嵌入式超时机制精妙设计

软件超时机制

1、背景

在嵌入式软件程序设计中经常需要处理超时或定时的情况。基本的处理思想是在特定的时间到达时执行相应的程序处理。下面介绍两种常见的超时或定时的程序设计方案。

2、方案一

基本思想：使用定时器中断和一个变量 TICK。定时器中断设定一个时间间隔 t，当准备开始定时时，记录当前 TICK 的值，在程序运行过程中实时读取当前的 TICK 值并进行计算。因此，在计算时间时，只需计算开始时间 START_TICK 和结束时间 END_TICK，即可得到所需的时间。时间计算公式为：T = (END_TICK – START_TICK) * t。定时器中断每隔 t 时间触发一次，中断处理程序中时间计数值 s_u32TCNT++。以下是示意图：

程序中定义一个结构体来保存超时开始和超时结束时间，结构体定义如下图所示:

在需要做定时超时处理的地方实时的获取当前s_u32TCNT并赋值给u32EndTimeTick，计算开始u32StartTimeTick和结束时u32EndTimeTick的时间差来判断时间是否到来即可，程序设计示意代码如下图所示：

3、方案二

基本思想：定义回调函数和回调注册函数，将定时/超时服务函数注册回调，每一次定时器中断执行一次回调，回调函数只需对计时时间TCNT做减1操作即可，当TCNT为0时即定时/超时时间到，并置超时标志，应用程序只需判断标志即可明确定时/超时时间是否到来；回调函数和回调注册函数定义如下图所示，多个超时/定时回调函数可注册在回调函数数组中：

定时中断函数中进行遍历处理，定时中断函数处理示意代码如下图所示：

4、对比总结

方案一优点在于中断执行单元执行内容少，代码操作容易理解，缺点是应用中实时的进行计算开始和结束TICK差值，代码执行效率不高。方案二优点在于将超时函数注册在回调中即可，程序扩展性较好，不用做过多的数值计算，代码执行效率相对较高，缺点是定时中断中需要遍历所有已注册的对调，中断执行内容相对较多。

STM32程序超时设计

在程序设计中，出现以下类似语句，是非常不可靠的，很有必要加入超时处理！

while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED));

以下在stm32的system_stm32f10x.c文件中，判断外部晶振起振的程序。可以参考，在以后的程序中借鉴。

#define HSE_STARTUP_TIMEOUT   ((uint16_t)0x0500) /*!
/* Wait till HSE is ready and if Time out is reached exit */
do
{
    HSEStatus = RCC->CR & RCC_CR_HSERDY;
    StartUpCounter++;  
} while((HSEStatus == 0) && (StartUpCounter != HSE_STARTUP_TIMEOUT));

I2C 读写EEPROM添加超时：

uint16_t i = 0x0fff;
while ((!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED))&&i){i--;};

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