ESP32－時間調整をタイマー割り込みで実施

ESP32－delay関数（時間調整について）でAPIで時間調整をして見たが、タイマー割り込みを使ったたらどうなのかやってみた。

実装内容と結果

タイマーをカウントダウン形式で運用し、0になったら割り込みが実施されるような仕組みにした。

class TimerTest
{
private:
    // 以下2つはどのタイマーを使うかの指定
    static const timer_idx_t timerIndex_ = TIMER_0;
    static const timer_group_t timerGroup_ = TIMER_GROUP_0;

    void timerAction();

public:
    TimerTest();
    ~TimerTest();

    void begin();

    void setTimer(uint64_t value);

    void start();

    bool isUp() const;
    
    static IRAM_ATTR void timerIntr(void* user);

    static const uint32_t timerDvider_ = 16;
};

// 1秒あたりのカウント数
// 80MHz(APB周波数)/16(timerDivider_)だと5000000ULLになる。
static const uint64_t secTimerScale_ = TIMER_BASE_CLK / TimerTest::timerDvider_;
// 下のはμ秒あたりのカウント数
static const uint64_t microTimerScale_ = secTimerScale_ / 1000000;

TimerTest::TimerTest()
{
}

TimerTest::~TimerTest()
{
}

void TimerTest::timerAction()
{
    // フラグ等の設定処理
}

IRAM_ATTR void TimerTest::timerIntr(void* user)
{
    auto work = (TimerTest*)user;
    work->timerAction();
    timer_pause(TimerTest::timerGroup_, TimerTest::timerIndex_);
    timer_group_clr_intr_status_in_isr(TimerTest::timerGroup_, TimerTest::timerIndex_);
    timer_group_enable_alarm_in_isr(TimerTest::timerGroup_, TimerTest::timerIndex_);
}

void TimerTest::begin()
{
    // タイマー割り込みの初期化
    timer_config_t config = {
        .alarm_en = TIMER_ALARM_EN,
        .counter_en = TIMER_PAUSE,
        .intr_type = TIMER_INTR_LEVEL,
        .counter_dir = TIMER_COUNT_DOWN,
        .auto_reload = TIMER_AUTORELOAD_DIS,
        .divider = timerDvider_,
    }; // default clock source is APB
    timer_init(timerGroup_, timerIndex_, &config);
    timer_isr_register(timerGroup_, timerIndex_,
        TimerTest::timerIntr,(void *) this, ESP_INTR_FLAG_IRAM, nullptr);
    timer_set_alarm_value(timerGroup_, timerIndex_, 0ULL);
}

#include "soc/timer_periph.h"

void TimerTest::start()
{
    timer_start(TimerTest::timerGroup_, TimerTest::timerIndex_);
}

void TimerTest::setTimer(uint64_t value)
{
    timer_set_counter_value(timerGroup_, timerIndex_,
        value * microTimerScale_);
}

ets_delay_usと同様に、2500μ秒の設定をしタイマーをスタート。割り込みを呼び出されたときまでの時間を計測(小数点2桁目四捨五入)した。

電源管理なし	2.5ms
電源管理あり	2.5ms

基本的に、ほぼ指定した時間通りの結果となったが、μ秒単位で見た場合、電源管理ありの方が若干遅れが発生した。

ちょっとした不満点

ちょっと細かい部分を見た時、いくつか不満点がある。

若干の遅延がある。
タイマー設定に2μ秒、割り込み発生後関数が呼び出されるまで3μ秒ほどの時間がかかる。
ets_delay_usではほぼ設定値通りdelayがかけられるのだが、割り込みを使った場合、この遅れも考慮する必要がある。
初回関数呼び出し時に遅延が大きくなる。
通常5μ秒ほどの遅延が、初回時のみトータルで50～60μ秒かかってしまった。
割り込み処理で複雑な処理ができない。
これは当然そうなのだが、割り込みでフラグ等の設定をして、メインループでフラグを見て処理の続行をするなどの、処理方法を考える必要がある。