VxWorks下的多重定时器设计

重定时器设计

　　3．1 设计方案

　　选用看门狗定时器机制来设计。看门狗定时器操作较为简单，只有4个函数，即wdCreate()、wdDelete()、wdStart()、wdCancel()。看门狗定时器与调用任务异步执行，并不阻塞调用任务，所以看门狗定时器很适合多任务的非阻塞计时。

　　当看门狗定时器启动后，如果在规定的30 ms内收到了正确的确认包，就会将定时器取消掉，继续发送下面的数据包。如果30 ms规定时间内没有收到确认数据包ACK，则需要重新发送数据包，并启动第2个40 ms的定时器。VxWorks中单CPU的任务间常用通信机制是消息队列。当定时器到时后利用消息队列向发送任务发送消息，通知发送任务重新发送数据包，启动下一定时器。看门狗定时器的回调函数可以执行msgQSend()这种向消息队列发送消息的函数，我们通过msgQSend()函数向主任务发送时限已达消息。但是，将msgQSend()的延时参数设为wAIT_FOREVER时，消息队列中一旦没有了可用缓冲，则进入等待状态。由于中断服务程序优先级高，而从消息队列中接收消息的优先级低，当有任务准备从消息队列中取消息时，要等待中断服务程序执行完毕，则消息队列始终处于已满状态，造成系统死锁。如果将msgQSend()函数中的延时参数改为NO_WAIT，则可避免一直等待向消息队列发消息的情况，一旦消息队列已满就将该消息丢弃。但这样一来，向接收端发送数据包任务接收不到定时器超时消息，不会重发原序列号数据包和启动下一定时器，所以使用参数NO_WAIT也不可行。

　　这里提出一种避免上述情况造成系统死锁的方法，即使用信号量机制来使msgQSend()不在中断服务程序中执行。通过使用信号量的任务间同步机制来实现这个功能。释放信号量函数semGive()不像msgQSend()那样需要在消息队列中等待，一旦执行就可以马上释放信号量，从而避免了冲突。

　　由于任务中事件发生有一定间隔，不必选用计数器信号量，所以选用最常用的二进制信号量。首先建立3个先进先出的二进制信号量，设定可调用信号量为空。然后在看门狗定时器的回调函数中使用semGive()函数来释放信号量，重建一个任务在任务起始使用semTake()函数来获取信号量。当获得信号量后，通过msgQSend(，，，WAIT_FOREVER，)函数向消息队列中发送超时消息，而且保证只要消息队列有可用缓冲，就一定可以将消息送出。本文给出一个多重定时器的任务框架，如图3所示。

　　3．2 主要实现代码

　　一个三重定时器的主要实现代码如下：

　　以上程序中通过sysClkRateSet(100)将最小延时单位tick修改成10 ms，它是几个定时时间(30 ms、40 ms、60ms)的最大公约数。通过抓包软件Ethereal抓包，查看发送时间。以30 ms为例，抓包100次的平均定时时间在25 ms左右。出现这种情况的原因是，延时N个tick实际是延时(N-1)tick~N·tick。由于是等可能概率，则它的数学期望是(N+1／2)。对于tick为10 ms，30 ms即N=3，数学期望为25 ms。示意图如图4所示。

　　延时精度为1／N秒，N越大越精确。于是调用函数synClkRateSet(500)，可以使定时的最大误差不超过2 ms。但是如果时钟频率太高，会造成系统在时钟中断处理方面开销太大，影响系统的任务调度，最好通过实验选用较为合适的时钟频率。这里选用sysClkRate-Set(200)。

　　结 语

　　本文针对VxWorks下UDP网络通信中的可靠传输问题，提出了一个支持重传和定时等待确认的协议，并利用VxWorks系统提供的信号量同步、消息队列和看门狗定时器等多种机制，综合设计了一种可扩展的三重定时器。针对遇到的具体问题，笔者还进行了一定的优化处理。这种多重定时器模型已在笔者所研究的项目中得到利用，验证了其可行性和相对稳定性。这种多重定时器模型并不完全适合所有环境，需要根据具体情况改进和优化。(发布者：chiying)