基于xilkernel的嵌入式應(yīng)用程序設(shè)計方法

　　這樣，系統(tǒng)會發(fā)起important_task和second_important_task兩個任務(wù)，important_task的優(yōu)先級比second_important_task高，會優(yōu)先運行。除非important_task任務(wù)阻塞或退出，second_important_task才可能得到運行。

　　posix無名信號量

　　信號量提供高速的任務(wù)間同步和互斥機(jī)制。對于互斥，信號量可以上鎖共享資源，使得該共享資源在同一時刻只有一個線程所擁有。關(guān)于此信號量的一些常用函數(shù)如下：

　　intsem_init(sem_t*sem,intpshared,unsignedintvalue);
intsem_wait(sem_t*sem);
intsem_post(sem_t*sem);

　　sem_init()創(chuàng)建一個信號量，并初始化信號量的值為value；sem_wait()調(diào)用將阻塞進(jìn)程，直到信號量的值大于0，此函數(shù)返回時信號量的值減1；sem_post()是將信號量的值加1，并發(fā)出信號喚醒等待的進(jìn)程。

　　信號量用于同步，一般要初始化為0，等待要同步的任務(wù)阻塞在sem_wait()調(diào)用上。任務(wù)調(diào)用sem_post來解鎖該信號量，來達(dá)到同步。下面一個例子是用信號量實現(xiàn)同步操作的：

staticsem_tprotect;
void*first_thread(){......
sem_init(protect,1,0);
......
}
void*thread_func1(){......
while(1){
sem_wait(protect);
......
}
}
void*thread_func2(){......
while(1){......
if(某種條件成立)sem_post(protect);
}
}

　　當(dāng)信號量用于互斥時，一般要初始化為一個大于0的值，就可以讓資源可用。如果信號量的初始值為1，第一個上鎖該信號量的線程會立即執(zhí)行，后繼的線程將會阻塞，直到下次信號量解鎖才會執(zhí)行。

　　xsi消息隊列

　　消息隊列允許長度可變、數(shù)目可變的消息排隊。任何任務(wù)或中斷服務(wù)程序可以發(fā)送消息到消息隊列。任何任務(wù)可從消息隊列接收消息。關(guān)于此消息隊列的一些常用函數(shù)如下：

　　intmsgget(key_tkey,intmsgflg)
intmsgsnd(intmsqid,constvoid*msgp,size_tmsgsz,intmsgflg)
ssize_tmsgrcv(intmsqid,void*msgp,size_tnbytes,longmsgtyp,intmsgflg)

　　msgget()來創(chuàng)建一個消息隊列，key是消息隊列的標(biāo)識符，msgflag目前有兩個選項，ipc_creat和ipc_excl。msgsnd()函數(shù)往隊列發(fā)送一條消息，msgp是消息緩沖指向的指針，msgsz表示消息的字節(jié)數(shù)。msgrcv()函數(shù)作用是從消息隊列中讀取消息，把接收到的消息拷貝到msgp指針指向的緩沖區(qū)，nbytes表示緩沖支持的消息字節(jié)數(shù)。發(fā)送和接收消息中的msqid是消息隊列描述符，用來標(biāo)識相關(guān)的消息隊列。下面是消息隊列單向通信的簡單代碼：

struct_msg{
shorttype;
charfirst;
charlast;
};
staticstruct_msgmsg_p;
staticstruct_msgmsg_c;
staticintmsgid;
void*first_thread(){......
msgid=msgget(5,ipc_creat|ipc_excl);
......
}
void*consumer()
{
while(1){
msgrcv(msgid,msg_c,4,0,0);
......
}
}
void*producer()
{
while(1){......
msgsnd(msgid,msg_p,4,0);
}
}

　　在例子開始，建立消息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在producer()中操作消息的各項數(shù)據(jù)，通過msgsnd()發(fā)送此消息。在consumer()中，如果消息隊列里沒有消息，則msgsnd()阻塞此線程，直到消息隊列非空時，msgsnd()才把消息復(fù)制到msg_p指向的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，此時此線程開始執(zhí)行，并可以對接收到的消息進(jìn)行處理。

　　中斷

　　xilkernel已經(jīng)被設(shè)計為可以和多個中斷設(shè)備共同工作，用戶用opb_intcip核作為中斷控制器來處理硬件中斷。xilkernel僅支持一個中斷控制器來連接ppc405的外部中斷引腳，而且不支持中斷控制器連接臨界的中斷。對于中斷程序設(shè)計，xilkernel繼承了standalone的中斷處理方法。

　　在xilkernel_main()中已經(jīng)完成了初始化powerpc405的中斷表，并能使了中斷控制器連接在處理器上的非臨界的中斷。下面是摘抄xilkernel_main()內(nèi)部執(zhí)行相關(guān)代碼：

　　xexc_init();/*初始化powerpc405的中斷表*/
xexc_menableexceptions(xexc_non_critical);/*能使非臨界中斷*/

　　下面是開發(fā)應(yīng)用程序要做的一些工作。首先，使中斷控制器開始接收中斷；其次，把必需的非臨界中斷添加到中斷控制器上；再就是注冊此非臨界中斷；最后能使此中斷。下面是一個串口中斷接收的簡單代碼：

void*first_thread(){......
xintc_mmasterenable(xpar_myintc_baseaddr);
xintc_menableintr(xpar_myintc_baseaddr,xpar_myuart_interrupt_mask);
xintc_registerhandler(xpar_myintc_baseaddr,xpar_myuart_interrupt_intr,
(xinterrupthandler)uart_int_handler,(void*)xpar_myintc_baseaddr);
xuartlite_menableintr(xpar_myuart_baseaddr);
......
}
voiduart_int_handler(void*baseaddr_p){/*中斷處理程序*/while(!xuartlite_misreceiveempty(xpar_myuart_baseaddr)){
ch=xuartlite_recvbyte(xpar_myuart_baseaddr);
......
}
}

　　一個中斷事件和中斷處理程序相連接。而中斷處理程序應(yīng)該盡量短，如果中斷處理程序不能完全處理此事件，可以由信號量同步發(fā)起一個任務(wù)來處理本事件。

　　結(jié)語

　　xilinx公司的vritex-iipro實現(xiàn)了“微處理器+可編程邏輯”的可配置設(shè)計平臺，其出眾的性能受到高端應(yīng)用的青睞。在此平臺上利用xilkernel嵌入式操作系統(tǒng)，為嵌入式應(yīng)用開發(fā)提供了極大的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)靈性。本文僅介紹了幾種常用的基于xilkernel的嵌入式應(yīng)用程序設(shè)計方法，讀者還可以利用互斥、軟件定時器等實現(xiàn)其它的功能。讀者也可以根據(jù)嵌入式開發(fā)的經(jīng)驗和xilkernel的強(qiáng)大功能，構(gòu)建復(fù)雜的fpga嵌入式系統(tǒng)。