FreeRTOS 소프트웨어 타이머 완벽 가이드: osTimerNew 사용법 및 예제 (CMSIS-RTOS v2)

임베디드 시스템에서 특정 주기로 LED를 깜빡이거나 센서 값을 읽어야 할 때, 매번 태스크(Task)를 만들어 osDelay()를 쓰는 것은 리소스 낭비가 될 수 있습니다. 이때 가장 효율적인 대안이 바로 소프트웨어 타이머(Software Timer)입니다.

이번 포스팅에서는 CMSIS-RTOS v2 표준 API를 사용하여 소프트웨어 타이머를 생성하고 관리하는 방법과 실무 예제를 자세히 알아보겠습니다.

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1. 소프트웨어 타이머란?

소프트웨어 타이머는 설정한 시간이 경과했을 때 특정 콜백 함수(Callback Function)를 자동으로 실행해 주는 메커니즘입니다. 하드웨어 타이머와 달리 RTOS 커널에 의해 소프트웨어적으로 관리되므로 하드웨어 자원을 아낄 수 있습니다.

핵심 특징

• 비차단(Non-blocking) 동작: 타이머는 백그라운드에서 시간을 계산하며 메인 루프를 방해하지 않습니다.
• 모드 선택: 한 번만 실행되는 단발성(One-shot)과 일정한 간격으로 반복되는 주기적(Periodic) 모드를 지원합니다.
• 리소스 효율성: 여러 개의 타이머를 생성하더라도 하나의 타이머 서비스 태스크에서 관리하므로 메모리 효율이 좋습니다.

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2. 핵심 API 사용법 (CMSIS-RTOS v2)

2.1 osTimerNew(): 타이머 생성

새로운 타이머 객체를 생성하고 콜백 함수를 등록합니다.

C

 

osTimerId_t osTimerNew(osTimerFunc_t func, osTimerType_t type, void *argument, const osTimerAttr_t *attr);

• func: 타이머 만료 시 실행될 함수 주소
• type: osTimerOnce(단발성) 또는 osTimerPeriodic(주기적) 설정
• argument: 콜백 함수에 전달할 인자

2.2 osTimerStart(): 타이머 시작

생성된 타이머를 가동합니다.

C

 

osStatus_t osTimerStart(osTimerId_t timer_id, uint32_t ticks);

• ticks: 만료 시간 (시스템 틱 단위, 보통 1ms 당 1틱 설정 시 500은 500ms)

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3. 실전 활용 예제

예제 1: 500ms 주기 LED 점멸 제어

태스크를 별도로 생성하지 않고도 타이머만으로 간단하게 LED를 제어할 수 있습니다.

C

 

#include "cmsis_os2.h"

// 1. 타이머 콜백 함수 정의
void LED_Callback(void *argument) {
    HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_5); // LED 토글
}

int main(void) {
    osKernelInitialize();

    // 2. 주기적 타이머 생성 (500ms 간격)
    osTimerId_t led_timer = osTimerNew(LED_Callback, osTimerPeriodic, NULL, NULL);
    
    if (led_timer != NULL) {
        osTimerStart(led_timer, 500); // 타이머 시작
    }

    osKernelStart();
    while (1);
}

예제 2: 1초 주기 센서 데이터 업데이트

센서 데이터를 정기적으로 폴링(Polling)해야 하는 경우에 적합합니다.

C

 

void Sensor_Callback(void *argument) {
    float data = Read_Sensor_Value(); // 센서 읽기 가상 함수
    Update_System_Status(data);      // 데이터 처리
}

// 메인 함수 내 설정
osTimerId_t sensor_timer = osTimerNew(Sensor_Callback, osTimerPeriodic, NULL, NULL);
osTimerStart(sensor_timer, 1000); // 1000ms 주기로 동작

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4. [중요] 개발자 주의사항 (콜백 함수의 제약)

소프트웨어 타이머의 콜백 함수는 'Timer Service Task'라는 공유 태스크 내에서 실행됩니다. 따라서 다음과 같은 주의사항을 반드시 지켜야 합니다.

1. 지연 함수 사용 금지: 콜백 함수 내부에서 osDelay()나 무한 루프를 사용하면 안 됩니다. 시스템 전체의 타이머 서비스가 멈출 수 있습니다.
2. 블로킹 API 피하기: 세마포어 대기(osWaitForever)와 같이 태스크를 멈추게 하는 API 호출을 자제해야 합니다.
3. 최대한 짧게 작성: 콜백 함수는 최소한의 로직(플래그 설정, 간단한 IO 제어)만 수행하고 즉시 반환해야 합니다.

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결론

CMSIS-RTOS v2의 소프트웨어 타이머는 복잡한 주기적 작업을 간결한 코드로 해결해 주는 도구입니다. 오늘 배운 osTimerNew와 주의사항을 바탕으로 여러분의 임베디드 프로젝트에 효율적인 시간 관리 기능을 구현해 보세요!

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글이 도움이 되셨다면 공감과 댓글 부탁드립니다! 여러분은 주기적 작업을 태스크와 타이머 중 어떤 방식으로 구현하시나요?