定时器是指从指定的时刻开始，经过一个指定时间触发超时事件，按类型分为硬件定时器和软件定时器。

硬件定时器是芯片本身提供的定时功能。一般是由外部晶振提供给芯片输入时钟，芯片向软件模块提供一组配置寄存器，接受控制输入，到达设定时间值后芯片中断控制器产生时钟中断。硬件定时器的精度一般很高，可以达到纳秒级别，并且是中断触发方式。

软件定时器是由底层系统提供的一类系统接口，它构建在硬件定时器基础之上，使系统能够提供不受硬件定时器资源限制的定时器服务，它实现的功能与硬件定时器也是类似的。

ESP32 Arduino开发框架内的定时器类

其中SwTimer为软件定时器，封装了FreeRTOS中的timer相关函数；
HwTimer为硬件定时器，封装了Arduino-ESP32中内置的Ticker库；

下面用两个例子来说明定时器的使用

从 https://gitee.com/billyzh/esp32-cpp-lesson 下载本教程的源码到本地硬盘文件夹，如d:\esp32-cpp-lesson
在VSCode中，选择【文件】->【打开文件夹...】选择上一步保存的文件夹打开

示例一：用定时器控制LED闪烁

打开项目后，选择config.h文件，修改第10行为
#define APP_LESSON61_A 1

打开unit6-lesson61a/app_config.h文件，设置启用软件定时器，
#define CONFIG_USE_SW_TIMER 1
打开unit6-lesson61a/board_config.h文件，设置LED使用的引脚，
#define BUILTIN_LED_PIN GPIO_NUM_4
配置启用GpioLed
#define CONFIG_USE_LED_GPIO 1

创建LED实例，代码如下（unit6-lesson61a/my_board.cpp）：

MyBoard::MyBoard() : Board() {
    Log::Info(TAG, "===== Create Board ...... =====");

    Log::Info(TAG, "initial led.");
    led_ = new GpioLed(BUILTIN_LED_PIN, false);

    Log::Info( TAG, "===== Board config completed. =====");
}

程序很简单，就是创建一个GpioLed实例。

控制LED闪烁

控制代码如下（unit6-lesson61a/my_application.cpp）：

void MyApplication::OnInit() {
    // 创建定时器
    timer1_ = TimerFactory::CreateTimer("timer1");
    timer1_->Start(1000, [this]() {
        Blink();
    });
}

void MyApplication::Blink() {
    Led *led = Board::GetInstance().GetLed();
    if (state_==0) {
        led->TurnOn();
        state_ = 1;
    } else {
        led->TurnOff();
        state_ = 0;
    }
}

程序解读
1. 在OnInit方法中使用TimerFactory类创建定时器，然后启动定时器，时间间隔为1000ms，回调函数为Lambda表达式，最终调用Blink成员函数；
2. 在Blink方法中先获取Led实例，然后根据state_变量的值打开或关闭LED，以实现闪烁效果；

与前面小节在Loop方法中使用delay来实现LED闪烁相比，使用定时器类似于多任务并行执行，更加灵活，也可避免在Loop方法中处理太多功能。

编译项目并上传开发板检验

示例二：多个定时器

打开项目后，选择config.h文件，修改第10行为
#define APP_LESSON61_B 1

打开unit6-lesson61b/app_config.h文件，设置启用软件定时器，
#define CONFIG_USE_SW_TIMER 1
打开unit6-lesson61b/board_config.h文件，设置LED使用的引脚，
#define BUILTIN_LED_PIN GPIO_NUM_4
配置启用GpioLed
#define CONFIG_USE_LED_GPIO 1

创建LED实例，代码如下（unit6-lesson61b/my_board.cpp）：

MyBoard::MyBoard() : Board() {
    Log::Info(TAG, "===== Create Board ...... =====");

    Log::Info(TAG, "initial led.");
    led_ = new GpioLed(BUILTIN_LED_PIN, false);

    Log::Info( TAG, "===== Board config completed. =====");
}

程序很简单，就是创建一个GpioLed实例。

定时器任务

控制代码如下（unit6-lesson61b/my_application.cpp）：

void MyApplication::OnInit() {
    // 创建定时器
    timer1_ = TimerFactory::CreateTimer("timer1");
    timer1_->Start(1000, [this]() {
        Timer1Task();
    });

    timer2_ = TimerFactory::CreateTimer("timer2");
    timer2_->Start(500, [this]() {
        Timer2Task();
    });
}

void MyApplication::Timer1Task() {
    Log::Info(TAG, "Time1Task execute.");

    Led *led = Board::GetInstance().GetLed();
    if (state_==0) {
        led->TurnOn();
        state_ = 1;
    } else {
        led->TurnOff();
        state_ = 0;
    }
}

void MyApplication::Timer2Task() {
    Log::Info(TAG, "Time2Task execute...");
    
    // 执行时间大于定时器时间(500s)
    delay(600);
}

程序解读
1. 在OnInit方法中使用TimerFactory类创建两个定时器，然后启动定时器；
2. 在Timer1Task方法中实现LED闪烁效果；
3. 在Timer2Task方法中延时600ms；

编译项目并上传开发板检验

FreeRTOS定时器说明

使用定时器的初衷是可以实现一些复杂的定时任务，但是实际上使用xTimerStart得到的实例只能处理一些简单的任务，I/O，数据的运算。注意有一些操作会导致回调函数不执行，如刷新IIC接口的屏幕，在本框架中，可以使用Schedule方法将操作调度到事件循环中执行。

定时任务的规则其实是按照绝对时间来启用任务的，但是如果回调函数运行时长超时，也会一直运行到正常结束。这样子程序是稳定了，但是会不会按照意愿进行就不能保证了。

举个例子：定时任务500ms执行一次，但是任务执行1ms。这是非常复合预期的结果。事实上就是每500ms运行一次。如果任务执行时间为600ms。则在600ms时任务就会变为就绪状态。600ms任务执行完成，则会直接再次执行任务。

在多任务应用中，单纯的使用定时器，很有可能造成一些不可估量的后果。如果存在两个任务都定时为50ms，但是运行时间都是30ms。则会出现两个任务每30ms交替运行一次。一次循环就是60ms。和预期的50ms出现了不符。如果再极端一点，任务执行时间为100ms，则一次循环就是200ms，若任务优先级不一样，则时间一直会被高优先级的任务独占，低优先级的无法运行。

ESP32-Arduino开发框架中的定时器

本开发框架中需要定时执行的任务都是使用的Timer类，如Sensor类（传感器）就是使用Timer来定时获取传感器数据并传递到Application中进行后续处理。

例1中的LED闪烁，可直接调用Led类的Blink方法来实现，Blink方法内部使用Timer类来实现闪烁效果。

作业

1.修改示例程序使用硬件定时器（HwTimer）
2.在使用HwTimer时，观察任务执行时间超过定时间隔时的触发情况