實際應用中，時間管理往往是必不可少的。例如：定時完成某件事情、周期性地觸發某一動作、測量評估程序運行時間等。AWorks提供了一系列時間相關的服務，包括標準時間和定時器等，用戶可以據此實現靈活的時間相關應用。

本文為《面向AWorks框架和接口的編程（上）》第三部分軟件篇——第8章時間管理——第1~5小節：時間的表示形式、RTC通用接口、系統時間、系統節拍和軟件定時器。

8.1 時間的表示形式

在AWorks中，時間有3種表示形式：細分時間、日歷時間和精確日歷時間。

8.1.1 細分時間

細分時間包含年、月、日、時、分、秒等信息。在AWorks中，細分時間使用aw_tm_t類型表示，該類型的具體定義詳見程序清單8.1。

程序清單8.1 細分時間類型定義（aw_time.h）

其中，tm_sec表示秒，有效值為 0 ~ 59；tm_min表示分，有效值為0 ~ 59；tm_hour表示小時，有效值為 0 ~ 23；tm_mday表示日期，有效值為1 ~ 31；tm_mon表示月份，有效值為0 ~ 11，分別對應1 ~ 12月，即實際月份為該值加上1；tm_year表示1900年至今的年數，實際年為該值加上1900； tm_wday表示星期，0 ~ 6分別對應星期日 ~ 星期六；tm_yday表示該年1月1日至今的天數（0 ~ 365），0對應1月1日；tm_isdst表示是否使用夏令時，若tm_isdst為正，則夏令時有效，系統會在夏季將時間調快一小時，若tm_isdst為0或負數，表示不使用夏令時。現在一般不使用夏令時，tm_isdst設置為-1即可。

夏令時（Daylight Saving Time：DST）是一種為節約能源而人為規定地方時間的制度，在這一制度實行期間所采用的統一時間稱為“夏令時間”。一般在天亮早的夏季人為將時間提前一小時，可以使人早起早睡，從而節約照明用電。各個采納夏時制的國家具體規定不同。目前全世界有近110個國家每年要實行夏令時。我國在1986年至1991年實行了六年的夏令時，每年從4月中旬的第一個星期日2時整（北京時間）到9月中旬第一個星期日的凌晨2時整（北京夏令時）。在夏令時實施期間將時間調快一小時。1992年4月5日后不再實行。

例如，當前時間是2016年8月26日09:32:30，則可以定義如下細分時間：

一般地，星期（tm_wday）和一年中的天數（tm_yday）兩個成員的值無需用戶手動設置，這些值是在獲取細分時間時，反饋給用戶的信息。

8.1.2 日歷時間

日歷時間表示從1970年1月1日00:00:00開始至當前時刻經歷的秒數。在AWorks中，日歷時間使用aw_time_t類型表示，該類型定義如下（aw_time.h）：

例如，當前時間是2016年8月26日09:32:30，至1970年1月1日00:00:00以來的秒數為1472203950。則可以定義如下日歷時間：

實際中，用戶往往并不需要直接計算秒數，而是通過AWorks提供的相關接口，將細分時間轉換為日歷時間，以得到某一細分時間對應的日歷時間。

8.1.3 精確日歷時間

日歷時間精度為秒，精確日歷時間的精度可以達到納秒，精確日歷時間在日歷時間的基礎上，增加了一個納秒計數器。在AWorks中，精確日歷時間使用aw_timespec_t類型表示，該類型定義如下（aw_time.h）：

其中，tv_sec是秒值；tv_nsec是納秒計數值。納秒計數值從0開始計數，當納秒計數值達到1000000000時，秒值加1，同時，納秒計數值復位為0，重新開始計數。

8.1.4 細分時間與日歷時間的相互轉換

為了便于用戶使用，AWorks提供了兩個接口函數，用于細分時間和日歷時間的相互轉換。相關函數的原型詳見表8.1。

表8.1 時間轉換接口函數（aw_time.h）

1. 細分時間轉換為日歷時間

該函數用于將細分時間轉換為日歷時間，其函數原型為：

其中，p_tm作為輸入參數，指向待轉換的細分時間；p_time為輸出參數，用以輸出轉換的結果（日歷時間）。函數返回值為標準的錯誤號，返回AW_OK時表示轉換成功，其它值表示轉換失敗。

例如，需要獲取2016年8月26日09:32:30對應的日歷時間，則范例程序詳見程序清單8.2。

程序清單8.2 細分時間轉換為日歷時間范例程序

運行程序，可以得到轉換的結果為：1472203950。

2. 日歷時間轉換為細分時間

該函數用于將日歷時間轉換為細分時間，其函數原型為：

其中，p_time作為輸入參數，指向待轉換的日歷時間；p_tm為輸出參數，用以輸出轉換的結果（細分時間）。函數返回值為標準的錯誤號，返回AW_OK時表示轉換成功，其它值表示轉換失敗。

例如，需要將日歷時間1472203950轉換為細分時間，則范例程序詳見程序清單8.3。

程序清單8.3 日歷時間轉換為細分時間范例程序

運行程序，可以得到轉換的結果為：2016-08-26 09:32:30。

8.2 RTC通用接口

RTC（Real-Time Clock）設備是能夠提供基本時鐘服務的設備。一個系統中若存在RTC設備，則可以使用RTC通用接口從RTC設備中獲取到年、月、日、時、分、秒等基本的時間信息，一般地，為了修正時間值，往往還可以設置RTC設備當前的時間值。

通常情況下，在硬件設計上，都會為RTC設備分配一個獨立的后備電源（如電池），當系統主電源掉電后，RTC設備仍然能夠繼續正確運行，使得時間信息一直保持有效。

RTC通用接口包含獲取時間和設置時間的接口，其函數原型詳見表8.2。

表8.2 RTC通用接口函數（aw_rtc.h）

1. 獲取時間

該函數用于獲取RTC器件當前的時間值，其函數原型為：

其中，rtc_id表示RTC設備的編號，系統為每個RTC設備都分配了一個唯一ID，通常都是從0開始順序為各個RTC設備編號。例如，i.MX28x片內具有RTC外設，其可以作為一個RTC設備使用，若還使用I2C總線外接了PCF85063器件，則系統中將新增一個RTC設備，此時，系統中共計將有2個RTC設備，它們的編號分別為0、1。p_tm為指向細分時間的指針，其為輸出參數，用以返回獲取到的時間值，返回值為標準的錯誤號，返回AW_OK時表示獲取成功，否則表示獲取失敗，失敗的原因可能是該rtc_id對應的設備不存在。

例如，獲取ID為0的RTC設備時間，其范例程序詳見程序清單8.4。

程序清單8.4 獲取RTC設備時間的范例程序

2. 設置時間

該函數用于設置RTC器件當前的時間值，其函數原型為：

其中，rtc_id表示RTC設備的編號，p_tm為指向細分時間的指針，返回值為標準的錯誤號，返回AW_OK時表示設置成功，否則表示設置失敗。

例如，修改ID為0的RTC設備時間，設置其時間為2016-08-26 09:32:30的范例程序詳見程序清單8.5。

程序清單8.5 設置RTC設備時間的范例程序

8.3系統時間

在使用RTC通用接口獲取或設置時間時，必須通過rtc_id指定一個RTC器件，略顯繁瑣，并且在絕大多數應用中，在獲取時間值時，可能并不關心時間是從哪個RTC設備中獲取到的。為了使應用程序在使用時間服務時更加便捷，AWorks提供了一個統一的系統時間，用戶可以實時獲取系統時間，必要時，也可以修改系統時間。

8.3.1 獲取系統時間

根據系統時間表示形式的不同，可以有3種獲取系統時間的方式：細分時間、日歷時間和精確日歷時間。相關函數的原型詳見表8.3。

表8.3 獲取系統時間接口函數（aw_time.h）

1.獲取細分時間

該函數以細分時間的形式獲取當前的系統時間，其函數原型為：

其中，p_tv為指向細分時間的指針，用于獲取細分時間。函數返回值為標準的錯誤號，返回AW_OK時表示獲取成功，其它值表示獲取失敗。范例程序詳見程序清單8.6。

程序清單8.6 獲取細分時間范例程序

程序中，每隔1s打印一次當前的時間值。初始時，若未對時間作任何設置，則系統時間默認為：1970-01-01 00:00:00。

2. 獲取日歷時間

該函數以日歷時間的形式獲取當前的系統時間，其函數原型為：

其中，p_time為指向日歷時間的指針，用于獲取日歷時間，不需要通過參數獲取日歷時間時，該值可以為NULL。返回值同樣為日歷時間，特別地，若返回值為-1，表明獲取失敗。由此可見，既可以通過參數獲得日歷時間，也可以通過返回值獲得日歷時間。

通過參數獲得日歷時間的范例程序詳見程序清單8.7。

程序清單8.7 通過參數獲得日歷時間范例程序

程序中，每隔1s打印一次當前的日歷時間值。初始時，若未對時間作任何設置，則系統的日歷時間默認為0（即起始時間為：1970-01-01 00:00:00）。

也可以直接通過返回值獲取日歷時間，范例程序詳見程序清單8.8。

程序清單8.8 通過返回值獲取日歷時間范例程序

3. 獲取精確日歷時間

該函數以精確日歷時間的形式獲取當前的系統時間，其函數原型為：

其中，p_tv為指向精確日歷時間的指針，用于獲取精確日歷時間。函數返回值為標準的錯誤號，返回AW_OK時表示獲取成功，其它值表示獲取失敗。范例程序詳見程序清單8.9。

程序清單8.9 獲取精確日歷時間范例程序

實際中，由于硬件性能的限制，往往并不能每納秒更新一次納秒計數值。不同平臺實際納秒計數值更新的快慢是不同的。例如，可能每隔2ms才更新一次納秒計數值，使納秒計數值每次增加2000000。

基于精確日歷時間，可以完成一些需要精度高于秒的應用，例如，在用于運動員計時的秒表中，精度往往需要達到0.1 ~ 0.01秒。

8.3.2 設置系統時間

系統時間不準確時，或需要對系統時間進行初始設置時，可以通過接口函數重新設置系統時間的值，以便系統時間準確運行。根據不同的時間表示形式，有2種設置系統時間方式：使用細分時間，使用精確日歷時間。相關函數的原型詳見表8.4。

表8.4 設置系統時間接口函數（aw_time.h）

1. 使用細分時間設置系統時間

該函數用于使用細分時間的形式設置系統時間，其函數原型為：

其中，p_tm為指向細分時間（待設置的時間值）的指針。函數返回值為標準的錯誤號，返回AW_OK時表示設置成功，其它值表示設置失敗。

當使用細分時間設置時間值時，細分時間的成員tm_wday, tm_yday無需用戶設置，將在調用設置函數后自動更新。設置當前時間為2016-08-26 09:32:30的范例程序詳見程序清單8.10。

程序清單8.10 使用細分時間設置系統時間范例程序

程序中，將時間設置為2016年8月26日09:32:30。并在while(1)主循環中，每隔1s打印一次當前的系統時間。

2. 使用精確日歷時間設置系統時間

該函數用于使用精確日歷時間的形式設置系統時間，其函數原型為：

其中，p_tv為指向精確日歷時間（待設置的時間值）的指針。函數返回值為標準的錯誤號，返回AW_OK時表示設置成功，其它值表示設置失敗。范例程序詳見程序清單8.11。

程序清單8.11 使用精確日歷時間設置系統時間范例程序

程序中，將精確日歷時間的秒值設置為了1472203950，該值是從1970年1月1日0時0分0秒至2016年8月26日09時32分30秒的秒數。即將時間設置為2016年8月26日09時32分30秒。在while(1)主循環中，每隔1s按照細分時間的格式打印一次當前的系統時間，用以驗證設置的結果。

通常情況下，不會這樣設置時間值，均是采用細分時間的方式設置時間值，因為細分時間更加容易閱讀和理解。但是，在一些應用場合，使用日歷時間將是一種更優的選擇，例如，需要通過遠程傳輸時間值來更新本地的時間值，顯然，日歷時間的長度要遠遠小于細分時間的長度，這種情況下，通信過程中，傳輸日歷時間比傳輸細分時間更節省通信數據量，可以節省一定的帶寬。

8.4 系統節拍

系統節拍相當于系統的“心臟”，系統節拍的頻率即為“心臟”跳動的頻率，每次“跳動”，系統節拍計數器加1，并處理系統相關的事務。例如，在系統中，可以存在多個軟件定時器（下節將詳細介紹），則在每個系統節拍產生時，系統將自動檢查所有的軟件定時器，將它們的定時節拍數減1，當減至0時，表明定時器的定時時間到。在AWorks中，很多事物的處理都是基于系統節拍的，因而往往將系統節拍看作系統的“心臟”。

系統節拍相關的函數原型詳見表8.5

表8.5 系統節拍接口（aw_system.h）

1. 獲取系統節拍頻率

一個系統節拍對應的實際時間與系統節拍的頻率相關。系統節拍頻率越高，系統相關的事務處理越頻繁，實時性越好，但單位時間內，系統本身占用CPU的時間越長，對應的，用戶能夠使用CPU的時間也就越短。反之，系統節拍頻率越低，系統相關的事物處理越緩慢，實時性越差，但單位時間內，系統本身占用CPU的時間越短，對應的，用戶能夠使用CPU的時間也就越長。因此，系統節拍的頻率不能太高，也不能太低，需要設置為一個合理的值，通常在幾Hz到幾KHz 之間。

系統實際使用的節拍頻率可以通過該函數獲得，其函數原型為：

函數返回值即為系統節拍頻率，例如，返回值為1000，表示節拍頻率為1KHz，則每個節拍對應的時間為1ms。獲取并打印當前系統節拍頻率的范例程序詳見程序清單8.12。

程序清單8.12 獲取系統節拍頻率的范例程序

2. 獲取系統當前的節拍計數值

系統中存在一個系統節拍計數器，初始值為0，系統啟動后，其值會在每個系統節拍加1。可以通過該函數在任意時刻獲取當前系統節拍的計數值，其函數原型為：

函數返回值即為當前系統節拍計數器的值。aw_tick_t為一個無符號整數類型。其位數與具體平臺相關，在32位系統中，其往往定義為32位。

系統節拍計數值往往可以用來計算一段程序運行的時間，如在程序運行前，使用該函數獲取一個系統節拍計數值，在程序運行結束后，再使用該函數獲取一個系統節拍計數值。它們的差值即為程序運行所消耗的系統節拍個數，再由系統節拍頻率可以知道每個節拍對應的時間，從而得到程序運行所耗費的時間。范例程序詳見程序清單8.13。

程序清單8.13 獲取系統節拍計數值的范例程序

程序中，作為演示，測量的是一個執行1000000次空語句的for循環程序段的時間。t1與t0的差值即為for循環程序段耗費的系統節拍數，同時，系統節拍頻率的倒數為每個節拍對應的時間（秒），程序中，將時間值擴大了1000倍，即將時間值的單位轉換為了毫秒。

程序中，節拍差值和對應的時間都通過手動計算，實際中，為了方便用戶使用，AWorks提供了相關操作對應的接口函數。

3. 計算兩個時刻的節拍計數值的差值

該函數用于計算兩個時刻的節拍計數值的差值，以計算某一程序段所耗費的時間節拍數，其函數原型為：

t0為某一程序段開始時刻的系統節拍計數值，t1為對應程序段結束時的系統節拍計數值。如優化程序清單8.13中計算節拍差值的語句，改由通過接口實現，范例程序詳見程序清單8.14。

程序清單8.14 計算節拍差值的范例程序

4. 系統節拍個數轉換為時間

在上面的例子中，將系統節拍個數轉換為時間較為繁瑣，需要獲取系統節拍的頻率，然后經過相關的換算。為了便于用戶使用，提供了直接將系統節拍值轉換為時間（單位：毫秒）的接口，其函數原型為：

其中，ticks為系統節拍個數，返回值為轉換的時間結果（單位：毫秒）。如優化程序清單8.14中計算時間的語句，改由通過接口實現，范例程序詳見程序清單8.15。

程序清單8.15 計算節拍值對應時間的范例程序

5. 時間轉換為系統節拍個數

與將系統節拍個數轉換為時間對應，AWorks提供了用于將時間（單位：毫秒）轉換為系統節拍個數的接口，其函數原型為：

其中，ms是待轉換的時間（單位：毫秒），返回值為轉換的結果（系統節拍個數），即ms參數指定時間所對應的節拍數。例如，要獲取500ms時間對應的節拍個數，范例程序詳見程序清單8.16。

程序清單8.16 計算時間對應節拍個數的范例程序

8.5 軟件定時器

當需要定時完成某件事情時，可以使用軟件定時器，其可以提供毫秒級別的定時。當定時時間到時，自動通知用戶，以便用戶處理相關的事務。軟件定時器相關的接口函數原型詳見表8.6。

表8.6 軟件定時器相關接口（aw_timer.h）

1. 定義軟件定時器實例

每個軟件定時器對應了一個事務處理，當定時時間到時，需要通知用戶，在AWorks中，“通知”是通過回調機制實現的。即初始時，用戶將一個函數與定時器綁定，后續當該定時器定時時間到時，將自動回調用戶綁定的函數，即可達到將“定時時間到”的這一事件通知到用戶。

在使用軟件定時器前，必須定義一個軟件定時器實例，軟件定時器的類型為aw_timer_t，其在aw_timer.h文件中定義，具體類型的定義用戶無需關心，僅需使用該類型定義軟件定時器實例即可，即：

其地址即可作為軟件定時器相關接口中p_timer參數的實參傳遞。

此外，系統中可以有多個軟件定時器，每個定時器可以有不同的定時時間，對應不同的事務處理，例如：

2. 初始化軟件定時器

該函數用于將指定的函數與軟件定時器綁定（注冊），保存在定時器實例中，當定時時間到，則通過函數指針p_func調用指定的函數，即注冊回調函數機制。初始化函數的原型為：

其中，p_timer為指向使用aw_timer_t類型定義的軟件定時器實例的指針，p_func指向本次注冊的回調函數，當定時時間到時，系統將自動調用p_func指向的函數（注冊回調函數），回調函數的類型為aw_pfuncvoid_t，該類型是AWorks中定義的函數指針類型，其具體定義（aw_types.h）如下：

由此可見，p_func指向的函數類型是無返回值，具有一個void*型參數的函數。

初始化函數的p_arg形參即為用戶自定義的參數，在定時時間到調用回調函數時，會將此處設置的p_arg作為參數傳遞給回調函數，如果不使用此參數，則設置為NULL。

初始化函數的使用范例詳見程序清單8.17。

程序清單8.17 初始化軟件定時器范例程序

3. 啟動軟件定時器

完成定時器的初始化后，即可設置定時時間（單位：ms）并啟動定時器，定時器開始工作，定時器定時的單位為系統節拍，啟動定時器后，在每個系統節拍將軟件定時器的節拍值減1，當減到0時，表明定時時間到，則自動調用初始化時注冊的回調函數。啟動軟件定時器的函數原型為：

其中，p_timer指向軟件定時器實例，ticks為定時的節拍數。如啟動定時器，并定時500ms，則范例程序詳見程序清單8.18

程序清單8.18 啟動軟件定時器范例程序

注意，默認情況下，啟動軟件定時器后，僅定時一次，即定時時間到后，調用用戶注冊的回調函數，整個定時過程結束。因此，上述程序僅能觀察到500ms后LED點亮，后續不會再有其它任何現象。

如需再次定時，則必須再次啟動軟件定時器。特別地，若需要周期性的定時，則可以在回調函數執行結束時，再次啟動軟件定時器。例如，需要每隔500ms翻轉一次LED，實現LED閃爍，則范例程序詳見程序清單8.19。

程序清單8.19 軟件定時器周期性定時范例程序

4. 關閉軟件定時器

當不再需要定時服務時，可以關閉軟件定時器，其函數原型為：

其中，p_timer指向軟件定時器實例，用于指定需要關閉的軟件定時器。例如，在程序清單8.19的基礎上，若需要LED閃爍10s后自動停止閃爍，則可以在啟動軟件定時器10s后關閉軟件定時器，范例程序詳見程序清單8.20。

程序清單8.20 關閉軟件定時器范例程序