53.Zephyr的时间概述

时间单位

Zephyr内核里有两种时间单位:

• 时钟周期计数器-cyc
• 滴答计数器-tick

  时钟周期计数器

  内核通过k_cycle_get_32()和k_cycle_get_64()API提供时钟周期计数。
  一般时钟周期计数器的单位是由CONFIG_SYS_CLOCK_HW_CYCLES_PER_SEC配置，此配置为硬件的时钟频率。

滴答计数器

其实每种RTOS系统都有滴答计数器的概念，滴答计数器的单位也是系统资源可以使用的最小时间单位，例如:软件定时器、队列的超时时间等。
滴答计时器可以通过CONFIG_SYS_CLOCK_TICKS_PER_SEC进行配置。大多数硬件平台（支持设置任意中断超时的硬件平台）上的默认值预计在10 kHz的范围内，软件仿真平台和传统驱动程序使用更传统的100 Hz值。

时间转换

Zephyr 提供了一个转换库，具有对所有时间单位的转换控制。ms（毫秒）、us（微秒）、tick或cyc的任何单位都可以转换为任何其他单位。并且提供舍入控制：

• floor: 向下取整
• ceil: 向上取整
• near: 接近取证

最后，输出精度可以指定为32位或64位。
例如：
将毫秒输入值转换为向上取整的tick值

k_ms_to_ticks_ceil32()

将cyc转换为向下取整的64位的us值

k_cyc_to_us_floor64()

系统运行时间

k_uptime_get()提供自系统启动以来的正常运行时间值（以毫秒为单位）。
如果需要更高的时间要求，可以使用k_uptime_ticks()来获取自系统启动以来运行的滴答定时器值。

超时设置

Zephyr 提供了许多具有超时参数的 API。从概念上讲，这表示事件发生的时间。例如：

• 内核阻塞操作（如k_sem_take()或k_queue_get()）可能会提供超时
• 内核k_timer对象必须指定其持续时间和时间段的延迟。
• 内核k_work_delayable API 提供了一个超时参数，指示何时将工作队列项添加到系统队列中。

所有这些超时值都是使用k_timeout_t值指定的。这是一种不透明的结构类型，必须使用一系列内核超时宏之一进行初始化。最常见的K_MSEC ，定义距离当前时间的毫秒值。

超时循环的示例

当系统需要采取超时和循环，等待它完成，同时执行一些对底层内核代码进行多次阻塞操作的处理。例如：

void my_wait_for_event(struct my_subsys *obj, int32_t timeout_in_ms)
{
    while (true) {
        uint32_t start = k_uptime_get_32();
        if (is_event_complete(obj)) {
            return;
        }
        /* Wait for notification of state change */
        k_sem_take(obj->sem, timeout_in_ms);
        /* Subtract elapsed time */
        timeout_in_ms -= (k_uptime_get_32() - start);
    }
}

如果需要同时检查超时值，那就需要如下设计:

void my_wait_for_event(struct my_subsys *obj, k_timeout_t timeout_in_ms)
{
    /* Compute the end time from the timeout */
    uint64_t end = sys_clock_timeout_end_calc(timeout_in_ms);
    while (end > k_uptime_ticks()) {
        if (is_event_complete(obj)) {
            return;
        }
        /* Wait for notification of state change */
        k_sem_take(obj->sem, timeout_in_ms);
    }
}