引言
在嵌入式系統的設計中，時間特性在很多應用中都是一個很重要的參數，很多控制邏輯和協議的實現，需要用到計時、超時和統計功能，時間長短的計時及精度、周期定時和超時的設定成為某些控制邏輯和協議的關鍵條件。筆者在為某車型設計其車身中央控制器時，輸入條件的判定、輸出邏輯的控制和LIN協議的實現都包含一些時間特性相關的功能［1］，為此筆者設計了一個高效的定時器模塊。下面就從設計原理、結構設計、定時器管理及應用上講述下該定時器模塊的設計與實現。
設計原理
在車身控制器（以下以BCM來代稱）的設計中，其定時功能可以分為兩類，一個是TIMEOUT超時，一個是COUNTER計時，前者超時時間已知，超時則觸發相關操作，后者是計時請求，在一種狀態發生變化時統計新的狀態的維持時間。通過對BCM定時功能及特性進行分析，發現其定時應用的特點為：
1、定時精度要求不高，但定時數量比較多;
2、TIMEOUT超時中，有循環定時，也有單次定時和多次定時。
由于硬件資源有限，不可能為每一個定時應用單獨分配一個硬件定時器，所以采用單個硬件定時器模擬多個軟件定時器的方法，來滿足應用中的定時需要［2］。首先根據定時應用的特點和分類，設計軟件定時器的數據結構，以結構體數組的形式將這些軟件定時器組織起來，數組成員便是各個軟件定時器節點;然后在驅動程序的設計中設計良好的API接口，該API接口足夠清晰，提供統一的調用接口，可以涵蓋定時器所有功能，這樣便在一個硬件定時器上實現了多個軟件定時器。下面便詳述一下定時器結構和驅動程序設計。
定時器結構設計
由于軟件定時器數量繁多，根據定時應用的實現方式及特征設計一個良好的數據結構是非常必要的［3］。在其結構體設計中，其成員變量可以描述所有的“定時特征”并且提供良好的可讀寫接口。其定義如下所示：
typedef struct {
TimerState timer_state;
ulong timeout;
ulong duration;
unsigned cycle:1;
unsigned overow_ag:1;
unsigned cnt_times:8;
TimerId timer_id;
}Timer;
timer_state有STALL和RUNNING兩種取值，表示該定時器是否處于運轉狀態;timeout是超時應用的超時值，duration表示定時器啟動以來的計時時間長度;cycle表示該定時是周期定時還是單次定時;cnt_times是對多次定時（既非周期也非單次）的統計，當定時次數到達后，則停止該定時器;overow_ag標識是否發生超時溢出;所有的“軟件定時器節點”組成Timer數組，其數據成員由timer_id枚舉，其枚舉類型TimerId定義如下所示：
typedef enum{
FEEDWATCHDOG_300MS，
INPUT_DETECT_MS，
LIN_TIMESLOT_MS，
SPEED_PULSE_ACCUMU_200MS，
ALLDR_LOCK_200MS，
ALARM_30S，
IGNITION_OFF_60S，
。..
。..
MAX_TIMER_NUM
}TimerId;
這樣，定義數組Timer TIMER［MAX_TIMER_NUM］，在初始化中，TIMER ［i］.timer_id=i;之后通過TIMER［timer_id］即可枚舉某軟件定時器節點。
引言
在嵌入式系統的設計中，時間特性在很多應用中都是一個很重要的參數，很多控制邏輯和協議的實現，需要用到計時、超時和統計功能，時間長短的計時及精度、周期定時和超時的設定成為某些控制邏輯和協議的關鍵條件。筆者在為某車型設計其車身中央控制器時，輸入條件的判定、輸出邏輯的控制和LIN協議的實現都包含一些時間特性相關的功能［1］，為此筆者設計了一個高效的定時器模塊。下面就從設計原理、結構設計、定時器管理及應用上講述下該定時器模塊的設計與實現。
設計原理
在車身控制器（以下以BCM來代稱）的設計中，其定時功能可以分為兩類，一個是TIMEOUT超時，一個是COUNTER計時，前者超時時間已知，超時則觸發相關操作，后者是計時請求，在一種狀態發生變化時統計新的狀態的維持時間。通過對BCM定時功能及特性進行分析，發現其定時應用的特點為：
1、定時精度要求不高，但定時數量比較多;
2、TIMEOUT超時中，有循環定時，也有單次定時和多次定時。
由于硬件資源有限，不可能為每一個定時應用單獨分配一個硬件定時器，所以采用單個硬件定時器模擬多個軟件定時器的方法，來滿足應用中的定時需要［2］。首先根據定時應用的特點和分類，設計軟件定時器的數據結構，以結構體數組的形式將這些軟件定時器組織起來，數組成員便是各個軟件定時器節點;然后在驅動程序的設計中設計良好的API接口，該API接口足夠清晰，提供統一的調用接口，可以涵蓋定時器所有功能，這樣便在一個硬件定時器上實現了多個軟件定時器。下面便詳述一下定時器結構和驅動程序設計。
定時器結構設計
由于軟件定時器數量繁多，根據定時應用的實現方式及特征設計一個良好的數據結構是非常必要的［3］。在其結構體設計中，其成員變量可以描述所有的“定時特征”并且提供良好的可讀寫接口。其定義如下所示：
typedef struct {
TimerState timer_state;
ulong timeout;
ulong duration;
unsigned cycle:1;
unsigned overow_ag:1;
unsigned cnt_times:8;
TimerId timer_id;
}Timer;
timer_state有STALL和RUNNING兩種取值，表示該定時器是否處于運轉狀態;timeout是超時應用的超時值，duration表示定時器啟動以來的計時時間長度;cycle表示該定時是周期定時還是單次定時;cnt_times是對多次定時（既非周期也非單次）的統計，當定時次數到達后，則停止該定時器;overow_ag標識是否發生超時溢出;所有的“軟件定時器節點”組成Timer數組，其數據成員由timer_id枚舉，其枚舉類型TimerId定義如下所示：
typedef enum{
FEEDWATCHDOG_300MS，
INPUT_DETECT_MS，
LIN_TIMESLOT_MS，
SPEED_PULSE_ACCUMU_200MS，
ALLDR_LOCK_200MS，
ALARM_30S，
IGNITION_OFF_60S，
。..
。..
MAX_TIMER_NUM
}TimerId;
這樣，定義數組Timer TIMER［MAX_TIMER_NUM］，在初始化中，TIMER ［i］.timer_id=i;之后通過TIMER［timer_id］即可枚舉某軟件定時器節點。
定時器管理
定時器管理包括啟動、運行、停止、重啟和讀取計時時間等功能［4］，相應API函數定義如下：
void TimerStart（TimerId timer_id，ulong timeout，Bool cycle，uchar cnt_times）;
void TimerReStart（TimerId timer_id）;
void TimerTick（void）;
void TimerStop（TimerId timer_id）;
void TimerStall（TimerId timer_id）;
ulong TimerGet（TimerId timer_id）;
啟動定時器函數如下：
#dene RTIPERIOD 2
void TimerStart（TimerId timer_id，ulong timeout，Bool cycle，uchar cnt_times）
{
TIMER［timer_id］.timer_state=RUNNING;
TIMER［timer_id］.duration=0;
TIMER［timer_id］.timeout=timeout/RTIPERIOD;
TIMER［timer_id］.cycle=cycle;
TIMER［timer_id］.cnt_times=cnt_times;
TIMER［timer_id］.timer_id=timer_id;
}
可見，啟動某個軟件定時器便是設置由timer_id枚舉的TIMER數組成員的各個成員變量，下面詳細介紹軟件定時器的運行。
作為所有軟件定時器的基準源，硬件定時器設定為2ms的周期定時，在時鐘中斷服務程序中全局時鐘嘀嗒Jiffs累加，TimerTicked置1，軟件定時器運行函數如下：
void TimerTick（void）
{
uint timer_index;
if（0==TimerTicked）
{
return ;
}
for（timer_index=0;timer_index
{
if（RUNNING==TIMER［timer_index］.timer_state）
{
TIMER［timer_index］.duration++;
if（TIMER［timer_index］.duration》=TIMER［timer_index］.timeout）
{
TIMER［timer_index］.overflow_ag=1;
if（TIMER［timer_index］.cycle）
{
TimerReStart（timer_index）;
}
else
{
TIMER［timer_index］.cnt_times--;
if（0==TIMER［timer_index］.cnt_times）
{
TimerStall（timer_index）;
}
else
{
TimerReStart（timer_index）;
}}}}}
TimerTicked=0;
}
軟件定時器只有在有嘀嗒發生且自身狀態為RUNNING的情況下才會運行，其計時時間-duration隨嘀嗒而累加，如果duration達到超時值，則置overow_ag，然后判斷該定時器是否周期定時器，是則重啟定時-清零duration，否則判斷是否多次定時，定時次數計數未滿則重啟定時，計數滿后停止該定時器。
定時器應用
定時器模塊在軟件系統中是一個基本功能單元，它為其他模塊或上層應用提供超時、計時服務［5］。以門鎖的驅動為例講述下定時器的應用。
在門鎖閉鎖時，BCM對門鎖電機的閉鎖驅動控制需要保持200ms的時間，在邏輯上便是輸出一個200ms的控制脈沖，該部分代碼如下：
。..
DrivePort（ALLDR_LK_OUT，DRIVEON）;
TimerStart（ALLDR_LOCK_200MS，200，0，1）;
if（1==TM［ALLDR_LOCK_200MS］.overow_ag）
{
DrivePort（ALLDR_LK_OUT，DRIVEOFF）;
TM［ALLDR_LOCK_200MS］.overow_ag=0;
}
。..
可見，在設計良好的定時器驅動以后，實現某種定時應用非常簡單，其他應用示例在此不再贅述。
結語
本文設計的定時器模塊，邏輯清晰，使用方便，做為一個穩定的底層驅動，在實際應用中得到了很好的應用。