代码收藏家 NodeMCU ESP8266定时器的使用和非阻塞程序实现详解
文章目录
1 前言
本文会介绍ESP8266的定时器使用方法，传统的延时函数存在堵塞占用CPU的问题，后面对于系统中有延时以及定时的功能要求，怎么做才能是系统更加高效合理，我们来进一步学习一下。
2 延时
通常我们使用delay()函数来进行一定时间的延时，这个函数接收一个Int型的传入参数，来制定需要延时多少时间，具体如下；
delay(time in milliseconds);
如果我们调用delay(1000)，则系统会在这里延时1秒钟，这是一个堵塞的函数，具体如下程序所示；
do_action_a();
delay(1000);
do_action_b();
必须在执行完do_action_a之后，并且等待1秒钟（1000毫秒），
do_action_b才能执行。
delay函数会占用CPU，阻止程序执行其他任何操作，直到完成当前的延时程序。
具体如下图所示；
所以大多数项目中，我们应该避免使用延迟函数，避免堵塞系统，死占CPU的做法，当然具体要根据实际情况来决定,那么这里应该怎么做，才能改成非堵塞的程序呢？
这里可能用到millis，下面继续讨论millis()。
3 定时器
ESP8266 中有两个定时器 Timer0 和 Timer1，其中一个定时器用于其 WiFi 功能。我们只有一个计时器可以工作。为了避免崩溃问题，建议使用 Ticker 而不是 Timer。下面会做介绍。
对于非堵塞函数，我们可以先看看millis()函数，它可以获取自程序首次启动以来经过的毫秒数。具体函数原型如下所示；
unsigned long TimeStamp = millis();
3.1 如何使用
那么如何使用这个函数进行非堵塞的程序设计呢？
具体如下所示；
unsigned long preTimeStamp = 0; // will store last
const long period = 1000;
void loop() {
unsigned long TimeStamp = millis();
if (TimeStamp - preTimeStamp >= period) {
preTimeStamp = TimeStamp;
//Do Action
//TODO
}
}
上述程序中，通过判断当前的时间戳与上一次时间戳的差值，如果经过了period毫秒，则会进入if语句中执行相应功能的程序。
3.2 示例代码
下面写一段使用millis()函数，进行LED闪烁的程序；
const int ledPin = 26; // the number of the LED pin
int ledState = LOW; // ledState used to set the
unsigned long previousMillis = 0; // will store last
const long interval = 1000; // interval at which
void setup() {
pinMode(ledPin, OUTPUT);
}
void loop() {
unsigned long currentMillis = millis();
if (currentMillis - previousMillis >= interval) {
previousMillis = currentMillis;
if (ledState == LOW) {
ledState = HIGH;
} else {
ledState = LOW;
}
digitalWrite(ledPin, ledState);
}
}
让我们仔细看看程序，首先这里没有使用delay()函数（使用了millis()函数进行替代；
这个程序通过获取当前millis和上一个millis的差值，如果这个差值大于我们设定的时间间隔（当前程序中是 1000 毫秒），则程序可以进入if语句中执行相应的程序，并且更新millis；
if (currentMillis - previousMillis >= interval) {
// 保持新的时间戳到 previousMillis 变量中
previousMillis = currentMillis;
(...)
这一段程序是非堵塞的，所以if语句外的代码都可以正常工作，
4 Ticker库的使用
Ticker 是在一定周期内重复调用函数的库。Ticker 是 os_timer每个周期去调用一个函数。
我们可以拥有任意数量的调用函数，单身内存是唯一的限制。注册的回调越多，开销越大。
Attach 函数有两个变量：Attach和Attach_ms。
下面是一个每间隔1秒，闪烁LED的程序，具体如下所示；
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <Ticker.h> //Ticker库
Ticker blinker;
#define LED 2 //板载LED
void changeState()
{
digitalWrite(LED, !(digitalRead(LED))); //变化LED的状态
}
void setup()
{
Serial.begin(115200);
Serial.println("");
pinMode(LED,OUTPUT);
blinker.attach(1, changeState); //每过1秒，会执行changeState函数
}
void loop()
{
//执行其他任务
}
5 硬件定时器
硬件 Timer0由 WiFi 功能使用。我们只能使用Timer1。使用计时器而不是 Ticker 可以提供精确计时的优势，并且我们可以在微秒内获得定时器中断。
下面程序会涉及到较多的基础概念，如果感觉较难理解，可以暂时忽略，具体程序如下所示；
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <Ticker.h>
Ticker blinker;
#define LED 2 //On board LED
void ICACHE_RAM_ATTR onTimerISR(){
digitalWrite(LED,!(digitalRead(LED))); //反转LED引脚电平
timer1_write(600000);//12us
}
void setup()
{
Serial.begin(115200);
Serial.println("");
pinMode(LED,OUTPUT);
//初始化 Ticker 间隔 0.5s
timer1_attachInterrupt(onTimerISR);
timer1_enable(TIM_DIV16, TIM_EDGE, TIM_SINGLE);
timer1_write(600000); //120000 us
}
void loop()
{
}
6 结论
本文简单介绍了ESP8266定时器的使用以及通过mills()函数写非堵塞的函数，通过操作LED闪烁，达到实验效果。
