CN102270156A

CN102270156A - 一种实时嵌入式系统定时器管理方法

Info

Publication number: CN102270156A
Application number: CN2011101429735A
Authority: CN
Inventors: 邢文飚
Original assignee: BEIJING HUAYUAN TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: BEIJING HUAYUAN TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2011-05-30
Filing date: 2011-05-30
Publication date: 2011-12-07

Abstract

本发明提供了一种实时嵌入式系统定时器管理方法，该方法包括：使用一个双向链表对所有定时器进行统一的管理，每个定时器对应于双向链表中的一个定时器节点；在该双向链表中，所有的定时器节点按照超时的先后顺序排序，并在定时器超时时间相同时，按照定时器的优先级从高到低排序；当计时周期达到时，从最先超时的定时器开始检查定时器的超时情况，直到找到第一个未超时的定时器；将所有超时的定时器放入超时队列进行相应的超时处理。应用本发明，可以减少CPU资源消耗，提高系统的实时性。

Description

一种实时嵌入式系统定时器管理方法

技术领域

本发明涉及嵌入式系统定时器管理技术领域，特别涉及一种实时嵌入式系统定时器管理方法。

背景技术

定时器的主要功能是控制一段时间间隔，并指示时间间隔结束，实现准确控制时间的目的。在实时嵌入式系统软件中，对通用定时器的管理通常采用轮询方式的检测机制，在计时周期到达时，对每个定时器的计时数执行减一操作，如果该定时器的计时数为0，则确定该定时器超时，并做相应的超时处理。轮询方式的定时器管理方法，比较简单、容易实现。然而，当系统软件庞大，定时器数目非常多的时候，轮询方式将需要进行大量的计算和处理，会严重消耗CPU资源，影响系统的实时性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种实时嵌入式系统定时器管理方法，该方法能够减少CPU资源消耗，提高系统的实时性。

为了达到上述目的，本发明提供了一种实时嵌入式系统定时器管理方法，该方法预先创建一个管理定时器的双向链表；该方法包括：

当需要注册一个定时器时，申请并配置一个定时器节点，并将该定时器节点按照超时时间从先到后，且超时时间相同时按照优先级从高到低的顺序插入到双向链表中；

当需要注销一个定时器时，在双向链表中查找该定时器对应的定时器节点，如果查找到，则将该查找到的定时器节点从双向链表中删除；

当需要修改一个定时器时，在双向链表中查找该定时器对应的定时器节点，如果查找到，则先将该查找到的定时器节点从双向链表中删除，再重新申请并配置一个定时器节点，将该重新申请并配置的定时器节点按照超时时间从先到后，且超时时间相同时按照优先级从高到低的顺序插入到双向链表中；

当计时周期到达时，从双向链表的头部开始查找超时的定时器节点，直到第一个未超时的定时器节点，将查找到的所有超时的定时器节点从双向链表中删除，并加入到超时队列进行超时处理。

由上面的技术方案可知，本发明通过使用一个双向链表对所有定时器进行统一的管理，每个定时器对应于双向链表中的一个定时器节点；在该双向链表中，所有的定时器节点按照超时的先后顺序排序，并在定时器超时时间相同时，按照定时器的优先级从高到低排序；当计时周期达到时，从最先超时的定时器开始检查定时器的超时情况，直到找到第一个未超时的定时器；将所有超时的定时器放入超时队列进行相应的超时处理。通过该方法，在每个计时周期到达时，不再需要对每个定时器进行轮询，只需从双向链表的头部开始查找超时的定时器节点，直到第一个未超时的定时器节点，并将超时的定时器进行相应的超时处理即可，因此，可以减少运算次数，降低CPU资源消耗，提高系统的实时性。另外，在定时器节点的超时时间相同时，还根据优先级排序，使得高优先级的超时定时器得到优先处理，因此，更进一步提高了系统的实时性。

附图说明

图1是本发明实施例实时嵌入式系统定时器管理方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图并举实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。

本发明的主要思想是：将所有定时器按照超时的先后顺序排序，并在定时器超时时间相同时，按照定时器的优先级从高到低排序；当计时周期达到时，从最先超时的定时器开始检查定时器的超时情况，直到找到第一个未超时的定时器；将所有超时的定时器放入超时队列进行相应的超时处理。

参见图1，图1是本发明实施例实时嵌入式系统定时器管理方法的流程示意图，该方法包括以下步骤：

步骤101、预先创建一个管理定时器的双向链表。

本步骤中，使用一个双向链表对所有的定时器进行统一的管理，每个定时器对应于双向链表中的一个定时器节点，该定时器节点中包含与该定时器相关的各种属性，例如定时器ID、定时器类型、定时器的时间长度、定时器的优先级等属性。

一个使用C语言实现的典型的定时器节点结构定义如下：

在上述定义的定时器节点中，定时器类型(enType)属性用于表明该定时器所属的类型，在本实施例中，将定时器的类型分为一次性定时器和周期性定时器。如果是周期性定时器，则可以在该定时器节点超时时，先进行超时处理，然后再重新插入到双向链表中进行下一轮的计时。

优先级属性，用于表明处理该定时器的优先级。本实施例中，在同时超时的情况下，优先处理优先级较高的定时器节点。

超时时间间隔(1TimeGag)属性用于表示该定时器节点与前向定时器节点之间的超时时间间隔，所述的前向定时器节点也即是双向链表中当前定时器节点的前向指针指向的定时器节点，是当前定时器节点的前一个定时器节点。类似的，后向定时器节点是指双向链表中当前定时器节点的后向指针指向的定时器节点，是当前定时器节点的后一个定时器节点。本实施例中，根据定时器的超时时间间隔属性，在到达计时周期时，只需要对双向队列第一个定时器节点的超时时间执行减1操作即可，不再需要对每个定时器执行减1运算。例如，假设当前双向链表中共有4个定时器节点，其中第一个定时器节点的超时时间间隔是1，第二个定时器节点的超时时间间隔值是0，第三个定时器节点的超时时间间隔值是2，第四个定时器节点的超时时间间隔值是3；则根据各个定时器节点的超时时间间隔值可以知道：第二个定时器节点与第一个定时器节点的超时时间相同；第三个定时器节点的超时时间比第二个定时器节点的超时时间晚2个计时周期；第四个定时器节点的超时时间比第三个定时器节点的超时时间晚3个计时周期。因此，当下一个计时周期到达时，将第一个定时器节点的超时时间间隔减去1，就可以判定第一个定时器节点和第二个定时器节点均超时，并从双向链表中删除；此时第三个定时器节点成为双向链表的第一个定时器节点，且距离超时还有两个计时周期，依次类推。

为了实现对定时器节点的管理，本实施例的一个典型实现方式中，可以定义一个定时器列表结构，具体定义可以如下：

在该结构中，定义了双向链表头指针(Head)，用于指向双向链表的第一个定时器节点；另外，还定义个定时器节点数量，用于指示该双向链表中链接的定时器节点的数量。

步骤102、当需要注册一个定时器时，申请并配置一个定时器节点，并将该定时器节点按照超时时间从先到后，且超时时间相同时按照优先级从高到低的顺序插入到双向链表中。

这里，如果嵌入式系统中的某个定时器使用模块需要使用定时器，则其首先需要在双向链表中注册一个定时器。因此，该定时器使用模块首先应该申请一个定时器节点，并根据实际需要配置定时器的时间长度，优先级、定时器类型等属性，并配置定时器超时时的具体操作相关的属性，例如，如果定时器超时时的超时处理是调用回调函数，则需要配置回调函数及回调函数的参数；如果定时器超时时的超时处理是发送超时消息，则需要定义定时器消息队列ID。

申请并配置定时器节点后，需要将该定时器节点插入到双向链表中，以进行统一的管理。在本实施例中，采用按照定时器节点的超时时间从先到后，且定时器节点超时时间相同时，按照优先级从高到低的顺序排列各个定时器节点，因此，在将定时器节点插入到双向链表中时，可以采用以下步骤实现：

A1、判断双向链表是否为空，如果是，则将该定时器节点插入双向链表头部，否则，执行步骤A2；

A2、在双向链表中查找第一个与该定时器节点的超时时间相同，且优先级更低的定时器节点，如果查找到，则将该定时器节点插入到该查找到的优先级更低的定时器节点的前面，如果未查找到，则执行步骤A3；

A3、在双向链表中查找第一个超时时间比该定时器节点的超时时间更晚的定时器节点，若查找到，则将该定时器节点插入到该查找到的超时时间更晚的定时器节点的前面，若未查找到，则将该定时器节点插入到双向链表尾部。

另外，定时器节点的超时时间间隔是相对于前向定时器节点的超时时间间隔，且由当前定时器节点的前向定时器节点的超时时间和当前定时器节点的时间长度确定。而且，在将当前定时器节点插入到双向链表后，还需要修改后向定时器节点的超时时间间隔，这主要是因为，当前定时器节点插入链表后，其后向定时器节点的前向定时器节点变为当前定时器节点，因此，超时时间间隔也应随之改变。

当前定时器节点插入双向链表后，如果当前定时器节点没有前向定时器节点，也即当前定时器节点被插入到了双向链表的第一个定时器节点的位置，则当前定时器节点的定时时间间隔是当前定时器节点自身的时间长度；如果当前定时器节点插入双向链表后，既有前向定时器节点，又有后向定时节点，则当前定时器节点的超时时间间隔值应该是前向定时器节点的超时时间与当前定时器节点的时间长度的差值，且后向定时器节点的超时时间间隔值是后向定时器节点的超时时间与当前定时器节点的时间长度的差值；如果当前定时器节点被插入到了双向链表的尾部，则当前定时器节点的超时时间间隔值应该是前向定时器节点的超时时间与当前定时器节点的时间长度的差值。

因此，在上述步骤A1中，所述将该定时器节点插入双向链表头部时，进一步将该定时器节点的超时时间间隔值设置为该定时器节点的时间长度值；

在上述步骤A2中，所述将该定时器节点插入到该查找到的优先级更低的定时器节点的前面时，进一步将该定时器节点的后向定时器节点的超时时间间隔值设置为0，如果不存在前向定时器节点，则将该定时器节点的超时时间间隔值设置为该定时器节点的时间长度值，如果存在前向定时器节点，则计算前向定时器节点的超时时间，并将该定时器节点的超时时间间隔值设置为该定时器节点的时间长度与前向定时器节点的超时时间的差值；

在上述步骤A3中所述将该定时器节点插入到该查找到的超时时间更晚的定时器节点之前时，进一步计算后向定时器节点的超时时间，将该后向定时器节点的超时时间间隔值设置为后向定时器节点的超时时间与该定时器节点的时间长度的差值，如果不存在前向定时器节点，则将该定时器节点的超时时间间隔值设置为该定时器节点的时间长度值，如果存在前向定时器节点，则计算前向定时器节点的超时时间，并将该定时器节点的超时时间间隔值设置为该定时器节点的时间长度与前向定时器节点的超时时间的差值；

在上述步骤A3中，所述将该定时器节点插入到双向链表尾部时，进一步计算前向定时器节点的超时时间，并将该定时器节点的超时时间间隔值设置为该定时器节点的时间长度与前向定时器节点的超时时间的差值。

当然，这里，也可以采用其它现有技术的方法实现定时器节点按照上述排序规则插入双向链表的操作。另外，在定时器插入双向链表时，需要修改相应前向定时器节点的后向指针、后向定时器节点的前向指针，以及当前定时器节点的前向指针和后向指针，此与现有技术中在双向链表中插入节点的方法相同，因此，不再赘述。

另外，上述计算前向定时器节点的超时时间的方法为：将从双向链表头部开始到该前向定时器节点结束的双向链表上的所有定时器节点的超时时间间隔值相加得到的和作为该前向定时器的超时时间；

计算后向定时器节点的超时时间的方法为：将前向定时器节点的超时时间与该后向定时器节点的超时时间间隔相加得到的和作为该后向定时器的超时时间。这里需要特别说明的是，这里所述的前向定时器节点是指插入当前定时器节点后，当前定时器节点的前向定时器节点；所述的后向定时器节点是指插入当前定时器节点后，当前定时器节点的后向定时器节点。

步骤103、当需要注销一个定时器时，在双向链表中查找该定时器对应的定时器节点，如果查找到，则将该查找到的定时器节点从双向链表中删除。

本步骤中，删除定时器节点的方法与现有技术相同，需要修改相应的前向定时器节点的后向指针，以及后向定时器节点的前向指针。同时还要修改后向定时器节点的超时时间间隔值，这里需要特别说明的是，这里的后向定时器节点是指删除该查找到的定时器节点之前，该查找到的定时器节点的后向定时器节点。修改该后向定时器节点的方法为：将该后向定时器节点的超时时间间隔值与该查找到的定时器节点的超时时间间隔值相加得到的和作为该后向定时器节点的超时时间间隔值。

步骤104、当需要修改一个定时器时，在双向链表中查找该定时器对应的定时器节点，如果查找到，则先将该查找到的定时器节点从双向链表中删除，再重新申请并配置一个定时器节点，将该重新申请并配置的定时器节点按照超时时间从先到后，且超时时间相同时按照优先级从高到低的顺序插入到双向链表中。

本步骤中，从双向链表中删除定时器节点，以及插入定时器节点到双向链表的过程中，均涉及到定时且节点的前向指针、后向指针，以及超时时间间隔的修改，其修改方法与前述的方法相同。

另外，当需要修改一个定时器时，还可以采用如下的方式修改双向链表中的定时器节点：在双向链表中查找该定时器对应的定时器节点，如果查找到，则先将该查找到的定时器节点从双向链表中删除，修改该定时器节点的各项属性，将该修改后的定时器节点按照超时时间从先到后，且超时时间相同时按照优先级从高到低的顺序插入到双向链表中。

步骤105、当计时周期到达时，从双向链表的头部开始查找超时的定时器节点，直到第一个未超时的定时器节点，将查找到的所有超时的定时器节点从双向链表中删除，并加入到超时队列进行超时处理。

这里，将超时的定时器节点加入超时队列进行超时处理后，如果该定时器节点的定时器类型是周期行定时器，则还可以再次将该定时器插入到双向链表中进行下一轮的计时。因此，本步骤中将超时的定时器节点加入超时队列进行超时处理后，进一步包括：判断该定时器节点的定时器类型值是否指示周期性定时器，如果是，则将该定时器节点按照超时时间从先到后，且超时时间相同时按照优先级从高到低的顺序重新插入到双向链表中。

此外，当计时周期到达时，从双向链表的头部开始查找超时的定时器节点，直到第一个未超时的定时器节点的方法为：将双向链表的第一个定时器节点的超时时间间隔减去1，如果该第一个定时器节点的超时时间间隔值为0，则继续查找下一个超时时间间隔值为0的定时器节点，直到查找到第一个超时时间间隔值不为0的定时器节点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims

1.一种实时嵌入式系统定时器管理方法，其特征在于，预先创建一个管理定时器的双向链表；该方法包括：

2.如权利要求1所述的实时嵌入式系统定时器管理方法，其特征在于，所述的定时器节点包括定时器类型属性；

将超时的定时器节点加入超时队列进行超时处理后，进一步包括：判断该定时器节点的定时器类型值是否指示周期性定时器，如果是，则将该定时器节点按照超时时间从先到后，且超时时间相同时按照优先级从高到低的顺序重新插入到双向链表中。

3.如权利要求2所述的实时嵌入式系统定时器管理方法，其特征在于，所述的定时器节点还包括优先级属性；

将该定时器节点按照超时时间从先到后，且超时时间相同时按照优先级从高到低的顺序插入到双向链表中时，执行以下步骤：

4.如权利要求3所述的实时嵌入式系统定时器管理方法，其特征在于，所述的定时器节点还包括超时时间间隔属性和时间长度属性；

步骤A1所述将该定时器节点插入双向链表头部时，进一步将该定时器节点的超时时间间隔值设置为该定时器节点的时间长度值；

步骤A2所述将该定时器节点插入到该查找到的优先级更低的定时器节点的前面时，进一步将该定时器节点的后向定时器节点的超时时间间隔值设置为0，如果不存在前向定时器节点，则将该定时器节点的超时时间间隔值设置为该定时器节点的时间长度值，如果存在前向定时器节点，则计算前向定时器节点的超时时间，并将该定时器节点的超时时间间隔值设置为该定时器节点的时间长度与前向定时器节点的超时时间的差值；

步骤A3将该定时器节点插入到该查找到的超时时间更晚的定时器节点之前时，进一步计算后向定时器节点的超时时间，将该后向定时器节点的超时时间间隔值设置为后向定时器节点的超时时间与该定时器节点的时间长度的差值，如果不存在前向定时器节点，则将该定时器节点的超时时间间隔值设置为该定时器节点的时间长度值，如果存在前向定时器节点，则计算前向定时器节点的超时时间，并将该定时器节点的超时时间间隔值设置为该定时器节点的时间长度与前向定时器节点的超时时间的差值；

步骤A3所述将该定时器节点插入到双向链表尾部时，进一步计算前向定时器节点的超时时间，并将该定时器节点的超时时间间隔值设置为该定时器节点的时间长度与前向定时器节点的超时时间的差值。

5.如权利要求4所述的实时嵌入式系统定时器管理方法，其特征在于，所述计算前向定时器节点的超时时间的方法为：将从双向链表头部开始到该前向定时器节点结束的双向链表上的所有定时器节点的超时时间间隔值相加得到的和作为该前向定时器的超时时间；

所述计算后向定时器节点的超时时间的方法为：将前向定时器节点的超时时间与该后向定时器节点的超时时间间隔相加得到的和作为该后向定时器的超时时间。

6.如权利要求5所述的实时嵌入式系统定时器管理方法，其特征在于，所述当计时周期到达时，从双向链表的头部开始查找超时的定时器节点，直到第一个未超时的定时器节点的方法为：将双向链表的第一个定时器节点的超时时间间隔减去1，如果该第一个定时器节点的超时时间间隔值为0，则继续查找下一个超时时间间隔值为0的定时器节点，直到查找到第一个超时时间间隔值不为0的定时器节点。

7.如权利要求1-6任一权项所述的实时嵌入式系统定时器管理方法，其特征在于，所述定时器的最小粒度为一个时钟TICK时长。

8.如权利要求1-6任一权项所述的实时嵌入式系统定时器管理方法，其特征在于，所述进行超时处理为发送超时消息，或进行函数回调。