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实现多路任意延时的一种方法

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一个单片机系统的设计经常会用到多种不同目的和用图的定时,例如系统需要输出一个指示“心跳正常”的秒闪信号,间隔0.5s;按键检测时临时需要约20ms的消抖;蜂鸣器需要发声延时;用户菜单选择时可能需要对应的发光管或LCD点阵(字段)闪烁;通讯时需要设定应答超时判别,等等。是不是要抱怨一个单片机上的若干个定时器不够用了?其实,用一个定时器资源就可以搞定所有的这一切定时要求。
1)首先,选定一个你喜欢的定时器,按所需应用的定时精度要求设定其定时中断频率。一般人机界面的定时精度为ms级就足够了,所以可以设定定时中断时间间隔为1ms,5ms或10ms;例如我的选择:
//==============================================================
// TPM2 overflow interrupt service routine
// Interrupt at every 1ms
//==============================================================
void interrupt 14 TPM2_Overflow_ISR(void)
{
TPM2SC_TOF = 0; //reset interrupt flag
msTimeoutCount++; //1ms increment
}
变量msTimeoutCount是一个16位word型的静态变量,在中断服务程序中简单地对它递增,无需考虑溢出。如果你的中断时间间隔为Nms,则在中断中对其递增的方法为“msTimeoutCount += N”。它在程序模块的前面被声明,为了提高中断服务程序的效率,其被定位在直接寻址区:
//==============================================================
// Following data are declared in the direct addressing area
// for fast access (address < 0x100)
//==============================================================
#pragma DATA_SEG SHORT MY_ZEROPAGE //direct addressing data segment
volatile word msTimeoutCount;

然后写一段独立的定时判别函数。这个函数有两个入口参数:特定定时实例的一个定时变量指针和所需的定时时间长度。若定时时间长度为0,则定时过程被复位,实际上是当前的定时计数器值(msTimeoutCount)被复制到定时实例的一个定时变量中。返回值为0则表明定时时间未到,0xff则为一次定时时间到并自动开始下一次的定时过程。具体代码如下:
//==============================================================
// Check for timeout occurance
// Input *timer - pointer of timer counter
// timeOutVal - timeout value, 0=forced timer update
// Return 0 - no timeout yet
// 0xff - timeout occured and timer updated
//==============================================================
byte TimeOutChk(word *timer, word timeOutVal)
{
word shadow, diff;

TPM2SC_TOIE = 0; //针对8位机必须禁止定时中断,16位机以上则无需如此
shadow = msTimeoutCount; //将当前时间计数值复制一份以作后需
TPM2SC_TOIE = 1; //对应上面的中断禁止,现在开放中断

if (timeOutVal==0) {//复位定时过程
*timer = shadow;
return(0);
}
else {
diff = shadow - *timer; //计算定时时间间隔
if (diff>=timeOutVal) { //定时时间到
*timer += timeOutVal; //更新定时变量,开始下一次定时过程
return(0xff);// 返回时间到标志
} else {
return(0); //定时时间未到
}
}
}

剩下的就看具体应用的需要而开辟特定的定时实例了。每一个实例必须有一个word型的变量作为定时跟踪变量。
例如产生500ms的定时(msCount变量在模块前面已经定义):
void main(void)
{
...
TimeOutChk(&msCount, 0); //复位初始化定时实例
...
while(1) {
Clock();
KeyScan();
...
}
}
//==============================================================
// Keep the system clock running
//==============================================================
void Clock(void)
{
if (TimeOutChk(&msCount, 500)==0) return; //wait for 0.5 second time out

runFlag.halfSec = !runFlag.halfSec;
dispCodeBuff[2] ^= 0x80;
dispCodeBuff[3] ^= 0x80;

if (runFlag.halfSec) {
return;
}

second++;
if (second==30) { //sync soft clock with RTC value
RTC_Read();
}
if (second>59) {
second = 0;
minute++;
if (minute>59) {
minute = 0;
hour++;
if (hour>23) hour = 0;
}
}

runFlag.clkDisp = 1;
}

//按键扫描时的消抖延时实现, keyDebounce在模块前面为局部静态变量定义
//==============================================================
// Scaning key input
//==============================================================
void KeyScan(void)
{
byte keyInput;

keyInput = (PTFD^0xff) & 0b00011111;

switch (keyState) {
case 0: //idle
if (keyInput) { //possible key input detected
runFlag.keyCon = 0; //continuous key strike not allowed by default
TimeOutChk(&keyDebounce, 0); //reset debounce timer
keyState = 1;
}
break;
case 1: //down debouncing
if (TimeOutChk(&keyDebounce, 50)) { //50ms debounce timeout
if (keyInput) {
KeyFifoAdd(keyInput);
TimeOutChk(&keyDebounce, 0); //!复位定时准备实现按键持续按下时的连续激发功能
keyState = 2; //key is holding
} else {
keyState = 0; //debounce check failed
}
}
break;
case 2: //hold
if (keyInput==0) { //possible key release detected
TimeOutChk(&keyDebounce, 0);
keyState = 4;
} else {
if (runFlag.keyCon) { //continuous key strike allowed
if (TimeOutChk(&keyDebounce, 500)) {//持续按下时间达0.5s
KeyFifoAdd(keyInput);
TimeOutChk(&keyDebounce, 0); //准备后续每隔0.1s激发一个按键值
keyState = 3; //invoke key continuous strike
}
}
}
break;
case 3: //continuous strike
if (keyInput==0) { //possible key release detected
TimeOutChk(&keyDebounce, 0);
keyState = 4;
} else {
if (TimeOutChk(&keyDebounce, 100)) { //每隔0.1s激发一个按键值
KeyFifoAdd(keyInput);
TimeOutChk(&keyDebounce, 0);
}
}
break;
case 4: //up debouncing
if (TimeOutChk(&keyDebounce, 50)) { //50ms debounce timeout
if (keyInput) {
keyState = 2; //key is still holding
} else {
keyState = 0; //confirm released
}
}
break;
default:
keyState = 0;
}
}

所以理论上只要你有足够多的内存作为定时跟踪变量,你就可以实现任意多个定时实例,无论什么时间和什么地点。当然上面的定时程序有一个局限,就是一次最大的定时时间为65535ms。如果要实现更长时间的定时,可以用一个实例产生1s(或更长)的定时基准,然后参照函数TimeOutChk另外写一个例如TimeOutChkSec,按1s的分辨率最多实现65535s的定时。