HarmonyOS内核开发—任务管理

基本概念
1、从系统的角度看，任务是竞争系统资源的最小运行单元。任务可以使用或等待CPU、使用内存空间等系统资源，并独
立于其它任务运行。
2、LiteOS的任务模块可以给用户提供多个任务，实现了任务之间的切换和通信，帮助用户管理业务程序流程。这样用户
可以将更多的精力投入到业务功能的实现中。
3、LiteOS中的任务是抢占式调度机制，高优先级的任务可打断低优先级任务，低优先级任务必须在高优先级任务阻塞或
结束后才能得到调度，同时支持时间片轮转调度方式。
4、LiteOS的任务默认有32个优先级(0-31)，最高优先级为0，最低优先级为31.

任务状态
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。

任务相关状态
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。

任务的调度
任务状态迁移说明：
就绪态→运行态：任务创建后进入就绪态，发生任务切换时，就绪列表中最高优先级的任务被执行，从而进入运行态，但
此刻该任务依旧在就绪列表中。
运行态→阻塞态：任务运行因挂起、读信号量等待等，在就绪列表中被删除进入阻塞。
阻塞态→就绪态（阻塞态→运行态）：阻塞的任务被恢复后（任务恢复、延时时间超时、读信号量超时或读到信号量等），
此时被恢复的任务会被加入就绪列表，从而由阻塞态变成就绪态；此时如果被恢复任务的优先级高于正在运行任务的优先
级，则会发生任务切换，将该任务由就绪态变成运行态。
就绪态→阻塞态：任务也有可能在就绪态时被阻塞（挂起）。
运行态→就绪态：有更高优先级任务创建或者恢复后，发生任务切换而进入就绪列表。
运行态→退出态：任务运行结束，内核自动将此任务删除，此时由运行态变为退出态。
阻塞态→退出态：阻塞的任务调用删除接口，任务状态由阻塞态变为退出态。

实现任务管理

实现任务创建

实验结果与扩展实验

扩展实验结果

void threadHi(void)
{
printf("enter threadHi\r\n");
osDelay(1);
printf("threadHi delay done\r\n");
osThreadSuspend(threadHiID);
printf("threadHi osThreadResume success\r\n");
osThreadTerminate(threadHiID);
}
/*****任务二*****/
void threadLo(void)
{
for(int i = 0; i < 10; i++)
{
printf("enter threadLo\r\n");
}
printf("threadHi osThreadSuspend success\r\n");
osThreadResume(threadHiID);
osThreadTerminate(threadLoID);
}
osThreadId_t threadHiID ;
osThreadId_t threadLoID ;
/*****任务创建*****/
static void Thread_example(void)
{
osThreadAttr_t attr;
attr.name = "threadHi";
attr.attr_bits = 0U;
attr.cb_mem = NULL;
attr.cb_size = 0U;
attr.stack_mem = NULL;
attr.stack_size = 1024 * 4;
attr.priority = 25;
threadHiID = osThreadNew((osThreadFunc_t)threadHi, NULL, 
&attr);
if ( threadHiID == NULL)
{
printf("Falied to create threadHi!\n");
}
attr.name = "threadLo";
attr.priority = 24;
threadLoID = osThreadNew((osThreadFunc_t)threadLo, NULL, 
&attr); 
if (threadLoID == NULL)
{
printf("Falied to create threadLo!\n");
}
}
SYS_RUN(Thread_example);

HarmonyOS内核开发—定时器管理

软件定时器基本概念

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。
软件定时器功能上支持：

软件定时器运作机制

软件定时器使用了系统的一个队列和一个任务资源，软件定时器的触发遵循队列规则，先进先出。

定时时间短的定时器总是比定时时间长的靠近队列头，满足优先被触发的准则。
软件定时器以Tick为基本计时单位，当用户创建并启动一个软件定时器时，Huawei LiteOS会根据当前系统Tick时间及用户设置的定时间隔确定该定时器的到期Tick时间，并将该定时器控制结构挂入计时全局链表。

当Tick中断到来时，在Tick中断处理函数中扫描软件定时器的计时全局链表，看是否有定时器超时，若有则将超时的定时器记录下来。

Tick中断处理函数结束后，软件定时器任务（优先级为最高）被唤醒，在该任务中调用之前记录下来的定时器的超时回调函数。

实现软件定时器创建

软件定时器扩展实验

id1 = osTimerNew(Timer1_Callback, osTimerOnce, &exec1, NULL);
if (id1 != NULL)
{
// Hi3861 1U=10ms,100U=1S
timerDelay = 100U;
status = osTimerStart(id1, timerDelay);
if (status != osOK)
{
// Timer could not be started
}
}

status = osTimerStop(id1);
if(status != osOK)
{
printf("stop Timer1 failed\r\n");
}
else
{
printf("stop Timer1 success\r\n");
}
status = osTimerStart(id1, timerDelay);
if (status != osOK)
{
printf("start Timer1 failed\r\n");
} 
osDelay(200U);
status = osTimerDelete(id1);
if(status != osOK)
{
printf("delete Timer1 failed\r\n");
}
else
{
printf("delete Timer1 success\r\n");
}

HarmonyOS内核开发—信号量

信号量的概念

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。

运作原理
1、信号量初始化，为配置的N个信号量申请内存（N值可以由用户自行配置，受内存限制），并把所有的信号量初始化成未使用，并加入到未使用链表中供系统使用。
2、信号量创建，从未使用的信号量链表中获取一个信号量资源，并设定初值。
3、信号量申请，若其计数器值大于0，则直接减1返回成功。否则任务阻塞，等待其它任务释放该信号量，等待的超时时间可设定。当任务被一个信号量阻塞时，将该任务挂到信号量等待任务队列的队尾。
4、信号量释放，若没有任务等待该信号量，则直接将计数器加1返回。否则唤醒该信号量等待任务队列上的第一个任务。
5、信号量删除，将正在使用的信号量置为未使用信号量，并挂回到未使用链表。
6、信号量允许多个任务在同一时刻访问同一资源，但会限制同一时刻访问此资源的最大任务数目。访问同一资源的任务数达到该资源的最大数量时，会阻塞其他试图获取该资源的任务，直到有任务释放该信号量。

实现信号量功能

信号量扩展实验

{
osStatus_t status;
while (1)
{
//释放两次sem1信号量，使得Thread_Semaphore2和Thread_Semaphore3能同步执行
status = osSemaphoreRelease(sem1);
if(status != osOK)
{
printf("Thread_Semaphore1 Release Semap failed\n");
}
else
{
printf("Thread_Semaphore1 Release Semap success\n");
}
// //此处若只释放一次信号量，则Thread_Semaphore2和Thread_Semaphore3会交替运行
。
// osSemaphoreRelease(sem1);
osDelay(100);
}
}

void Thread_Semaphore2(void)
{
osStatus_t status;
while (1)
{
//申请sem1信号量
status= osSemaphoreAcquire(sem1, 50U);
if(status != osOK)
{
printf("Thread_Semaphore2 get Semap failed\n");
}
else
{
printf("Thread_Semaphore2 get Semap success\n");
}
}
}

void Thread_Semaphore3(void)
{
osStatus_t status;
while (1)
{
//申请sem1信号量
status = osSemaphoreAcquire(sem1, osWaitForever);
if(status != osOK)
{
printf("Thread_Semaphore3 get Semap failed\n");
}
else
{
printf("Thread_Semaphore3 get Semap success\n");
}
osDelay(1);
}
}