RT-Thread之四种延时函数

RTOS
2.5k words

在RT-Thread实时操作系统中，延时函数是实现任务调度的关键工具。它们允许任务在指定的时间间隔内挂起，释放CPU资源供其他任务运行，从而提高系统响应性和资源利用率。RT-Thread提供了四种主要的延时函数：

  • 绝对延时（精准延时）
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rt_err_t rt_thread_delay_until(rt_tick_t *tick, rt_tick_t inc_tick)
  • 相对延时（基于当前时间）
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rt_err_t rt_thread_delay(rt_tick_t tick)
  • 毫秒级延时
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rt_err_t rt_thread_mdelay(rt_int32_t ms)
  • 微秒级硬件延时（可基于基于DWT或定时器）
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RT_WEAK void rt_hw_us_delay(rt_uint32_t us)

注意：前三个函数受系统tick影响，tick = （1 / RT_TICK_PER_SECOND）秒，其中RT_TICK_PER_SECOND默认为1000，即默认tick = 1ms。

一、rt_thread_delay_until()函数

此函数提供一个固定周期的精准延时，其特点是基于预计算的绝对时间，而不是从调用时刻开始计时。这意味着它可以避免累积误差，适用于需要严格定时周期性任务的场景（如PID控制、ADC采样等）。

注意：在对时域算法离散化时，dt步长尤为重要，它关乎系统的稳定和精度！

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/**
 * @brief   线程2入口函数
 * @param   无
 * @retval  无
 */
void thread_2_entry(void* param)
{
    while(1)
    {
        rt_tick_t now_tick = rt_tick_get();     /* 获取当前时间,从此刻记时 */
 
		sys_conrtol();
        
         /* 再延时（ticks） = 1000 - sys_conrtol()执行时间 */
        /* 保证sys_conrtol()执行周期为严格的1000个ticks */
        rt_thread_delay_until(&now_tick, 1000);    
    }
}

关键点：

  • 必须用 &last_tick（指针）传输上次延时结束时的时间，以实现精准循环。
  • 适用于需要严格时间间隔的任务，如PWM控制、传感器采样等。
  • 长时间运行也不会出现累积误差。

二、rt_thread_delay()函数

该函数实现相对延时，即从当前时刻开始挂起线程 delay 个系统时钟节拍（tick）。它的特点是计算简单，但如果在任务中有其他耗时操作，可能导致周期不稳定。

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/**
 * @brief   线程2入口函数
 * @param   无
 * @retval  无
 */
void thread_2_entry(void* param)
{
    while(1)
    {
		sys_conrtol();
        
        /* 再延时时间（ticks） = 1000  */
        /* sys_conrtol()函数执行时间不确定，实际执行周期 > 1000 ticks*/
        rt_thread_delay(1000);    
    }
}

关键点：

  • 适用于不要求严格周期的任务，如后台日志打印、网络轮询。
  • 如果任务本身的执行时间较长，会导致总周期不再是准确的 delay。
  • RT-Thread的系统tick通常为1ms（默认配置），delay=1000 表示1000ms（1秒）。
  • 用户可通过修改RT_TICK_PER_SECOND调整tick分辨率，但需权衡系统性能。

三、rt_thread_mdelay()函数

由于 rt_thread_delay() 的延时单位是系统tick（默认1ms），而 rt_thread_mdelay() 直接指定毫秒（ms）单位，更方便开发者进行计算。

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/**
 * @brief   线程2入口函数
 * @param   无
 * @retval  无
 */
void thread_2_entry(void* param)
{
    while(1)
    {
		sys_conrtol();
        
        /* 再延时时间（ticks） = 1000  */
        /* sys_conrtol()函数执行时间不确定，实际执行周期 > 1000 ms*/
        rt_thread_mdelay(1000);    
    }
}

关键点：

  • 本质上仍然是 基于 rt_thread_delay 的封装，适用于需要直接使用毫秒单位的情况。
  • 常用于设备轮询、IO等待等场景。
  • 延时精度受限于tick分辨率。

四、rt_hw_us_delay()函数

这是基于CPU空循环实现的硬件级延时，精度远高于 rt_thread_delay 或 rt_thread_mdelay，适用于短时间、高精度的任务（如SPI/I2C通信时序控制）。

注意：

  • 不会触发线程调度，适用于短延时，长时间延时应优先使用调度函数
  • 依赖于CPU频率，部分STM32/MCU可能需要调整delay_us的计算方式。
  • 部分芯片不支持需自己实现。
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......
    
/* 拉低CS片选信号 */
rt_pin_write(SPI_CS_PIN, PIN_LOW);

/* 10us延时（确保SPI设备就绪） */
rt_hw_us_delay(10);

/* SPI数据传输 */
rt_spi_send(spi_dev, &data, 1);

/* 拉高CS */
rt_pin_write(SPI_CS_PIN, PIN_HIGH);

......

关键点：

  • 适用于硬件驱动开发（如GPIO、SPI、I2C）。
  • 慎用在主线程，否则会阻塞其他任务运行

RT-Thread提供了四种不同的延时方式，适用于不同精度的任务调度需求。合理选择延时函数可以提高系统的实时性和稳定性。

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