新聞中心

EEPW首頁(yè) > 嵌入式系統(tǒng) > 設(shè)計(jì)應(yīng)用 > ucOS- II中設(shè)計(jì)了五種通訊機(jī)制

ucOS- II中設(shè)計(jì)了五種通訊機(jī)制

作者： 時(shí)間：2016-11-27 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò) 收藏
在ucOS- II中設(shè)計(jì)了五種通訊機(jī)制，或者說(shuō)是同步機(jī)制，分別是信號(hào)量（semaphore），互斥體（mutual exclusion semaphore），事件組（event flag），郵箱（message box）和隊(duì)列（queue），而事件（event）則是這幾種通訊機(jī)制的核心，這幾天學(xué)習(xí)了一下這幾種機(jī)制，總結(jié)一下先，呵呵。
1. 先總結(jié)一下作為核心的事件控制機(jī)制：
1.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：類(lèi)似于任務(wù)就緒表一樣，作者設(shè)計(jì)了等待任務(wù)表，表的作用原理和任務(wù)就緒表完全一樣，甚至共用了OSMapTbl和OSUnMapTbl這 兩個(gè)表，不用之處，任務(wù)就緒表用來(lái)查詢(xún)就緒的任務(wù)中優(yōu)先級(jí)最好的那個(gè)，而等待任務(wù)表用來(lái)查詢(xún)等待事件的任務(wù)中優(yōu)先級(jí)最高的那個(gè)，類(lèi)似于就緒表，設(shè)計(jì)了兩個(gè) 變量：OSEventGrp和OSEventTbl[]，不同的時(shí)候這兩個(gè)變量被設(shè)計(jì)進(jìn)時(shí)間控制塊（event control block ECB）中，也就是說(shuō)對(duì)于每個(gè)事件（上述五種）都有一個(gè)等待任務(wù)表。對(duì)于ECB，還有其他三個(gè)變量：OSEventType（用來(lái)標(biāo)識(shí)是上述五種的哪一 種）， OSEventCnt（信號(hào)量和互斥體會(huì)用到）和OSEventPtr（在郵箱中用來(lái)存放消息，在隊(duì)列中用來(lái)存放隊(duì)列塊的指針）。對(duì)于事件組來(lái)說(shuō)，作者設(shè) 計(jì)了另一套數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而沒(méi)有用到ECB。
1.2 事件控制的核心函數(shù)有四個(gè)，基本上就是對(duì)等待任務(wù)表的操作，這些函數(shù)將作為上述五種通訊機(jī)制的核心功能：
1.2.1OS_EventWaitListInit：初始化等待任務(wù)表， 很簡(jiǎn)單。
1.2.2 OS_EventTaskRdy：首先找到等待該事件的優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)，將其從等待任務(wù)表中移走，然后更新該任務(wù)的TCB，最高根據(jù)TCB的OSTCBStat變量更新任務(wù)就緒表（如果該任務(wù)沒(méi)有等待任何事件，那么就把它加入任務(wù)就緒表）。
1.2.3 OS_EventTaskWait：首先把當(dāng)前任務(wù)從任務(wù)就緒表中移走，然后把當(dāng)前任務(wù)加進(jìn)這個(gè)事件的等待任務(wù)表。這個(gè)函數(shù)其實(shí)就是掛起當(dāng)前任務(wù)！
1.2.4 OS_EventTO：超時(shí)處理函數(shù)，將當(dāng)前任務(wù)從等待任務(wù)列表中移走，并更新TCB使其進(jìn)入就緒狀態(tài)，值得注意的是，它并不更新就緒任務(wù)表！?。?/div>
2. 信號(hào)量的實(shí)現(xiàn)
信號(hào)量的用途主要有三個(gè)：第一， 表示一個(gè)或多個(gè)事件的發(fā)生； 第二， 表示共享資源的可用（二值信號(hào)量）； 第三， 表示n個(gè)相同資源的訪(fǎng)問(wèn)（多值信號(hào)量）（這是書(shū)上的說(shuō)法，我認(rèn)為應(yīng)該表述為： 表示共享資源對(duì)n個(gè)任務(wù)的可用）。
2.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：信號(hào)量只是用到ECB，一個(gè)信號(hào)量用一個(gè)ECB表示，沒(méi)有用到其他數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。其中ECB的OSEventPtr變量沒(méi)有用到，只是簡(jiǎn)單的將其設(shè)為0，因此信號(hào)量是比較簡(jiǎn)單的一個(gè)通訊機(jī)制。
2.2 核心函數(shù)主要有四個(gè)：
2.2.1 OSSemCreate：創(chuàng)建一個(gè)信號(hào)量：首先從事件控制塊緩沖區(qū)中得到一個(gè)ECB，然后初始化這個(gè)ECB，對(duì)其中等待任務(wù)表的初始化用到OS_EventWaitListInit。
2.2.2 OSSemDel：銷(xiāo)毀一個(gè)信號(hào)量：有兩種情況， 第一，只有在沒(méi)有任務(wù)等待該信號(hào)量的時(shí)候才刪除；第二，不管有沒(méi)有任務(wù)等待該信號(hào)量都強(qiáng)制刪除；對(duì)于第一種情況，用OS_DEL_NO_PEND進(jìn)行標(biāo) 識(shí)，這個(gè)時(shí)候，如果確實(shí)沒(méi)有任務(wù)在等待該信號(hào)量，將ECB歸還到ECB緩沖區(qū)，然后返回； 如果有任務(wù)在等待該信號(hào)量，直接返回錯(cuò)誤標(biāo)識(shí)，以告訴調(diào)用者刪除失敗。 對(duì)于第二種情況，用OS_DEL_ALWAYS進(jìn)行標(biāo)識(shí)，首先用OS_EventTaskRdy將等待任務(wù)表中的所有任務(wù)都移走，然后將該ECB歸還到 ECB緩沖區(qū)。這個(gè)時(shí)候要做判斷如果剛剛有任務(wù)在等待該信號(hào)量（這個(gè)判斷在移走之前已經(jīng)做好），就必須重新調(diào)度：OS_Sched！所以，如果當(dāng)前任務(wù)不是優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)，那么這個(gè)函數(shù)將會(huì)被掛起，呵呵。
2.2.3 OSSemPend：該函數(shù)可能會(huì)引起當(dāng)前任務(wù)被掛起：首先判斷該信號(hào)量是否可用，也就是ECB的OSEventCnt是否不為0，如果可用的話(huà)更新 ECB然后返回，任務(wù)繼續(xù)執(zhí)行；如果不可用，那么就更新當(dāng)前任務(wù)的TCB，然后用OS_EventTaskWait掛起任務(wù)，然后重新調(diào)度。這時(shí)，該函數(shù) 將可能被掛起，直到當(dāng)前任務(wù)獲得該信號(hào)量從而恢復(fù)執(zhí)行。然后該函數(shù)判斷當(dāng)前任務(wù)繼續(xù)執(zhí)行的原因，如果是超時(shí)的話(huà)，調(diào)用OS_EventTO，如果是得到信 號(hào)量而返回的話(huà)，更新當(dāng)前TCB，然后返回。另外，這也就是OS_EventTO不更新就緒表的原因——本身已經(jīng)在運(yùn)行了呀，呵呵。
2.2.4 OSSemPost：該函數(shù)釋放該信號(hào)量，從而可以使正在等待該信號(hào)量的任務(wù)恢復(fù)執(zhí)行： 首先判斷等待任務(wù)表中是否有任務(wù)正在等待該信號(hào)量，如果有的話(huà)就通過(guò)OS_EventTaskRdy使等待任務(wù)表中優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)不再等待該信號(hào)量（具 體的操作如上面所述）。接下來(lái)（不管有沒(méi)有任務(wù)正在等待該信號(hào)量）就更新ECB，其實(shí)就是將其中的變量OSEventCnt加1。
前面對(duì)信號(hào)量 做了一個(gè)簡(jiǎn)單的總結(jié)，下面對(duì)互斥體，郵箱和隊(duì)列以及事件組做一個(gè)總結(jié)，由于事件組沒(méi)有用到ECB，而其他的都有用到ECB，所以最后總結(jié)事件組，也就是 說(shuō)，除了事件組會(huì)從一個(gè)作者專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)緩沖區(qū)申請(qǐng)用到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其他的都會(huì)從ECB緩沖區(qū)中申請(qǐng)ECB。
3. 互斥體的實(shí)現(xiàn)
從其名字，mutual exclusion semaphore，可以看出來(lái)，其實(shí)互斥體屬于信號(hào)量的一種，其實(shí)它是一個(gè)二值信號(hào)量，之所以把它單獨(dú)拿出來(lái)設(shè)計(jì)，主要是為了解決任務(wù)優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)的問(wèn)題 ——當(dāng)該互斥體被一個(gè)任務(wù)占用的時(shí)候，如果有更高的優(yōu)先級(jí)任務(wù)等待該互斥體，那么將占用該互斥體的任務(wù)的優(yōu)先級(jí)提升到預(yù)先設(shè)定的那個(gè)比較高的優(yōu)先級(jí)，從而 能改善優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)的問(wèn)題，但是不能完全去掉，呵呵。
3.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)：
和信號(hào)量一樣，互斥體只用到ECB這一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)， 不同的是，由于它主要被設(shè)計(jì)用來(lái)解決優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)的問(wèn)題，每一個(gè)互斥體都會(huì)一個(gè)實(shí)現(xiàn)設(shè)定的優(yōu)先級(jí)聯(lián)系起來(lái)，這個(gè)優(yōu)先級(jí)應(yīng)該盡量比較高，這樣，擁有這個(gè)互斥體 的任務(wù)將會(huì)先被處理，從而改善優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)的問(wèn)題。ECB中，OSEventType用來(lái)標(biāo)識(shí)該事件對(duì)象是個(gè)互斥體；OSEventCnt的高8位用來(lái)存放 與該互斥體關(guān)聯(lián)的優(yōu)先級(jí)，而低8位存放擁有該互斥體的任務(wù)優(yōu)先級(jí)；OSEventPtr存放擁有該互斥體的任務(wù)的TCB指針；剩下的等待任務(wù)表和信號(hào)量一 樣，沒(méi)任何區(qū)別。
3.2 核心函數(shù)和信號(hào)量一樣有四個(gè)，但是由于每個(gè)互斥體都與一個(gè)任務(wù)優(yōu)先級(jí)聯(lián)系起來(lái)，實(shí)現(xiàn)有一些復(fù)雜：
3.2.1 OSMutexCreate：創(chuàng)建一個(gè)互斥體：首先判斷該優(yōu)先級(jí)有沒(méi)有被任務(wù)占用，如果有的話(huà)，創(chuàng)建失??；然后從ECB緩沖區(qū)中取一個(gè)ECB； 最后初始化得到的ECB，值得注意的是，ECB的變量OSEventCnt的高8位用來(lái)存放關(guān)聯(lián)的優(yōu)先級(jí)，當(dāng)然，等待任務(wù)表還是用 OS_EventWaitListInit來(lái)初始化。
3.2.2 OSMutexDel： 刪除一個(gè)互斥體：其實(shí)現(xiàn)與信號(hào)量基本一樣，唯一的不用還是由于其關(guān)聯(lián)了一個(gè)任務(wù)優(yōu)先級(jí)，刪除的時(shí)候應(yīng)該將優(yōu)先級(jí)重新標(biāo)識(shí)為可用。
3.2.3 OSMutexPend：等待一個(gè)互斥體：首先判斷是否該互斥體可用，如果可用的的話(huà)就用當(dāng)前任務(wù)的優(yōu)先級(jí)和TCB更新ECB，表明該互斥體已經(jīng)被當(dāng)前任務(wù)占用，直接返回，這種情況最簡(jiǎn)單； 如果互斥體已經(jīng)被其他任務(wù)占用：首先判斷占用該互斥體的任務(wù)的優(yōu)先級(jí)是不是比當(dāng)前任務(wù)的優(yōu)先級(jí)低，如果是的話(huà)就要做提升占用該互斥體任務(wù)優(yōu)先級(jí)的操作，這也就是互斥體的主要用途——更新就緒任務(wù)表，更新該任務(wù)TCB，更新任務(wù)優(yōu)先級(jí)標(biāo)識(shí)表OSTCBPrioTbl。剩下的處理與信號(hào)量的OSSemPend的處理完全一致：更 新當(dāng)前任務(wù)的TCB，然后用OS_EventTaskWait掛起任務(wù)，然后重新調(diào)度。這時(shí)，該函數(shù)將可能被掛起，直到當(dāng)前任務(wù)獲得該互斥體從而恢復(fù)執(zhí) 行。然后該函數(shù)判斷當(dāng)前任務(wù)繼續(xù)執(zhí)行的原因，如果是超時(shí)的話(huà)，調(diào)用OS_EventTO，如果是得到該互斥體而返回的話(huà)，更新當(dāng)前TCB，然后返回。
3.2.4 OSMutexPost：釋放一個(gè)互斥體，注意，只要占用該互斥體的任務(wù)能夠釋放該互斥體！首先檢查當(dāng)前任務(wù)是否占用該互斥體，如果不是的話(huà)直接返回錯(cuò)誤；然后判斷當(dāng)前的任務(wù)優(yōu)先級(jí)是否被提升過(guò)，如果是的話(huà)，就做恢復(fù)當(dāng)前任務(wù)的優(yōu)先級(jí)——更新就緒任務(wù)表，更新當(dāng)前任務(wù)TCB，更新任務(wù)優(yōu)先級(jí)標(biāo)識(shí)表OSTCBPrioTbl；接下來(lái)，通過(guò)等待任務(wù)表判斷是否有任務(wù)在等待該互斥體，如果有的話(huà)通過(guò)OS_EventTaskRdy其中優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)，然后將該互斥體標(biāo)識(shí)為這個(gè)優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)所占用， 如果沒(méi)有任務(wù)在等待該互斥體，就重置它。
4. 郵箱的實(shí)現(xiàn)
郵箱（mail box）主要用來(lái)從一個(gè)任務(wù)向另外一個(gè)任務(wù)發(fā)送一個(gè)消息，其實(shí)就是一個(gè)指針，因此，與信號(hào)量和互斥提稍有不同，信號(hào)量和互斥體用來(lái)同步對(duì)資源的訪(fǎng)問(wèn)，而這 個(gè)資源在信號(hào)量和互斥體中是沒(méi)有體現(xiàn)的，換句話(huà)說(shuō)，從信號(hào)量和互斥體的ECB中不能看出是在同步哪些資源，而郵箱的話(huà)，這個(gè)資源（也就是消息）被放在 ECB中！總的說(shuō)來(lái)，郵箱的實(shí)現(xiàn)相對(duì)來(lái)說(shuō)很簡(jiǎn)單！
4.1 數(shù)據(jù)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)：
郵箱也只用到ECB，和信號(hào)量以及互斥體不同的是，郵箱沒(méi)有用到OSEventCnt，而是使用OSEventPtr來(lái)存放消息（指針）。其他的和信號(hào)量于互斥體相同。
4.2 核心函數(shù)也是四個(gè)，與信號(hào)量和互斥體一樣：
4.2.1 OSMboxCreate：創(chuàng)建一個(gè)郵箱：實(shí)現(xiàn)很簡(jiǎn)單，首先申請(qǐng)一個(gè)ECB，然后初始化這個(gè)ECB，其中用OS_EventWaitListInit初始化等待任務(wù)表。
4.2.2 OSMboxDel：刪除一個(gè)郵箱：與信號(hào)量中OSSemDel完全相同。
4.2.3 OSMboxPend：等待一個(gè)郵箱消息：首先檢查該郵箱中是否有消息，如果有的話(huà)取出消息，然后返回； 如果郵箱中沒(méi)有消息，那么更新當(dāng)前任務(wù)TCB，并用OS_EventTaskWait掛起當(dāng)前任務(wù)，然后重新調(diào)度：OS_Sched! 這個(gè)時(shí)候當(dāng)前任務(wù)將會(huì)被掛起，直到等待的消息來(lái)臨或者超時(shí)才得意恢復(fù)執(zhí)行，之后，它檢查郵箱中是否有消息，如果有的話(huà)，取走消息，正常返回；如果郵箱中仍 然沒(méi)有消息，那么當(dāng)前任務(wù)恢復(fù)執(zhí)行是因?yàn)槌瑫r(shí)，于是返回超時(shí)錯(cuò)誤！
上一頁(yè) 1 2 下一頁(yè)

關(guān)鍵詞： ucOS-I通訊機(jī)

評(píng)論


相關(guān)推薦

技術(shù)專(zhuān)區(qū)

關(guān)閉