[嵌入式开发模块]系统时间SYSTEMTIME 轻量实现
2017-08-02 23:30
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美丽的暑假被叫回来干活。要我改个3年前的嵌入式程序，马上项目要用。一看程序，亲娘滴，全部业务代码全部写在main.c文件中，大段大段的复制黏贴微改，任务间通信全用的轮询标志位╮(╯▽╰)╭。有强迫症的我用一周把整个程序重构了一遍，各模块分到不同的文件中，各种封装，同步的方式全改成异步。最后一算，扣掉操作系统的代码，代码量(CODE+DATA)减少了一半，这还是实现了许多原来没实现的功能后的，比原来更精简了操作系统的部分就不算它了。七天重构了个前人写了两个多月的程序，差点没把我累死。
因为之前做毕设的时候没时间好好封装系统时间模块，这次就顺带封装了一下，只实现了最基本的功能，一般的使用是够了。
由于嵌入式开发中没有提供系统时间，需要自己实现(不知道其他嵌入式操作系统有没有，反正uCOS是没有，它只是个内核)，所以自己简单封装了个SYSTEMTIME模块。需要的自取。下面贴出代码：
目前版本只是最简单的实现，提供时间检查，系统时间递增，赋\取，而且递增还是必须1ms的，等以后有需要了再添加其他功能。
如嫌时间的结构体占的空间太大，其实可以把年以外的都改成INT8U。
要记得在适当的地方调用void Systemtime_Tick_Signal(void);以驱动系统时间模块。如在uC/OS-II中，可以把OSTick间隔设为1ms然后Hook在App_TimeTickHook()上(app_hook.c中)，像这样修改：
当然，该使能的地方要记得使能。具体的就不细讲了。
使用提供的事件可以很方便的监听系统时间的变化，比如在这个项目中我需要每天重新初始化数据包编号，于是我就可以使能系统时间模块的SystemTime_onDayInc事件(SYSTEM_TIME_EVENT_ONDAYINC_EN设为TRUE)。在初始化时挂载事件：
然后在发生事件时的回调函数中初始化包编号:
然后调用接口获取及设置系统时间什么的都是C语言基本的东西，就不细讲了。
最后，既然读者有需要这个函数，那也有可能需要这个小工具。
【小工具】日期与一年中第几天的转换程序
OK就到这里吧，以后再慢慢改进。
更改历史：
2018/03/29 更新到v1.2
因为之前做毕设的时候没时间好好封装系统时间模块，这次就顺带封装了一下，只实现了最基本的功能，一般的使用是够了。
由于嵌入式开发中没有提供系统时间，需要自己实现(不知道其他嵌入式操作系统有没有，反正uCOS是没有，它只是个内核)，所以自己简单封装了个SYSTEMTIME模块。需要的自取。下面贴出代码：
/*
*********************************************************************************************************
*
*
* Systemtime SUPPORT PACKAGE
* uCos-II
* uCos-II系统时间支持包
*
* File : time_uCos.h
* By : Lin Shijun
* Date : 2018/03/29
* Version: V1.2
* Note : 1. If you think struct system_time too big, you can modify all field,except for mYear and mMSecond,
* to INT8U.
* 2. you should call Systemtime_Tick_Signal() every 1ms in your app or operate system.
* for example,make your OS tick once per ms and modify your app_hooks.c file:
*
* ……
* #include "time_uCos.h"
* ……
* void App_TimeTickHook (void)
* {
* #if OS_CRITICAL_METHOD == 3
* OS_CPU_SR cpu_sr = 0;
* #endif
* ……
* OS_ENTER_CRITICAL();
* Systemtime_Tick_Signal();
* OS_EXIT_CRITICAL();
* }
* ……
*
* 3. this version is for banked memory model.If your are using other memory model,
* some modification may need.
*
* History: 2017/05/04 v1.0 the original version of the systemtime module.
* 2017/10/16 v1.1 modify some pragma statement to gain more efficiency.
* 2018/03/29 v1.2 some modification to #pragma
*********************************************************************************************************
*/
#ifndef TIME_UCOS_H
#define TIME_UCOS_H
/*
*********************************************************************************************************
* INCLUDES
*********************************************************************************************************
*/
#include <os_cpu.h>
//typedef unsigned short INT16U ;
//typedef unsigned char INT8U ;
//typedef unsigned char BOOLEAN ;
/*
*********************************************************************************************************
* CONFIGURE
*********************************************************************************************************
*/
// 启动时初始化的时间设定
#define SYSTEM_DEFAULT_YEAR 2018
#define SYSTEM_DEFAULT_MONTH 4
#define SYSTEM_DEFAULT_DAY 1
#define SYSTEM_DEFAULT_HOUR 0
#define SYSTEM_DEFAULT_MINUTE 0
#define SYSTEM_DEFAULT_SECOND 0
#define SYSTEM_DEFAULT_MSECOND 0
// 是否使用对应事件
#define SYSTEM_EVENT_ONMSECONDINC_EN FALSE
#define SYSTEM_EVENT_ONSECONDINC_EN FALSE
#define SYSTEM_EVENT_ONMINUTEINC_EN FALSE
#define SYSTEM_EVENT_ONHOURINC_EN FALSE
#define SYSTEM_EVENT_ONDAYINC_EN TRUE
#define SYSTEM_EVENT_ONMONTHINC_EN FALSE
#define SYSTEM_EVENT_ONYEARINC_EN FALSE
/*
*********************************************************************************************************
* DATATYPE 数据类型
*********************************************************************************************************
*/
typedef struct system_time{
INT16U wYear; // 年
INT16U wMonth; // 月
INT16U wDay; // 日
INT16U wHour; // 时
INT16U wMinute; // 分
INT16U wSecond; // 秒
INT16U wMSecond; // 毫秒
} SYSTEM_TIME;
typedef void (* SYSTEM_TIME_EVENT)(const SYSTEM_TIME *time);
/*
*********************************************************************************************************
* CONSTANT
*********************************************************************************************************
*/
// 定义空时间，比较赋值
extern const SYSTEM_TIME* const TimeNull;
/*
*********************************************************************************************************
* FUNCTION PROTOTYPES 函数原型
*********************************************************************************************************
*/
/********* 注意： 以下函数都不需考虑任务冲突之类的事情 **********/
#pragma push
#pragma CODE_SEG __NEAR_SEG NON_BANKED
// 获取当前系统时间,用输入参数返回
void SystemTime_get(SYSTEM_TIME *rst);
#pragma pop
// 设置当前系统时间,如设置失败(一般是因为日期无效)，则返回FALSE，如成功则返回TRUE
BOOLEAN SystemTime_set(const SYSTEM_TIME *val);
// 验证时间是否有效,有效则返回TRUE
BOOLEAN SystemTime_Valid(const SYSTEM_TIME *val);
// 赋值为NULL;
void SystemTimeSetNull(SYSTEM_TIME *lval);
// 计算某年是否是闰年
#define isLeapYear(Year) (Year % 4 == 0 && Year % 100 != 0 || Year % 400 == 0)
/*
*********************************************************************************************************
* EVENT 事件
*********************************************************************************************************
*/
// 要注意，各事件都是由调用Systemtime_Tick_Signal()的函数内调用的，一般是中断服务程序中
// 事件中的传入参数为本地系统时间，只读
// 用法：声明个SYSTEM_TIME_EVENT类型的函数，然后赋值给对应事件
extern SYSTEM_TIME_EVENT SystemTime_onMSecondInc;
extern SYSTEM_TIME_EVENT SystemTime_onSecondInc;
extern SYSTEM_TIME_EVENT SystemTime_onMinuteInc;
extern SYSTEM_TIME_EVENT SystemTime_onHourInc;
extern SYSTEM_TIME_EVENT SystemTime_onDayInc;
extern SYSTEM_TIME_EVENT SystemTime_onMonthInc;
extern SYSTEM_TIME_EVENT SystemTime_onYearInc;
/*
*********************************************************************************************************
* FUNCTION PROTOTYPES 函数原型
*********************************************************************************************************
*/
// 对外接口,需要被外部定时调用来
ffc3
通知系统时间增加1ms
// 调用时要保证执行过程中不会发生中断(比如禁止中断嵌套并在中断中调用)
#pragma push
#pragma CODE_SEG __NEAR_SEG NON_BANKED
void Systemtime_Tick_Signal(void);
#pragma pop
/*
*********************************************************************************************************
* ERROR CHECK 错误检查
*********************************************************************************************************
*/
#if (SYSTEM_DEFAULT_YEAR < 0)
#error "year must bigger than 0!"
#endif
#if (SYSTEM_DEFAULT_MONTH <= 0 || SYSTEM_DEFAULT_MONTH >= 13)
#error "month must between 1 and 12!"
#endif
#if (SYSTEM_DEFAULT_DAY <= 0 || SYSTEM_DEFAULT_DAY >= 32)
#error "day must between 1 and 31!"
#endif
#if (SYSTEM_DEFAULT_HOUR < 0 || SYSTEM_DEFAULT_HOUR >= 24)
#error "hour must between 0 and 23!"
#endif
#if (SYSTEM_DEFAULT_MINUTE < 0 || SYSTEM_DEFAULT_MINUTE >= 60)
#error "minute must between 0 and 59!"
#endif
#if (SYSTEM_DEFAULT_SECOND < 0 || SYSTEM_DEFAULT_SECOND >= 60)
#error "second must between 0 and 59!"
#endif
#if (SYSTEM_DEFAULT_MSECOND < 0 || SYSTEM_DEFAULT_MSECOND >= 1000)
#error "millsecond must between 0 and 999!"
#endif
#endif/*
*********************************************************************************************************
*
*
* Systemtime SUPPORT PACKAGE
* uCos-II
* uCos-II系统时间支持包
*
* File : time_uCos.c
* By : Lin Shijun
* Date : 2018/03/29
* Version: V1.2
* Note : 1. If you think struct system_time too big, you can modify all field,except for mYear and mMSecond,
* to INT8U.
* 2. you should call Systemtime_Tick_Signal() every 1ms in your app or operate system.
* for example,make your OS tick once per ms and modify your app_hooks.c file:
*
* ……
* #include "time_uCos.h"
* ……
* void App_TimeTickHook (void)
* {
* #if OS_CRITICAL_METHOD == 3
* OS_CPU_SR cpu_sr = 0;
* #endif
* ……
* OS_ENTER_CRITICAL();
* Systemtime_Tick_Signal();
* OS_EXIT_CRITICAL();
* }
* ……
*
* 3. this version is for banked memory model.If your are using other memory model,
* some modification may need.
*
* History: 2017/05/04 v1.0 the original version of the systemtime module.
* 2017/10/16 v1.1 modify some pragma statement to gain more efficiency.
* 2018/03/29 v1.2 some modification to #pragma
*********************************************************************************************************
*/
/*
*********************************************************************************************************
* INCLUDES
*********************************************************************************************************
*/
#include <stddef.h>
#include <string.h>
#include "time_uCos.h"
/*
*********************************************************************************************************
* EVENT VARIABLE
*********************************************************************************************************
*/
#if (SYSTEM_EVENT_ONMSECONDINC_EN == TRUE)
SYSTEM_TIME_EVENT SystemTime_onMSecondInc = NULL;
#endif
#if (SYSTEM_EVENT_ONSECONDINC_EN == TRUE)
SYSTEM_TIME_EVENT SystemTime_onSecondInc = NULL;
#endif
#if (SYSTEM_EVENT_ONMINUTEINC_EN == TRUE)
SYSTEM_TIME_EVENT SystemTime_onMinuteInc = NULL;
#endif
#if (SYSTEM_EVENT_ONHOURINC_EN == TRUE)
SYSTEM_TIME_EVENT SystemTime_onHourInc = NULL;
#endif
#if (SYSTEM_EVENT_ONDAYINC_EN == TRUE)
SYSTEM_TIME_EVENT SystemTime_onDayInc = NULL;
#endif
#if (SYSTEM_EVENT_ONMONTHINC_EN == TRUE)
SYSTEM_TIME_EVENT SystemTime_onMonthInc = NULL;
#endif
#if (SYSTEM_EVENT_ONYEARINC_EN == TRUE)
SYSTEM_TIME_EVENT SystemTime_onYearInc = NULL;
#endif
/*
*********************************************************************************************************
* LOCAL FUNCTION PROTOTYPE
*********************************************************************************************************
*/
// 内部使用，对本地系统时间各种单位的自增运算
#pragma push
#pragma CODE_SEG __NEAR_SEG NON_BANKED
static void _SystemTime_incMSecond(void);
static void _SystemTime_incSecond(void);
#pragma pop
static void _SystemTime_incMinute(void);
static void _SystemTime_incHour(void);
static void _SystemTime_incDay(void);
static void _SystemTime_incMonth(void);
static void _SystemTime_incYear(void);
/*
*********************************************************************************************************
* LOCAL CONST
*********************************************************************************************************
*/
static const INT8U daytab[2][13] = {
{ 0,31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31 },
{ 0,31,29,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31 }
};
static const SYSTEM_TIME time_Null = {
0,0,0,0,0,0,0
};
const SYSTEM_TIME* const TimeNull = &time_Null;
/*
*********************************************************************************************************
* LOCAL VARIABLE
*********************************************************************************************************
*/
// 当前MCU的系统时间
static SYSTEM_TIME LocalTime ={
SYSTEM_DEFAULT_YEAR,
SYSTEM_DEFAULT_MONTH,
SYSTEM_DEFAULT_DAY,
SYSTEM_DEFAULT_HOUR,
SYSTEM_DEFAULT_MINUTE,
SYSTEM_DEFAULT_SECOND,
SYSTEM_DEFAULT_MSECOND
};
// 存储当前本地时间是否是闰年。用于加快计算，只在年份变更时重新计算
static INT8U leapYearNow = isLeapYear(SYSTEM_DEFAULT_YEAR);
// 重新计算现在是否是闰年
#define ReCalculateLeap() leapYearNow = isLeapYear(LocalTime.wYear)
/*
*********************************************************************************************************
* PUBLIC FUNCTION
*********************************************************************************************************
*/
#pragma push
#pragma CODE_SEG __NEAR_SEG NON_BANKED
void SystemTime_get(SYSTEM_TIME *rst){
#if OS_CRITICAL_METHOD == 3 /* Allocate storage for CPU status register */
OS_CPU_SR cpu_sr = 0;
#endif
OS_ENTER_CRITICAL();
*rst = LocalTime;
OS_EXIT_CRITICAL();
return;
}
#pragma pop
BOOLEAN SystemTime_set(const SYSTEM_TIME *val){
#if OS_CRITICAL_METHOD == 3 /* Allocate storage for CPU status register */
OS_CPU_SR cpu_sr = 0;
#endif
if(SystemTime_Valid(val)){
OS_ENTER_CRITICAL();
LocalTime = *val;
OS_EXIT_CRITICAL();
return TRUE;
}
return FALSE;
}
BOOLEAN SystemTime_Valid(const SYSTEM_TIME *val){
INT8U leap;
if(val->wHour >= 24 || val->wMinute >= 60 || val->wSecond >= 60 || val->wMSecond >= 1000 ||
val->wMonth >= 13 || val->wMonth == 0 || val->wDay == 0)
return FALSE;
leap = isLeapYear(val->wYear);
if(val->wDay > daytab[leap][val->wMonth])
return FALSE;
return TRUE;
}
void SystemTimeSetNull(SYSTEM_TIME *lval){
memcpy(lval,TimeNull,sizeof(SYSTEM_TIME));
}
/*
************************************************************************************************************************
* SIGNAL THAT IT'S TIME TO UPDATE THE SYSTEMTIME
*
* Description: This function is typically called by the ISR that occurs at the timer tick rate and is used to signal
* the systemtime module to update.
*
* Arguments : none
*
* Returns :
************************************************************************************************************************
*/
#pragma push
#pragma CODE_SEG __NEAR_SEG NON_BANKED
void Systemtime_Tick_Signal(void)
{
_SystemTime_incMSecond();
}
#pragma pop
/*
*********************************************************************************************************
* LOCAL FUNCTION
*********************************************************************************************************
*/
#pragma push
#pragma CODE_SEG __NEAR_SEG NON_BANKED
static void _SystemTime_incMSecond(void){
if(++LocalTime.wMSecond >= 1000){
LocalTime.wMSecond = 0;
_SystemTime_incSecond();
}
#if (SYSTEM_EVENT_ONMSECONDINC_EN == TRUE)
if(SystemTime_onMSecondInc != NULL)
SystemTime_onMSecondInc(&LocalTime);
#endif
}
static void _SystemTime_incSecond(void){
if(++LocalTime.wSecond >= 60){
LocalTime.wSecond = 0;
_SystemTime_incMinute();
}
#if (SYSTEM_EVENT_ONSECONDINC_EN == TRUE)
if(SystemTime_onSecondInc != NULL)
SystemTime_onSecondInc(&LocalTime);
#endif
}
#pragma pop
static void _SystemTime_incMinute(void){
if(++LocalTime.wMinute >= 60){
LocalTime.wMinute = 0;
_SystemTime_incHour();
}
#if (SYSTEM_EVENT_ONMINUTEINC_EN == TRUE)
if(SystemTime_onMinuteInc != NULL)
SystemTime_onMinuteInc(&LocalTime);
#endif
}
static void _SystemTime_incHour(void){
if(++LocalTime.wHour >= 24){
LocalTime.wHour = 0;
_SystemTime_incDay();
}
#if (SYSTEM_EVENT_ONHOURINC_EN == TRUE)
if(SystemTime_onHourInc != NULL)
SystemTime_onHourInc(&LocalTime);
#endif
}
static void _SystemTime_incDay(void){
if(++LocalTime.wDay > daytab[leapYearNow][LocalTime.wMonth]){
LocalTime.wDay = 1;
_SystemTime_incMonth();
}
#if (SYSTEM_EVENT_ONDAYINC_EN == TRUE)
if(SystemTime_onDayInc != NULL)
SystemTime_onDayInc(&LocalTime);
#endif
}
static void _SystemTime_incMonth(void){
if(++LocalTime.wMonth > 12){
LocalTime.wMonth = 1;
_SystemTime_incYear();
}
#if (SYSTEM_EVENT_ONMONTHINC_EN == TRUE)
if(SystemTime_onMonthInc != NULL)
SystemTime_onMonthInc(&LocalTime);
#endif
}
static void _SystemTime_incYear(void){
++LocalTime.wYear;
// 重计算当前是否是闰年
ReCalculateLeap();
#if (SYSTEM_EVENT_ONYEARINC_EN == TRUE)
if(SystemTime_onYearInc != NULL)
SystemTime_onYearInc(&LocalTime);
#endif
}目前版本只是最简单的实现，提供时间检查，系统时间递增，赋\取，而且递增还是必须1ms的，等以后有需要了再添加其他功能。
如嫌时间的结构体占的空间太大，其实可以把年以外的都改成INT8U。
要记得在适当的地方调用void Systemtime_Tick_Signal(void);以驱动系统时间模块。如在uC/OS-II中，可以把OSTick间隔设为1ms然后Hook在App_TimeTickHook()上(app_hook.c中)，像这样修改：
#if OS_TIME_TICK_HOOK_EN > 0
void App_TimeTickHook (void)
{
#if OS_CRITICAL_METHOD == 3 /* Allocate storage for CPU status register */
OS_CPU_SR cpu_sr = 0;
#endif
#if (uC_PROBE_OS_PLUGIN > 0) && (OS_PROBE_HOOKS_EN > 0)
OSProbe_TickHook();
#endif
OS_ENTER_CRITICAL();
// 通知系统时间模块,当前时间+1ms
Systemtime_Tick_Signal();
OS_EXIT_CRITICAL();
}当然，该使能的地方要记得使能。具体的就不细讲了。
使用提供的事件可以很方便的监听系统时间的变化，比如在这个项目中我需要每天重新初始化数据包编号，于是我就可以使能系统时间模块的SystemTime_onDayInc事件(SYSTEM_TIME_EVENT_ONDAYINC_EN设为TRUE)。在初始化时挂载事件：
// 挂载天数增加事件 SystemTime_onDayInc = &onDayInc;
然后在发生事件时的回调函数中初始化包编号:
static void onDayInc(const SYSTEM_TIME *time){
PacketNum = 0;
}然后调用接口获取及设置系统时间什么的都是C语言基本的东西，就不细讲了。
最后，既然读者有需要这个函数，那也有可能需要这个小工具。
【小工具】日期与一年中第几天的转换程序
OK就到这里吧，以后再慢慢改进。
更改历史：
2018/03/29 更新到v1.2
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