[问答]

关于RTOS编写要解决哪些核心问题呢

问答对人有帮助，内容完整，我也想知道答案 0 Systick的作用有哪些？关于RTOS编写要解决哪些核心问题呢？ 0
2021-11-29 06:52:00　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × heks 该类别下有 50 个回答。邀请回答 hgimtk 该类别下有 44 个回答。邀请回答新星之火12138 该类别下有 42 个回答。邀请回答 wang21cj 该类别下有 41 个回答。邀请回答 chm5 该类别下有 40 个回答。邀请回答 hjfjsdgfjdsf 该类别下有 37 个回答。邀请回答 fdjslkjd 该类别下有 35 个回答。邀请回答 uvysdfydad 该类别下有 35 个回答。邀请回答 werywer 该类别下有 35 个回答。邀请回答 h1654155957.9520 该类别下有 35 个回答。邀请回答 jenny042 该类别下有 34 个回答。邀请回答 dfzvzs 该类别下有 34 个回答。邀请回答维生素B2 该类别下有 34 个回答。邀请回答凤毛麟角该类别下有 34 个回答。邀请回答刘洋该类别下有 33 个回答。邀请回答 meihuacg 该类别下有 33 个回答。邀请回答 hfgdzc 该类别下有 33 个回答。邀请回答 ggfvxv 该类别下有 33 个回答。邀请回答 kpj3026 该类别下有 32 个回答。邀请回答江左盟该类别下有 32 个回答。邀请回答举报凌晨3点睡相关推荐 • RTOS是什么？RTOS有哪些基本特性呢 1492 • 核心协议栈Core Stack 和应用Profile部分，Profile部分是不是就是基于TI-RTOS系统的？ 1202 • 能否提供一个关于如何使用RTOS配置TouchGFX的示例 247 • 请问核心协议栈Core Stack和应用Profile部分，Profile部分是不是就是基于TI-RTOS系统的？ 1465 • 该如何选择RTOS？如何去使用RTOS呢？ 1546 • RTOS操作系统是由哪些部分组成的 1844 • 实时操作系统RTOS有什么要点？ 1793 • 我可以在M0上运行RTOS，在M4上运行linux/android环境吗？ 2844 • 如何让CMSIS RTOS V1在应用程序中与CMSIS RTOS V2集成呢？ 326 • 新手怎样开始学RTOS呢 769 1个回答

答案对人有帮助，有参考价值 0 回顾： Q3：关于RTOS编写，要解决哪些核心问题 A3： a. 系统心跳：SysTick初始化 b. SysTick和PendSV的优先级设置 c. 任务控制块TCB结构与堆栈初始化 d. 上下文切换：PendSV_Handler函数 e. 系统延时函数（阻塞，调度） f. 任务调度：SysTick_Handler函数理清问题关键所在后，开始动手。首先，最基本的功能要先保证，如SysTick初始化，任务堆栈初始化，上下文切换；然后，开始时步子不能迈太大，我当时就差点裂开了。开始时只想着时间片轮转调度，选择了循环队列来管理列表，结果发现延时列表不能适用，它需要将延时短的任务先取出；然后又想到用min_heap来实现优先级队列，它好像很适合动态管理数据，结果因为要判断”叶“的位置，需要额外的空间，多次malloc后失败，因为Heap_Size只有0x00000200 = 512字节（搞来搞去，结构体指针数组初始化，非法访问，数据被破坏，，，）。最后直接用一个结构体指针数组+任务状态来管理了。先搞出来，然后才能谈其它数据结构，优化调度算法。上面说的有几个问题：（当时刚接触操作系统和数据结构不久，望体谅） 1、512字节应该是可以实现小顶堆的，在数组式堆中辅助长度可以判断左右孩子是否存在(leftchild = 2i + 1) < len；没有孩子节点或父节点优先权最小时，下沉结束；（只有动态分配的TCB才占用heap，一个任务控制块32字节，理论上可创建管理16个任务） 2、Heap_size可以在startup_stm32f10x_md.s中设置，注意几个地方：芯片具体Flash容量，Target中的IROM1的size，和代码实际使用的内存大小（Project.map）。 1、SysTick ①SysTick的作用：通过SysTick异常周期性地切入系统，进行任务调度。（SysTick 的最大使命，就是定期地产生异常请求，作为系统的时基。 OS 需要这种“滴答” 来推动任务和时间的管理。—— CM3权威指南） ②关于SysTick，我们需要知道什么?* 所有Cortex-M3芯片内部都包含了SysTick定时器（简化了在CM3器件间的软件移植工作），该定时器的时钟源可以是内部时钟，或者是外部时钟。 SysTick定时器是一个24位的倒计数定时器，当计数到0时，将从RELOAD寄存器中自动重载定时器初值，开始新的一轮计数。STM32的延时一般就是通过内部的SysTick来实现的。 STM32基础例程中有关SysTick定时器的初始化设置，可以在delay.c文件（源自正点原子FreeRTOS例程）中查看。delay_init()中也有关于SysTick时钟源的说明：SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK); 由此可知，SysTick的时钟源是HCLK。 HCLK ：AHB总线时钟，由系统时钟SYSCLK分频得到，一般不分频，等于系统时钟（72MHZ），HCLK是高速外设时钟，是给外部设备的，比如内存，flash，DMA。 SysTick控制及状态寄存器：初始化代码： void SysTick_Init(void) { char Systick_priority = (char )0xe000ed23; //Systick中断优先级寄存器 Systick_priority = 0x00; //设置SysTick中断优先级最高 SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK);//选择外部时钟 HCLK SysTick->LOAD = ( SystemCoreClock / configTICK_RATE_HZ) - 1UL; //定时周期1ms SysTick->VAL = 0; //Systick定时器计数器清0 //SysTick->CTRL: bit0-定时器使能 bit1-中断使能 bit2-时钟源选择(=1系统主频，=0系统主频/8) SysTick->CTRL = 0x7; //选择外部时钟，允许中断，开启定时器 } 敲重点： ①SysTick->CTRL: bit0-定时器使能 bit1-中断使能 bit2-时钟源选择(=1系统主频，=0系统主频/8)； ②重装载值计算原理：系统时钟频率为72MHz，1秒钟计数72M次；现SysyTick时钟为72M，但只计数72M/1000次（计数范围：72M/1000-1 ~ 0），可得1ms(1/1000秒)重装载一次。 2、PendSV ①PendSV作用：任务切换时保存上下文（将一些寄存器和变量的值保存到任务堆栈，或将任务堆栈出栈，恢复过去任务的运行环境) 将任务堆栈出栈,就是将要运行的任务的堆栈的栈顶赋给sp，只有知道了sp我们才能找到对应的任务堆栈，才能找到堆栈保存任务信息；恢复任务过去的运行环境（如通过恢复PC的值，我们可以知道上一次这个任务运行到哪了) ②悬起PendSV的方法是：手工往NVIC的PendSV悬起寄存器中写1。 int NVIC_INT_CTRL= (int )0xE000ED04; //中断控制寄存器地址 void SetPendSV(void)//挂起PendSV { NVIC_INT_CTRL=0x10000000;//1<<28 } ③PendSV的中断优先级 void PendSVPriority_Init(void) { char* NVIC_SYSPRI14= (char )0xE000ED22; //PendSV优先级寄存器地址 NVIC_SYSPRI14=0xFF; //设置PendSV中断优先级最低 } 3、TCB与任务堆栈 ######task.h文件###### typedef enum { eTask_Running = 0, eTask_Ready, eTask_Suspended, eTask_Blocked, eTask_Deleted, }eTaskSta; #define OS_MAX_TASK 8 //最大任务数量 typedef struct _TaskControlBlock { stk32 StkPtr; char name[16]; int state; //任务状态 int prio; int DlyTim; //任务阻塞时间 }TCB,pTCB; ######task.c文件###### pTCB TASK_LIST[OS_MAX_TASK]; int created_task_num = 0;//全局变量 //任务堆栈初始化 //入栈顺序：栈顶->栈尾 xPSR,PC,LR,R12,R3-R0,R4-R11共16个(SP(R13)保存在TCB首个成员变量中)。 stk32* task_stk_init(void* func, stk32 TopOfStack) { stk32 stk; stk = TopOfStack; (stk) = (u32)0x01000000L;//xPSR 程序状态寄存器，xPSR T位(第24位)必须置1,否则第一次执行任务时进入Fault中断 (--stk) = (u32)func; //PC 初使化时指向任务函数首地址（任务切换时，可能指向任务函数中间某地址） (--stk) = (u32)0xFFFFFFFEL;//LR 保存着各种跳转的返回连接地址,初使化为最低4位为E，是一个非法值，主要目的是不让使用R14，即任务是不能返回的 stk-=13; return stk; } void create_new_task( void func, char name[], int prio, stk32 TopOfStack, pTCB tcb) { int name_len = strlen(name); irq_disable(); if(created_task_num == OS_MAX_TASK) { printf("Create Task Failrn"); } if(tcb) { tcb = (pTCB)malloc(sizeof(TCB)); if(tcb) { (tcb)->StkPtr = task_stk_init(func,TopOfStack); memcpy((tcb)->name,name,sizeof(char)name_len); (tcb)->state = eTask_Ready; (tcb)->prio = prio; (tcb)->DlyTim = 0; TASK_LIST[created_task_num] = tcb; created_task_num++; } } irq_enable(); } //数字越大，任务优先权越高 extern pTCB pTCB_IDLE; pTCB GetHighRdyTask(void) { int i = 0; pTCB pTtmp ,pTrdy = pTCB_IDLE; for(i = 0; i < created_task_num; i++) { if(TASK_LIST->state == eTask_Ready) { pTtmp = TASK_LIST; if(pTtmp->prio > pTrdy->prio) pTrdy = pTtmp; } } return pTrdy; 敲重点： ①“stk32 StkPtr;”必须放在任务控制块的首位； ②入栈顺序与PendSV保存和恢复现场过程有关 ③没有另外维护就绪、延时列表，只用了一个结构体指针数组，根据任务的状态来管理任务调度 4、上下文切换：PendSV_Handler函数 IMPORT pTCB_Cur IMPORT pTCB_Rdy EXPORT PendSV_Handler EXPORT SP_INIT PRESERVE8 ;//字节对齐关键词,指定当前文件八字节对齐。 AREA \|.text\|, CODE, READONLY ;//定义一个代码段或数据段。 THUMB ;//指定以下指令都是THUMB指令集(ARM汇编有多种指令集) SP_INIT ;初始化PSP指针 CPSID I ;//关闭全局中断 LDR R4,=0x0 ;//R4装载立即数0(不直接给PSP赋值0而是经进R寄存器作为媒介是因为PSP只能和R寄存器打交道) MSR PSP, R4 ;//PSP(process stack pointer)程序堆栈指针赋值0。PSP属用户级(特级权下为MSP)，双堆栈结构。 CPSIE I ;//打开全局中断(此时若没有其他中断在响应，则立即进入PendSV中断函数) BX LR ;/****************PendSV_Handler*********/ PendSV_Handler CPSID I ; OS_ENTER_CRITICAL(); MRS R0, PSP ; R0 = PSP; CBZ R0, PendSV_Handler_NoSave ; if(R0 == 0) goto PendSV_Handler_NoSave; SUB R0, R0, #0x20 ; R0 = R0 - 0x20; ; easy method STM R0, {R4-R11} LDR R1, =pTCB_Cur ; R1 = OSTCBCur; LDR R1, [R1] ; R1 = R1;(R1 = OSTCBCur->OSTCBStkPtr) STR R0, [R1] ; R1 = R0;((OSTCBCur->OSTCBStkPrt) = R0) PendSV_Handler_NoSave ;每次都会进去（因为PendSV_Handler_NoSave不是函数，而是中间的一个标签，用于跳转） ;实质就是pTCB_Cur = pTCB_Rdy ;每次运行PendSV_Handler，都会使pTCB_Cur指向pTCB_Rdy，所以调度时只需从任务数组中获取pTCB_Rdy LDR R0, =pTCB_Cur ; R0 = OSTCBCur; LDR R1, =pTCB_Rdy ; R1 = OSTCBNext; LDR R2, [R1] ; R2 = OSTCBNext->OSTCBStkPtr; STR R2, [R0] ; R0 = R2;(OSTCBCur->OSTCBStkPtr = OSTCBNext->OSTCBStkPtr) LDR R0, [R2] ; R0 = R2;(R0 = OSTCBNext->OSTCBStkPtr) LDM R0, {R4-R11} ADD R0, R0, #0x20 MSR PSP, R0 ; PSP = R0;(PSP = OSTCBNext->OSTCBStkPtr) ORR LR, LR, #0x04 ; LR = LR \| 0x04; CPSIE I ; OS_EXIT_CRITICAL(); BX LR ; return; ; Enable interrupts at processor level align 4 ;//内存对齐指令(编译器提供的)，以4个字节(32位)对齐 end ;//伪指令,放在程序行的最后,告诉编译器编译程序到此结束 kernel.asm汇编代码可以不用自己实现，但要理解它的流程与作用；这里有几个要注意的点： ①PendSV_Handler在kernel.asm中定义了，需要注释掉原来的函数（在stm32f10x_it.h） ②PendSV_Handler_NoSave不是函数，而是中间的一个标签，用于跳转 ③每次运行PendSV_Handler，都会使pTCB_Cur指向pTCB_Rdy，所以调度中只需操作pTCB_Rdy ④SP_INIT是PSP指针初始化函数，用汇编写的，在其它地方被调用 5、OS_Start与系统延时函数（阻塞，调度） void OS_Start(void) { PendSVPriority_Init(); SysTick_Init(); pTCB_Rdy = GetHighRdyTask(); pTCB_Rdy->state = eTask_Running; SP_INIT(); SetPendSV(); while(1);//等待调度 } //任务创建举例： create_new_task(Print_Task,"Print_Task",1,&STK_PRINT_TASK[STK_SIZE-1],&pT2); void Print_Task(void) { while(1) { printf("print taskrn"); OSDelayTicks(1000); } } void OSDelayTicks(int ticks) { pTCB_Cur->state = eTask_Blocked; pTCB_Cur->DlyTim = ticks-1; OS_Schedule(); while(pTCB_Cur->DlyTim != 0);//不能是while(1)，否则下次任务解阻塞后，继续运行while(1); } 6、任务调度：SysTick_Handler函数 void OS_Schedule(void) { pTCB pT = GetHighRdyTask(); //检测是否需要任务切换，如果需要则挂起PendSV中断 if(pT != pTCB_Cur) { if(pTCB_Cur->state == eTask_Running) pTCB_Cur->state = eTask_Ready; pTCB_Rdy = pT; pTCB_Rdy->state = eTask_Running; SetPendSV(); } } void SysTick_Handler(void) { int i = 0; os_cpu_interrupt_disable(); if(GetTaskNum(eTask_Blocked) != 0)//延时任务列表中是否有阻塞任务 { for(i = 0; i < created_task_num; i++) { if(TASK_LIST->state == eTask_Blocked) { if(TASK_LIST->DlyTim == 0)//延时时间到了，解除阻塞 { TASK_LIST->state = eTask_Ready; } else TASK_LIST->DlyTim--; } } } if(GetTaskNum(eTask_Ready) != 0) OS_Schedule(); os_cpu_interrupt_enable(); } 结束：这个是去年5月份做的一个小项目，后面去学Linux系统编程了，也就没有再去花时间和精力将其继续扩展完善。这里将当时的项目过程和笔记分享出来，算是抛转引玉吧。希望能帮助大家对M3内核和RTOS调度有更好的理解。

2021-11-29 15:26:06 评论举报周颖雯