README.md · wu/案例：循环队列-软件定时器-事件集驱动

## 1、介绍

本项目是一套应用于嵌入式系统的通用工具包，可灵活应用到有无RTOS的程序中，采用C语言面向对象的思路实现各个功能，尽可能最大化的复用代码，目前为止工具包包含：**循环队列、软件定时器、事件集**。

- **Queue** 循环队列
  1. 支持动态、静态方式进行队列的创建与删除。
  2. 可独立配置缓冲区大小。
  3. 支持数据**最新保持**功能，当配置此模式并且缓冲区已满，若有新的数据存入，将会移除最早数据，并保持缓冲区已满。
- **Timer** 软件定时器
  1. 支持动态、静态方式进行定时器的创建与删除。
  2. 支持**循环**、**单次**模式。
  3. 可配置有无超时回调函数。
  4. 可配置定时器工作在**周期**或**间隔**模式。
  5. 使用双向链表，超时统一管理，不会因为增加定时器而增加超时判断代码。
- **Event** 事件集
  1. 支持动态、静态方式进行事件集的创建与删除。
  2. 每个事件最大支持**32**个标志位。
  3. 事件的触发可配置为**“标志与”**和**“标志或”**。

## 2 、文件目录

```
toolkit
├── include                         // 包含文件目录
|   ├── toolkit.h                   // toolkit头文件
|   └── toolkit_cfg.h               // toolkit配置文件
├── src                             // toolkit源码目录
|   ├── tk_queue.c                  // 循环队列源码
|   ├── tk_timer.c                  // 软件定时器源码
|   └── tk_event.c                  // 事件集源码
├── samples                         // 例子
|   ├── tk_queue_samples.c          // 循环队列使用例程源码
|   ├── tk_timer_samples.c          // 软件定时器使用例程源码
|   └── tk_event_samples.c          // 事件集使用例程源码
└── README.md                       // 说明文档
```

## 3 、函数定义

### 3.1 配置文件

****

- **ToolKit配置项**

| 宏定义               | 描述                      |
  | -------------------- | ------------------------- |
  | TOOLKIT_USING_ASSERT | ToolKit使用断言功能       |
  | TOOLKIT_USING_QUEUE  | ToolKit使用循环队列功能   |
  | TOOLKIT_USING_TIMER  | ToolKit使用软件定时器功能 |
  | TOOLKIT_USING_EVENT  | ToolKit使用事件集功能     |

- **Queue 循环队列配置项**

| 宏定义                | 描述                             |
  | --------------------- | -------------------------------- |
  | TK_QUEUE_USING_CREATE | Queue 循环队列使用动态创建和删除 |

- **Timer 软件定时器配置项**

| 宏定义                          | 描述                               |
  | ------------------------------- | ---------------------------------- |
  | TK_TIMER_USING_CREATE           | Timer 软件定时器使用动态创建和删除 |
  | TK_TIMER_USING_INTERVAL         | Timer 软件定时器使用间隔模式       |
  | TK_TIMER_USING_TIMEOUT_CALLBACK | Timer 软件定时器使用超时回调函数   |

- **Event 事件集配置项**

| 宏定义                | 描述                           |
  | --------------------- | ------------------------------ |
  | TK_EVENT_USING_CREATE | Event 事件集使用动态创建和删除 |

> **说明**：当配置**TOOLKIT_USING_ASSERT**后，所有功能都将会启动参数检查。

### 3.2 Queue 循环队列API函数

****

> 以下为详细API说明及简要示例程序，综合demo可查看[tk_queue_samples.c](./samples/tk_queue_samples.c)示例。

#### 3.2.1 动态创建队列

> **注意**：当配置**TOOLKIT_USING_QUEUE**后，才能使用此函数。此函数需要用到**malloc**。

```c
struct tk_queue *tk_queue_create(uint16_t queue_size, uint16_t max_queues, bool keep_fresh);
```

| 参数       | 描述                                                         |
| ---------- | ------------------------------------------------------------ |
| queue_size | 缓存区大小(单位字节)                                         |
| max_queues | 最大队列个数                                                 |
| keep_fresh | 是否为保持最新模式，**true**：保持最新；**false**：默认(存满不能再存) |
| 返回值     | 创建的队列对象（**NULL**为创建失败）                         |

**队列创建示例：**

```c
int main(int argc, char *argv[])
{
    /* 动态方式创建一个循环队"queue",缓冲区大小50字节，不保持最新 */
    struct tk_queue *queue = tk_queue_create(50, 1, false);
    if( queue == NULL){
        printf("队列创建失败!\n");
    }
    /* ... */
    /* You can add your code under here. */
    return 0;
}
```

#### **3.2.2** 动态删除队列

> **注意**：当配置**TOOLKIT_USING_QUEUE**后，才能使用此函数。此函数需要用到**free**。必须为**动态**方式创建的队列对象。

```c
bool tk_queue_delete(struct tk_queue *queue);
```

| 参数   | 描述                                    |
| ------ | --------------------------------------- |
| queue  | 要删除的队列对象                        |
| 返回值 | **true**：删除成功；**false**：删除失败 |

#### **3.2.3** 静态初始化队列

```c
bool tk_queue_init(struct tk_queue *queue, void *queuepool, uint16_t pool_size, uint16_t queue_size, bool keep_fresh);
```

| 参数       | 描述                                                         |
| ---------- | ------------------------------------------------------------ |
| queue      | 要初始化的队列对象                                           |
| *queuepool | 队列缓存区                                                   |
| pool_size  | 缓存区大小(单位字节)                                         |
| queue_size | 队列元素大小(单位字节)                                       |
| keep_fresh | 是否为保持最新模式，**true**：保持最新；**false**：默认(存满不能再存) |
| 返回值     | **true**：初始化成功；**false**：初始化失败                  |

**队列创建示例：**

```c
int main(int argc, char *argv[])
{
    /* 定义一个循环队列 */
    struct tk_queue queue;
    /* 定义循环队列缓冲区 */
    uint8_t queue_pool[100];
    /* 静态方式创建一个循环队列"queue",缓存区为queue_pool，大小为queue_pool的大小,模式为保持最新 */
    if( tk_queue_init(&queue, queue_pool, sizeof(queue_pool), 
                      sizeof(queue_pool[0]), true) == false){
        printf("队列创建失败!\n");
    }
    /* ... */
    /* You can add your code under here. */
}

```

#### 3.2.4 静态脱离队列

> **注意**: 会使缓存区脱离与队列的关联。必须为**静态**方式创建的队列对象。

```c
bool tk_queue_detach(struct tk_queue *queue);
```

| 参数   | 描述                                    |
| ------ | --------------------------------------- |
| queue  | 要脱离的队列对象                        |
| 返回值 | **true**：脱离成功；**false**：脱离失败 |

#### 3.2.5 清空队列

```c
bool tk_queue_clean(struct tk_queue *queue);
```

| 参数   | 描述                                    |
| ------ | --------------------------------------- |
| queue  | 要清空的队列对象                        |
| 返回值 | **true**：清除成功；**false**：清除失败 |

#### 3.2.6 判断队列是否为空

```c
bool tk_queue_empty(struct tk_queue *queue);
```

| 参数   | 描述                            |
| ------ | ------------------------------- |
| queue  | 要查询的队列对象                |
| 返回值 | **true**：空；**false**：不为空 |

#### 3.2.7 判断队列是否已满

```c
bool tk_queue_full(struct tk_queue *queue);
```

| 参数   | 描述                            |
| ------ | ------------------------------- |
| queue  | 要查询的队列对象                |
| 返回值 | **true**：满；**false**：不为满 |

#### 3.2.8 从队列中读取一个元素(不从队列中删除)

```c
bool tk_queue_peep(struct tk_queue *queue, void *pval);
```

| 参数   | 描述                                    |
| ------ | --------------------------------------- |
| queue  | 队列对象                                |
| *pval  | 读取值地址                              |
| 返回值 | **true**：读取成功；**false**：读取失败 |

#### 3.2.9 移除一个元素

```c
bool tk_queue_remove(struct tk_queue *queue);
```

| 参数   | 描述                                    |
| ------ | --------------------------------------- |
| queue  | 要移除元素的对象                        |
| 返回值 | **true**：移除成功；**false**：移除失败 |

#### 3.2.10 向队列压入(入队)1个元素数据

```c
bool tk_queue_push(struct tk_queue *queue, void *val);
```

| 参数   | 描述                            |
| ------ | ------------------------------- |
| queue  | 要压入的队列对象                |
| *val   | 压入值                          |
| 返回值 | **true**：成功；**false**：失败 |

#### 3.2.11 从队列弹出(出队)1个元素数据

```c
bool tk_queue_pop(struct tk_queue *queue, void *pval);
```

| 参数   | 描述                            |
| ------ | ------------------------------- |
| queue  | 要弹出的队列对象                |
| *pval  | 弹出值                          |
| 返回值 | **true**：成功；**false**：失败 |

#### 3.2.12 查询队列当前数据长度

```c
uint16_t tk_queue_curr_len(struct tk_queue *queue);
```

| 参数   | 描述             |
| ------ | ---------------- |
| queue  | 要查询的队列对象 |
| 返回值 | 队列数据当前长度 |

#### 3.2.13 向队列压入(入队)多个元素数据

```c
uint16_t tk_queue_push_multi(struct tk_queue *queue, void *pval, uint16_t len);
```

| 参数   | 描述             |
| ------ | ---------------- |
| queue  | 要压入的队列对象 |
| *pval  | 压入数据首地址   |
| len    | 压入元素个数     |
| 返回值 | 实际压入个数     |

#### 3.2.14 从队列弹出(出队)多个元素数据

```c
uint16_t tk_queue_pop_multi(struct tk_queue *queue, void *pval, uint16_t len);
```

| 参数   | 描述                 |
| ------ | -------------------- |
| queue  | 要弹出的队列对象     |
| *pval  | 存放弹出数据的首地址 |
| len    | 希望弹出的数据个数   |
| 返回值 | 实际弹出个数         |

### 3.3 Timer 软件定时器API函数

****

> 以下为详细API说明及简要示例程序，综合demo可查看[tk_timer_samples.c](./samples/tk_timer_samples.c)示例。

#### 3.3.1 软件定时器功能初始化

> **注意**：此函数在使用定时器功能最初调用，目的是创建定时器列表头结点，和配置tick获取回调函数。

```c
bool tk_timer_func_init(uint32_t (*get_tick_func)(void));
```

| 参数          | 描述                                        |
| ------------- | ------------------------------------------- |
| get_tick_func | 获取系统tick回调函数                        |
| 返回值        | **true**：初始化成功；**false**：初始化失败 |

#### 3.3.2 动态创建定时器

> **注意**：当配置**TOOLKIT_USING_TIMER**后，才能使用此函数。此函数需要用到**malloc**。

```c
struct tk_timer *tk_timer_create(void(*timeout_callback)(struct tk_timer *timer));
```

| 参数             | 描述                                   |
| ---------------- | -------------------------------------- |
| timeout_callback | 定时器超时回调函数，不使用可配置为NULL |
| 返回值           | 创建的定时器对象(**NULL**为创建失败)   |

**定时器创建示例：**：

```c
/* 定义获取系统tick回调函数 */
uint32_t get_sys_tick(void)
{
    return tick;
}

/* 定时器超时回调函数 */
void timer_timeout_callback(struct tk_timer *timer)
{
    printf("timeout_callback: timer timeout:%ld\n", get_sys_tick());
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    /* 初始化软件定时器功能，并配置tick获取回调函数*/
    tk_timer_func_init(get_sys_tick);
    
    /* 定义定时器指针 */
    tk_timer_t timer = NULL;
    /* 动态方式创建timer,并配置定时器超时回调函数 */
    timer = tk_timer_create((tk_timer_timeout_callback *)timer_timeout_callback);
    if (timer == NULL)
    {
        printf("定时器创建失败!\n");
        return 0;
    }
    /* ... */
    /* You can add your code under here. */
    return 0;
}

```

#### 3.3.3 动态删除定时器

> 当配置**TOOLKIT_USING_TIMER**后，才能使用此函数。此函数需要用到**free**。必须为**动态**方式创建的定时器对象。

```c
bool tk_timer_delete(struct tk_timer *timer);
```

| 参数   | 描述                                    |
| ------ | --------------------------------------- |
| timer  | 要删除的定时器对象                      |
| 返回值 | **true**：删除成功；**false**：删除失败 |

#### 3.3.4 静态初始化定时器

```c
bool tk_timer_init(struct tk_timer *timer, void (*timeout_callback)(struct tk_timer *timer));
```

| 参数             | 描述                                       |
| ---------------- | ------------------------------------------ |
| timer            | 要初始化的定时器对象                       |
| timeout_callback | 定时器超时回调函数，不使用可配置为**NULL** |
| 返回值           | **true**：创建成功；**false**：创建失败    |

**队列创建示例：**

```c
/* 定义获取系统tick回调函数 */
uint32_t get_sys_tick(void)
{
    return tick;
}

/* 定时器超时回调函数 */
void timer_timeout_callback(struct tk_timer *timer)
{
    printf("timeout_callback: timer timeout:%ld\n", get_sys_tick());
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    /* 定义定时器timer */
    struct tk_timer timer;
    bool result = tk_timer_init( &timer,(tk_timer_timeout_callback *)timer_timeout_callback);
    if (result == NULL)
    {
        printf("定时器创建失败!\n");
        return 0;
    }
    /* ... */
    /* You can add your code under here. */
    return 0;
}
```

#### 3.3.5 静态脱离定时器

> **注意**: 会将timer从定时器链表中移除。必须为**静态**方式创建的定时器对象。

```c
bool tk_timer_detach(struct tk_timer *timer);
```

| 参数   | 描述                                    |
| ------ | --------------------------------------- |
| timer  | 要脱离的定时器对象                      |
| 返回值 | **true**：脱离成功；**false**：脱离失败 |

#### 3.3.6 定时器启动

```c
bool tk_timer_start(struct tk_timer *timer, tk_timer_mode mode, uint32_t delay_tick);
```

| 参数       | 描述                                                         |
| ---------- | ------------------------------------------------------------ |
| timer      | 要启动的定时器对象                                           |
| mode       | 工作模式，**单次：** *TIMER_MODE_SINGLE*；**循环：** *TIMER_MODE_LOOP* |
| delay_tick | 定时器时长(单位tick)                                         |
| 返回值     | **true**：启动成功；**false**：启动失败                      |

#### 3.3.7 定时器停止

```c
bool tk_timer_stop(struct tk_timer *timer);
```

| 参数   | 描述                                    |
| ------ | --------------------------------------- |
| timer  | 要停止的定时器对象                      |
| 返回值 | **true**：停止成功；**false**：停止失败 |

#### 3.3.8 定时器继续

```c
bool tk_timer_continue(struct tk_timer *timer);
```

| 参数   | 描述                                    |
| ------ | --------------------------------------- |
| timer  | 要继续的定时器对象                      |
| 返回值 | **true**：继续成功；**false**：继续失败 |

#### 3.3.9 定时器重启

> **注意**：重启时长为最后一次启动定时器时配置的时长。

```c
bool tk_timer_restart(struct tk_timer *timer);
```

| 参数   | 描述                                    |
| ------ | --------------------------------------- |
| timer  | 要重启的定时器对象                      |
| 返回值 | **true**：重启成功；**false**：重启失败 |

#### 3.3.10 获取定时器模式

```c
tk_timer_mode tk_timer_get_mode(struct tk_timer *timer);
```

| 参数   | 描述               |
| ------ | ------------------ |
| timer  | 要获取的定时器对象 |
| 返回值 | 定时器模式         |

| 定时器模式        | 描述     |
| ----------------- | -------- |
| TIMER_MODE_SINGLE | 单次模式 |
| TIMER_MODE_LOOP   | 循环模式 |

#### 3.3.11 获取定时器状态

```c
tk_timer_state tk_timer_get_state(struct tk_timer *timer);
```

| 参数   | 描述               |
| ------ | ------------------ |
| timer  | 要获取的定时器对象 |
| 返回值 | 定时器状态         |

| 定时器模式          | 描述     |
| ------------------- | -------- |
| TIMER_STATE_RUNNING | 运行状态 |
| TIMER_STATE_STOP    | 停止状态 |
| TIMER_STATE_TIMEOUT | 超时状态 |

#### 3.3.12 定时器处理

```c
bool tk_timer_loop_handler(void);
```

| 参数   | 描述                                                         |
| ------ | ------------------------------------------------------------ |
| 返回值 | **true**：正常；**false**：异常，在调用此函数前，未初始化定时器功能“*tk_timer_func_init*” |

> **注意**：tk_timer_loop_handler函数要不断的循环调用。

#### 3.3.13 超时回调函数

**函数原型**：

```c
typedef void (*timeout_callback)(struct tk_timer *timer);
```

> **说明**：超时回调函数可定义多个，即一个定时器对应一个回调函数，也可多个定时器对应一个回调函数。

* **一对一**

```c
  /* 定义两个回调函数，对应定时器timer1和timer2 */
  void timer1_timeout_callback(struct tk_timer *timer){
  	printf("定时器1超时!\n");
  }
  void timer2_timeout_callback(struct tk_timer *timer){
  	printf("定时器2超时!\n");
  }
  /* 创建两个定时器,配置单独超时回调函数 */
  timer1 = tk_timer_create((timeout_callback *)timer1_timeout_callback);
  timer2 = tk_timer_create((timeout_callback *)timer2_timeout_callback);
  ```

* **多对一**

```c
  /* 定时器timer1和timer2共用一个回调函数，在回调函数做区分 */
  void timer_timeout_callback(struct tk_timer *timer){
  	if (timer == timer1)
  		printf("定时器1超时!\n");
      else if (timer == timer2)
          printf("定时器2超时!\n");
  }
  /* 创建两个定时器,使用相同的超时回调函数 */
  timer1 = tk_timer_create((timeout_callback *)timer_timeout_callback);
  timer2 = tk_timer_create((timeout_callback *)timer_timeout_callback);
  ```

### 3.4 Event 事件集API函数

------

> 以下为详细API说明及简要示例程序，综合demo可查看[tk_event_samples.c](./samples/tk_event_samples.c)示例。

#### 3.4.1 动态创建一个事件

> **注意**：当配置**TOOLKIT_USING_EVENT**后，才能使用此函数。此函数需要用到**malloc**。

```c
struct tk_event *tk_event_create(void);
```

| 参数   | 描述                               |
| ------ | ---------------------------------- |
| 返回值 | 创建的事件对象(**NULL**为创建失败) |

#### 3.4.2 动态删除一个事件

> 当配置**TOOLKIT_USING_TIMER**后，才能使用此函数。此函数需要用到**free**。必须为**动态**方式创建的事件对象。

```c
bool tk_event_delete(struct tk_event *event);
```

| 参数   | 描述                                    |
| ------ | --------------------------------------- |
| event  | 要删除的事件对象                        |
| 返回值 | **true**：删除成功；**false**：删除失败 |

#### 3.4.3 静态初始化一个事件

```c
bool tk_event_init(struct tk_event *event);
```

| 参数   | 描述                                    |
| ------ | --------------------------------------- |
| event  | 要初始化的事件对象                      |
| 返回值 | **true**：创建成功；**false**：创建失败 |

#### 3.4.4 发送事件标志

```c
bool tk_event_send(struct tk_event *event, uint32_t event_set);
```

| 参数      | 描述                                         |
| --------- | -------------------------------------------- |
| event     | 发送目标事件对象                             |
| event_set | 事件标志，每个标志占1Bit，发送多个标志可“\|” |
| 返回值    | **true**：发送成功；**false**：发送失败      |

#### 3.4.5 接收事件

```c
bool tk_event_recv(struct tk_event *event, uint32_t event_set, uint8_t option, uint32_t *recved);
```

| 参数      | 描述                                                         |
| --------- | ------------------------------------------------------------ |
| event     | 接收目标事件对象                                             |
| event_set | 感兴趣的标志，每个标志占1Bit，多个标志可“\|”                 |
| option    | 操作，**标志与**：TK_EVENT_OPTION_AND; **标志或**：TK_EVENT_OPTION_OR; **清除标志**:TK_EVENT_OPTION_CLEAR |
| 返回值    | **true**：发送成功；**false**：发送失败                      |

wu/案例：循环队列-软件定时器-事件集驱动

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