嵌入式平台使用相对时间实现精准定时器

一、现存问题

对于资源受限的嵌入式平台，由于多线程抢占内核，在某个线程中使用系统定时器可能达不到理想的定时效果。


例如我使用的MIPS7628， *** 作系统为Linux，最小的睡眠时间单位为4ms，想要定时10ms去内存数据并做相应的处理。

 
但是定时10ms不准确，每次定时都存在误差，时间长了以后，误差累计越来越大。

处理数据的数量越多，遍历的时间也越长，误差也会越来越大。


对于时间要求很严格的情况下，这是无法接受的。

那么如何消除这个累计误差呢？

二、消除累计时间误差方案

考虑使用相对时间来消除累计误差，即使有一个时间点存在误差，使用该方法也可在后续的定时中恢复正常。

代码逻辑如下：
1、 对每个数据点记录一个起始时间（记为startTv，系统时间，至少精确到1ms，有的可以精确到us）和定时时间（记为tick，例如10ms）；
2、睡眠一段时间（睡眠主要是为了释放CPU，避免该线程独占，例如：4ms）遍历数据，获取当前的系统时间（记为curTv）；
3、计算系统当前时间和起始时间的差（记为gap），若(gap >= tick)则判定为时间到，执行数据处理流程，并执行步骤4，否则执行步骤5,；
4、更新startTv，这是最为关键的一步，将startTv与tick的的和作为下一轮检查的startTv（这可消除累计误差），然后更新tick；
5、判断下一个数据，直到数据遍历完成，返回步骤2。


注意：在数据处理流程中不应作延时或耗时多的 *** 作，否则将影响定时效果。

三、示例代码

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

typedef struct _time_tick{
    struct timeval startTv;
    int tick;   //10ms
    int data;   //
}TimeTick_T;

//时间差,ms
int TimeGap(struct timeval newTv, struct timeval oldTv)
{
    int gap = 0;
    gap = 1000 * ((int)newTv.tv_sec - (int)oldTv.tv_sec) + (int)(newTv.tv_usec / 1000) - (int)(oldTv.tv_usec / 1000);
    return gap;
}

void ChecktimeAndHandle(TimeTick_T *pt)
{
    int gap = 0;
    struct timeval tv;

    gettimeofday(&tv, NULL);
    gap = TimeGap(tv, pt->startTv);
    if(gap < 0){    //无效时间
        return ;
    }

    gap = gap / 10;
    if(gap < pt->tick){
        //超时时间未到
        return ;
    }

    //超时时间到，更新时间,非常重要
    unsigned int us = pt->startTv.tv_usec + pt->tick * 10 * 1000;    //微秒
    pt->startTv.tv_sec = pt->startTv.tv_sec + us / 1000000;//计算秒
    pt->startTv.tv_usec = us % 1000000;

    //处理数据，不可做延时或耗时多的 *** 作
    pt->data ++;
    printf("current starttv : %d.%d ,gap = %d\n",pt->startTv.tv_sec ,pt->startTv.tv_usec/1000,gap);
}

int main()
{
    TimeTick_T t = {0};
    t.tick = 100;
    gettimeofday(&t.startTv, NULL);
    while (1)
    {
        usleep(4000);
        ChecktimeAndHandle(&t);
        /* code */
    }
    
}