梅科尔工作室OpenHarmony设备开发培训笔记-第三章学习笔记

第三章 内核开发
OpenHarmony内核开发一任务管理
任务的相关概念
基本概念
1、从系统的角度看，任务是竞净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、Lit0S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
            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。


    任务的调度机制
        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。
        运行态一→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。
        就绪态一阻塞态：任务也有可能在就绪态时被阻塞（挂起）。
        运行态一→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。
        运行态一→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。
        阻塞态一→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。

    如何创建和删除任务
        创建任务接口详解：
        osThreadNew(osThreadFunc_t func,void argument,const osThreadAttr_t attr)


OpenHarmony内核开发一定时器管理
    定时器的相关概念
        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Tck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：
            ·静态裁剪：能通过宏关闭软件定时器功能。
            ·软件定时器创建。
            软件定时器启动。
            软件定时器停止。
            软件定时器删除。
            ·软件定时器剩余Tick数获取。


    定时器的运作机制
        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侧，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侧。

    如何启动和关闭定时器
        实现软件定时器创建
            创建定时器：osTimerNew(osTimerFunc_t func,osTimerType_t type,void*argument,const osTimerAttr_.t*attr);
            启动定时器：osTimerStart(osTimerld t timer id,uint32 t ticks)i
            停止定时器：osTimerStop(osTimerld_t timer_id)i
            删除定时器：osTimerDelete(osTimerld_t timer_id)i

        软件定时器扩展实验


OpenHarmonyl内核开发一信号量
    信号量基本概念
        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。


    信号量运作机制
        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。

    实现信号量功能
        创建互斥锁：osSemaphoreNew(uint32tmax_count,uint32_t initial_count,,const osSemaphoreAttr_t*attr);
        获取互斥锁：osSemaphoreAcquire(osSemaphoreld_t semaphore_id,uint32_t timeout);
        释放互斥锁：osSemaphoreRelease(osSemaphoreld_t semaphore_id);
        删除互斥锁：osMutexDelete(osMutexld_t mutex_id);

    信号量扩展实验

时间管理
互斥锁
消息列队