
小熊派学习(四)-内核开发
梅科尔工作室-欢
1.任务管理
任务相关概念:
任务状态通常分为以下四种:
就绪(Ready):该任务在就绪列表中,只等待CPU。
运行(Running):该任务正在执行。
阻塞(Blocked):该任务不在就绪列表中。包含任务被挂起、任务被延时、任务正在等待信号量、读写队列或者等待读
写事件等。
退出态(Dead):该任务运行结束,等待系统回收资源。
任务ID:在任务创建时通过参数返回给用户,作为任务的一个非常重要的标识。
任务优先级:优先级表示任务执行的优先顺序。
任务入口函数:每个新任务得到调度后将执行的函数。
任务控制块TCB:每一个任务都含有一个任务控制块(TCB)。TCB包含了任务上下文栈指针(stack pointer)、任务状态、任务优先级、任务ID、任务名、任务栈大小等信息。TCB可以反映出每个任务运行情况。
任务栈:每一个任务都拥有一个独立的栈空间,我们称为任务栈。
任务上下文:任务在运行过程中使用到的一些资源,如寄存器等,我们称为任务上下文。LiteOS在任务挂起的时候会将本任务的任务上下文信息,保存在自己的任务栈里面,以便任务恢复后,从栈空间中恢复挂起时的上下文信息,从而继续执行被挂起时被打断的代码。
任务切换:任务切换包含获取就绪列表中最高优先级任务、切出任务上下文保存、切入任务上下文恢复等动作。
2.软件定时器
软件定时器,是基于系统Tick时钟中断且由软件来模拟的定时器,当经过设定的Tick时钟计数值后会触发用户定义的回调函数。定时精度与系统Tick时钟的周期有关。
硬件定时器受硬件的限制,数量上不足以满足用户的实际需求,因此为了满足用户需求,提供更
多的定时器,LiteOS操作系统提供软件定时器功能。
软件定时器扩展了定时器的数量,允许创建更多的定时业务。
3.信号量
1、信号量(Semaphore)是一种实现任务间通信的机制,实现任务之间同步或临界资源的互斥访问。常用于协助一组相
互竞争的任务来访问临界资源。
2、在多任务系统中,各任务之间需要同步或互斥实现临界资源的保护,信号量功能可以为用户提供这方面的支持。
3、通常一个信号量的计数值用于对应有效的资源数,表示剩下的可被占用的互斥资源数。其值的含义分两种情况:
1)0,表示没有积累下来的Post信号量操作,且有可能有在此信号量上阻塞的任务。
2)正值,表示有一个或多个Post信号量操作。
4、以同步为目的的信号量和以互斥为目的的信号量在使用有如下不同:
1)用作互斥时,信号量创建后记数是满的,在需要使用临界资源时,先取信号量,使其变空,这样其他任务需要使用
临界资源时就会因为无法取到信号量而阻塞,从而保证了临界资源的安全。
2)用作同步时,信号量在创建后被置为空,任务1取信号量而阻塞,任务2在某种条件发生后,释放信号量,于是任务1得以进入READY或RUNNING态,从而达到了两个任务间的同步。
4.事件管理
5.互斥锁
互斥锁的概念:
1、互斥锁又称互斥型信号量,是一种特殊的二值性信号量,用于实现对共享资源的独占式处理。
2、任意时刻互斥锁的状态只有两种:开锁或闭锁。
3、当有任务持有时,互斥锁处于闭锁状态,这个任务获得该互斥锁的所有权。
4、当该任务释放时,该互斥锁被开锁,任务失去该互斥锁的所有权。
5、当一个任务持有互斥锁时,其他任务将不能再对该互斥锁进行开锁或持有。
6、多任务环境下往往存在多个任务竞争同一共享资源的应用场景,互斥锁可被用于对共享资源的保护从而实现独占式访问。
另外,互斥锁可以解决信号量存在的优先级翻转问题。
6.消息队列
消息队列,是一种常用于任务间通信的数据结构,实现了接收来自任务或中断的不固定长度的消息,并根据不同的接口选择传递消息是否存放在自己空间。任务能够从队列里面读取消息,当队列中的消息是空时,挂起读取任务;当队列中有新消息时,挂起的读取任务被唤醒并处理新消息。用户在处理业务时,消息队列提供了异步处理机制,允许将一个消息放入队列,但并不立即处理它,同时队列还能起到缓冲消息作用。
LiteOS中使用队列数据结构实现任务异步通信工作,具有如下特性:
⚫ 消息以先进先出方式排队,支持异步读写工作方式。
⚫ 读队列和写队列都支持超时机制。
⚫ 发送消息类型由通信双方约定,可以允许不同长度(不超过队列节点最大值)消息。
⚫ 一个任务能够从任意一个消息队列接收和发送消息。
⚫ 多个任务能够从同一个消息队列接收和发送消息。
⚫ 当队列使用结束后,如果是动态申请的内存,需要通过释放内存函数回收。
