SmartTimer的开发思路

### SmartTimer的开发思路详解 #### 一、项目背景及目标 在开发嵌入式系统时，时常需要处理定时任务，比如延时执行特定函数。传统的做法是在定时器中断中设置一个标志，然后在主循环中检查这个标志，一旦发现标志被设置就执行相应的回调函数。这种方法虽然简单有效，但在实际应用中存在一些问题：例如，每当添加一个新的定时任务就需要增加一个新的全局标志，并且还需要单独计数、检测标志位。这种方式容易导致程序结构混乱、维护困难，还可能引入潜在的bug。 针对上述问题，开发了一个名为SmartTimer的库，旨在提供一种更高效、更简洁的方式来管理定时任务。通过将定时计数、判断定时溢出以及执行回调函数等操作进行封装，使得开发者能够轻松地实现异步延迟操作，同时简化代码逻辑，降低出现bug的风险。 #### 二、设计思路 ##### 2.1 目标明确 开发SmartTimer的主要目的是统一管理多个定时任务，将复杂的定时逻辑封装起来，使得用户只需要简单的几行代码就能实现定时功能。具体而言，希望达到以下目标： - **简化操作**：用户只需调用简单的API即可完成定时任务的设置，无需关注底层细节。 - **减少错误**：通过封装内部实现，减少全局变量的使用，从而降低出现错误的可能性。 - **易于维护**：将定时任务相关的逻辑集中在一处，便于调试和维护。 ##### 2.2 架构设计 根据上述目标，设计了SmartTimer的核心架构，主要包括以下几个部分： 1. **Event管理**：使用链表来存储和管理所有定时任务(Event)。 2. **定时器中断处理**：定时器中断函数负责遍历Event链表，更新每个Event的状态。 3. **主循环处理**：在主循环中检查Event的状态，如果某个Event的时间已到，则执行相应的回调函数。 ##### 2.3 功能模块 为了实现上述目标，SmartTimer提供了以下核心功能模块： - **runlater**：用于设置一次性定时任务。 - **runloop**：用于设置周期性重复执行的任务。 - **delay**：用于实现简单的延时操作。 #### 三、实现细节 ##### 3.1 数据结构设计 为了有效地管理和更新定时任务，设计了以下数据结构： ```c struct stim_event { uint16_t interval; // 定时事件的定时间隔 uint16_t now; // 当前计数值 uint16_t loop_times; // 循环次数 uint8_t addIndex; // 事件对象在内存池中的索引 uint8_t stat; // 当前状态 struct stim_event *next; struct stim_event *prev; }; ``` - **双向链表**：使用双向链表来组织定时任务，便于动态添加或删除定时任务。 - **内存池**：预先创建一个`stim_event`类型的数组作为内存池，用于存放定时任务对象。 - **映射数组**：创建两个与内存池相同大小的数组，分别用于存储每个定时任务的溢出计数（MarkArray）和回调函数指针（CallbackArray）。 ##### 3.2 定时器中断处理 定时器中断函数是SmartTimer的核心组件之一，负责更新定时任务的状态。其主要职责包括： 1. 遍历事件链表，对每个事件进行计数。 2. 判断每个事件是否已经到达预定的时间点。 3. 如果时间已到，则增加该事件在MarkArray中的计数，并将该事件标记为已完成。 ##### 3.3 主循环处理 主循环中主要完成以下工作： 1. 检查MarkArray，如果某事件的溢出计数大于0，则执行该事件的回调函数，并将溢出计数减1。 2. 回收已经完成的定时任务，将其从事件链表中移除，并释放资源回内存池。 #### 四、优化策略 为了提高SmartTimer的执行效率，采取了以下几种优化措施： - **空间换时间**：通过使用额外的内存（如MarkArray和CallbackArray），避免了在定时器中断中进行复杂操作，从而提高了实时性能。 - **预分配内存**：在初始化时预分配足够多的内存池，避免了在运行过程中频繁分配和释放内存，降低了系统的开销。 #### 五、总结 SmartTimer的设计与实现，极大地简化了嵌入式系统中定时任务的管理。通过对定时任务的封装，不仅提升了代码的可读性和可维护性，还提高了系统的实时性能。未来还可以进一步扩展其功能，比如支持优先级调度、增加更复杂的定时模式等，使其更加适应不同的应用场景。