時器；其具體步驟包括步驟ll:調(diào)用注冊定時器模塊；步驟12:申請一個新的定時器結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)空間；步驟13:査看定時器鏈表；步驟14:判斷鏈表是否為空，如果為空，則執(zhí)行步驟15;否則，執(zhí)行步驟16;步驟15:把當(dāng)前定時器插入鏈表，并修改相應(yīng)的前后向指針、定時器個數(shù)和 定時器間隔值，然后返回調(diào)用模塊； 步驟16:從定時器鏈表中査找第一個比要注冊的定時器更晚超時的定時器； 步驟17:如果查到，則執(zhí)行步驟18;否則，執(zhí)行步驟19;步驟18:把要注冊的定時器插入到查到的定時器前面，并修改相應(yīng)的前后向 指針、定時器個數(shù)和定時器間隔值，然后返回調(diào)用模塊；步驟19:把要注冊的定時器插入到鏈表尾部，并修改相應(yīng)的前后向指針、定 時器個數(shù)和定時器間隔值，然后返回調(diào)用模塊。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種嵌入式系統(tǒng)定時器的管理方法，其特征是所 述在鏈表中注銷定時器的方法，包括下列步驟步驟21:調(diào)用注銷定時器模塊； 步驟22:在鏈表中查找要注銷的定時器；步驟23:判斷是否查到要注銷的定時器，如果查到，則執(zhí)行步驟24;否則， 返回調(diào)用模塊；步驟24:將要注銷的定時器從鏈表中刪除，并修改要注銷的定吋器的前向節(jié)點(diǎn)的后向指針，以及后向節(jié)點(diǎn)的前向指針，重新計算后一個定時器的間隔值和定時器的數(shù)目；而后返回調(diào)用模塊。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種嵌入式系統(tǒng)定時器的管理方法，其特征是所 述在鏈表中修改定時器的方法，包括下列步驟步驟31:調(diào)用修改定時器模塊； 步驟32:在鏈表中査找要修改的定時器；步驟33:判斷是否査到要修改的定時器，如果査到，則執(zhí)行步驟34;否則， 返回調(diào)用模塊；步驟34:先將查到的要修改的定時器注銷；方法是將要修改的定時器從鏈表 中刪除，并修改該定時器的前向節(jié)點(diǎn)的后向指針，以及后向節(jié)點(diǎn)的前向指針，重 新計算后一個定時器的間隔值和定時器的數(shù)目；步驟35:再將查到的要修改的定時器注冊到鏈表中，方法是在定時器鏈表中 查找第一個比要修改的定時器更晚超時的定時器；步驟36:判斷是否查到符合要求的定時器，如果査到，則執(zhí)行步驟37;否 則執(zhí)行步驟38;步驟37:把要修改的定時器插入到査到的定時器前面，并修改相應(yīng)的前后向 指針、定時器個數(shù)和定時器間隔值，然后返回調(diào)用模塊；步驟38:把要修改的定時器插入到鏈表尾部，并修改相應(yīng)的前后向指針、定時器個數(shù)和定時器間隔值，然后返回調(diào)用模塊。
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種嵌入式系統(tǒng)定時器的管理方法，其特征是所述從鏈表的頭部開始檢査定時器的超時情況，直到第一個未超時的定時器，其方法是，將鏈表中的第一個定時器的時間差值減i，如果結(jié)果不等于o說明無超時定時器；如果結(jié)果等于0，則繼續(xù)查找下一個時間差值為0的定時器，直到最后 一個不為0的定時器。
全文摘要
本發(fā)明公開了嵌入式系統(tǒng)定時器管理技術(shù)領(lǐng)域中的一種嵌入式系統(tǒng)定時器的管理方法。其技術(shù)方案是，創(chuàng)建一個管理定時器的雙向鏈表；定時器的最小粒度為1個TICK；在鏈表中注冊定時器；在每一個TICK到時的時候，從鏈表的頭部開始檢查定時器的超時情況，直到第一個未超時的定時器；將所有超時的定時器從雙向鏈表中注銷；對于注銷的定時器，根據(jù)其注冊狀態(tài)，分別向注冊模塊發(fā)送消息或進(jìn)行函數(shù)回調(diào)；對于周期性定時器，超時后自動再注冊到鏈表中，否則釋放定時器。由于采用雙向鏈表進(jìn)行管理，定時器在注冊時申請內(nèi)存，注銷時釋放內(nèi)存，內(nèi)存開銷由當(dāng)前的定時器數(shù)目來決定，有效節(jié)約了系統(tǒng)內(nèi)存。
文檔編號G06F9/46GK101359294SQ200810223929
公開日2009年2月4日 申請日期2008年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月9日
發(fā)明者單洪政, 隋平禮 申請人:北京佳訊飛鴻電氣股份有限公司