De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

1 Het uC/OS-II RTOS. 2 Embedded systeem 3 Programma voorgrond/achtergrond systeem.

Verwante presentaties


Presentatie over: "1 Het uC/OS-II RTOS. 2 Embedded systeem 3 Programma voorgrond/achtergrond systeem."— Transcript van de presentatie:

1 1 Het uC/OS-II RTOS

2 2 Embedded systeem

3 3 Programma voorgrond/achtergrond systeem

4 4 De meeste toepassingen (in het bijzonder 8-bit systemen) bestaan uit slechts een programma, en daarom geen behoefte aan een "traditionele" besturingssysteem. ROM monitoren vervangen door het besturingssysteem. Operating systeem nodig ? Meer complexe systemen van vandaag vereisen meer complexe besturing en daarom behoefte aan een besturingssysteem van een soort.

5 5 Type operating systemen monolithische kernel microkernel Desktop (windows,linux,…) QNX, minix, symbian OS kleine real-time OS Kernel in de vorm van een API.

6 6 Het microCOS-II operating systeem

7 7 Plaats van het operating systeem

8 8 MicroC/OS-II Kenmerken: portable Deterministisch Multitasking (max. 64 taken) Preemptive ROMable, scalable Prioriteit

9 9 Services : Mailboxes, Queues, Semaphores, fixedsized memory partitions, time-related functions MicroC/OS-II Kenmerken: Interrupt Management: geneste Interrupt Robuust en betrouwbaar Tekortkomingen: Elke taak heeft een unieke prioriteit. Geen priority inherintance

10 10 MicroC/OS-II architectuur

11 11 Taken: Kan 64 taken managen (2 taken voor eigen gebruik) De 4 hoogste en de 4 laagste prioriteiten zijn voor eigen gebruik 56 applicatie taken Hoe lager de waarde van de prioriteit hoe hoger de prioriteit. De taak prioriteit nummer dient ook als de taak identifier

12 12 Non –preemptive taak scheduling

13 13 Preemptive Taak scheduling

14 14 Voorbeeld taken. void taak2(void* pdata) { while(1) print b; } void taak1(void* pdata) { while(1) print a; } int main() { initialiseer; creëer taak1; creëer taak2; start scheduling; }

15 15 Task context switch

16 16 Task context switch

17 17 Datastructuur van de ready-list

18 18 Datastructuur van de ready-list Nadeel: Voordeel: Taken kunnen niet dezelfde prioriteit hebben’ Aantal taken is gelimiteerd. store/load in constante tijd.

19 19 Datastructuur na de initialisatie 2 taken(Stat en Idle) die door het OS gebruikt worden

20 20 Suspended van een taak Bit wordt gecleared Link blijft bestaan

21 21 Running (2)Zoek hoogste prioriteit in groep (3)Zet state op running (1)Zoek hoogste prioriteit groep

22 22 Wanneer een taak wordt gemaakt, wordt er een Task Control Block aangewezen, OS_TCB OS_TCB is een data structuur die wordt gebruikt door UC/OS-II de state van een taak bij te behouden wanneer het preempted wordt Alle OS_TCB staan in het RAM Een OS_TCB wordt geïnitialiseerd wanneer een taak wordt gemaakt Beheer van de taken

23 23 Task context switch

24 24 Task context switch Elke taak heeft een stack waar de bijbehorende informatie wordt opgeslagen. Om ervoor te zorgen dat de taak die gedwongen wordt de CPU op te geven, verder kan gaan zonder verlies van alle vitale informatie of gegevens Doel contex switch

25 25 Task context switch

26 26 Task context switch

27 27 Task context switch voor een taak wisseling return adres Lokale variabele taak 1 Stack pointer return adres CPU registers bij het switchen Taak 2 lokale variabele bij het switchen Taak 2 code adres bij het switchen Taak 2 wordt running is ready Taak 1 is running stack taak 2 stack taak 1

28 28 Return adres Lokale variabele Return adres CPU registers bij het switchen Taak 2 lokale variabele bij het switchen Taak 2 code adres bij het switchen Taak 2 stack Taak 1 stack huidige stackpointer Huidige CPU registers Huidige program counter Stack pointer Taak 1 TCB Stack pointer Taak 1 TCB Task context switch tijdens een taak wisseling

29 29 return adres CPU registers bij het switchen Taak 1 lokale variabele bij het switchen Taak 1 code adres bij het switchen Taak 1 wordt running is ready Loacale variabele taak 2 Stack pointer Return adres Taak 2 running Task context switch na een taak wisseling

30 30 Task context switch Interrupt (hardware of software) van de context switch Push return adres Push FLAGS register ISR (context switch routine) Push alle registers Sla SP op in TCB (task control block) Select de ready taak met de hoogste prioriteit (Scheduler) Restore de SP van de TCB van de geselecteerde taak Pop alle registers iret (return interrupt, pop FLAGS en return adres) Switch to new task

31 31 Memory management

32 32 Dynamic memory allocation kan verkregen worden door gebruik te maken van malloc() en de free() functies Gebruik van malloc() en de free() in een embedded real- time system is gevaarlijk Eventueel kan fragmentation plaatsvinden Execution time van malloc() en free() zijn nondeterministic. Het aanvragen van geheugen. Het uC/OS-II kent geheugen blokken met een vaste grootte toe. Geheugenblokken zijn afkomstig van een partitie die in het geheugen gedeclareerd is. Het alloceren en dealloceren van geheugen gebeurt hierdoor in een continue tijd. Geheugenblokken kunnen verschillende grootte hebben.

33 33 memory partition multiple memory partitions Het aanvragen van geheugen. geheugenblokken

34 34 Het aanvragen van geheugen. Memory Control Block Het uC/OS-II houdt het geheugen bij d.m.v een Memory Control Block (MCB) Elke partitie heeft zijn eigen MCB. Initialisatie wordt gedaan door de functie OS_MemInit() die de gelinkte lijst creeerd.

35 35 Memory control block. typedef struct { void *OSMemAddr; //A void *OSMemFreeList; //B INT32U OSMemBlkSize; //C INT32U OSMemNBlks; //D INT32U OSMemNFree; //E } OS_MEM; A.Is een pointer naar het begin van de geheugenpartitie. B.Is een pointer naar het eerst volgende vrije geheugen ruimte. C.Is de grootte van elke geheugenblok in de partitie. D.Is het totaal aan geheugenblokken per partitie. E.Hoeveel geheugenblokken beschikbaar zijn.

36 36 OS_MEM *CommTxBuf; INT8U CommTxPart[100][32]; void main (void) { INT8U err; OSInit();. CommTxBuf = OSMemCreate(CommTxPart, 100, 32, &err);. OSStart(); } Creëren van een partitie OSMemCreate() Vier argumenten zijn vereist Begin addres van de memory partition. Het aantal blocken dat gealloceerd wordt van de partition. De grootte (in bytes) van elk block. Een pointer naar de variabele die de error code bevat.

37 37 Data structuur na een geslaagde OSMemCreate()

38 38 Aanmaken van taken INT8U OSTaskCreate ( ) { } int8U prio => prioriteit OS_STK *ptos =>pointer naar de top van de stack void *pdata pointer naar de argumenten van de taak void (*task)(void *pd) pointer naar de taak, INT8U prio OS_STK *ptos void *pdata,void (*task)(void *pd),

39 39 Bewerken van taken OSTaskResume() OSTaskDelReq() OSTaskSuspend() OSTaskDel() Quick reference:

40 40 Interproces communicatie message box

41 41 Interproces communicatie message queue

42 42 Message Queue Management

43 43 Een Message Queue als een circulare buffer van pointers

44 #define RIJGROOTTE 5 OS_EVENT *postrijev; void* postrij[RIJGROOTTE]; C code Het creeeren van een message queue. postrijev=OSQCreate(postrij,RIJGROOTTE); OS_EVENT *OSQCreate(void **start, INT8U size);

45 OS_EVENT *postrijev; C code Het schrijven in een message queue. typedef struct { char c; int i; }dubbel; INT8U OSQPost(OS_EVENT *pevent, void *msg); rt=OSQPost(postrijev,&boodschap); if(rt==OS_NO_ERR) INT8U rt; dubbel boodschap={1,’i’}

46 OS_EVENT *postrijev; C code Het lezen uit een message queue. void *OSQPend(OS_EVENT *pevent, INT16U timeout, INT8U *err); typedef struct { char c; int i; }dubbel; p_ontv= OSQPend( ); dubbel *p_ontv INT8U fout; p_ontv=(dubbel*)OSQPend(postrijev,0,&fout);

47 47 Porting uC/OS-II

48 48 Een processor kan uC / OS-II draaien, indien aan de volgende eisen voldaan wordt Er moet een C compiler voor de microcontroller zijn. Interrupts moeten in C gedisabled en ge-enabled kunnen worden. De processor moet interrupt ondersteunen en ondersteunt intervallen tussen de 10 en de 100 Hz. De processor moet instructies hebben voor het laden en opslaan van de stack pointer en andere CPU-registers, hetzij op de stack of in het geheugen.

49 49 Setting the value of 2 #define constants (OS_CPU.H) Declaring 11 data types (OS_CPU.H) Declaring 2 #define macros (OS_CPU.H) Writing 10 simple functions in C (OS_CPU_C.C) Writing 4 assembly language functions (OS_CPU_A.ASM)

50 50

51 51 #ifdef OS_CPU_GLOBALS #define OS_CPU_EXT #else #define OS_CPU_EXT extern #endif /* ********************************************************************************************************* * DATA TYPES * (Compiler Specific) ********************************************************************************************************* */ typedef unsigned char BOOLEAN; typedef unsigned char INT8U; /* Unsigned 8 bit quantity */ (1) typedef signed char INT8S; /* Signed 8 bit quantity */ typedef unsigned int INT16U; /* Unsigned 16 bit quantity */ typedef signed int INT16S; /* Signed 16 bit quantity */ typedef unsigned long INT32U; /* Unsigned 32 bit quantity */ typedef signed long INT32S; /* Signed 32 bit quantity */ typedef float FP32; /* Single precision floating point */ (2) typedef double FP64; /* Double precision floating point */ typedef unsigned int OS_STK; /* Each stack entry is 16-bit wide */ /* ********************************************************************************************************* * Processor Specifics ********************************************************************************************************* */ #define OS_ENTER_CRITICAL() ??? /* Disable interrupts */ (3) #define OS_EXIT_CRITICAL() ??? /* Enable interrupts */ #define OS_STK_GROWTH 1 /* Define stack growth: 1 = Down, 0 = Up */ (4) 1 #define #define OS_TASK_SW() ??? (5) OS_CPU.H

52 52 OS_Enter_Critical() and OS_Exit_Critical() Macros voor enable en disable interrupt Os_Enter_Critcal(); //uC/OS-II kritische code sectie Os_Exit_Critcal(); #define Os_Enter_Critcal() \ asm(“ PUSH PSW”); \ asm(“DI”); #define Os_Exit_Critcal() DI asm(“ POP PSW”); \ asm(“EI”); #define Os_Enter_Critcal() DI #define Os_Exit_Critcal() SEI

53 53 Voor een uC/OS-II port zullen een aantal eenvoudige C functies moeten worden herschreven OSTaskStkInit() Deze functie wordt aangeroepen door o.a. OSTaskCreate() om de stack van een taak te initialiseren. OS_STK *OSTaskStkInit() (void (*task)(void *pd),void *pdata, OS_STK *ptos, INIT16U opt); { 1.simulate call to function with an argument(i.e. pdata); 2.Simulate ISR vector; 3.Setup stack frame to contain desired initial values of all registers; 4.Return new top-of-stack pointer to caller; } void MyTask (void *pdata) { /* Do something with argument pdata’ */ for (;;) { /* Task code */ }

54 54 OSTaskStkInit() OS_STK *OSTaskStkInit() (void (*task)(void *pd), void *pdata, OS_STK *ptos, INIT16U opt); { simulate call to function with an argument (i.e. pdata); Simulate ISR vector; Setup stack frame to contain desired initial values of all registers; Return new top-of-stack pointer to caller; }

55 55 Stackframe geinitialiseerd met pdata.

56 56 Context Switch Om een ready task running te maken moeten alle processor registers van de task’s stack terug gezet worden en een “return from interrupt” terug gezet worden. OS_TASk_SW(): is een macro welke altijd wordt aangeroepen van task-level code. De OS_TASK_SW() moet een interrupt simuleren.Het maakt een software interrupt (in assembler code) en zet de interrupt vector naar de OSCtxSw() (assembler programma) OSIntExit() wordt gebruikt bij een context switch wanneer bij een ISR die een taak met een hogere prioriteit laat uitvoeren.

57 57 Context Switch OS_CPU_A.ASM OSStartHighRdy() OSCtxSw() OSIntCtxSw() OSTickISR() OSStartHighRdy() wordt aangeroepen door OSStart() om de taak met de hoogste prioriteit te laten starten. Voordat OSStart() aangeroepen kan worden moet minimaal 1 taak gecreëerd zijn.

58 58 OSTickISR() uC/OS-II eist een periodieke tijd voor het bijhouden van delays en time-outs Een ”ticker interrupts” moet geenabled worden nadat de multitasking is gestart, dat gebeurd na het aanroepen van OSStart(). Wanneer de ticker interrupt wordt geenabled voor de aanroeping van OSStart(), kan het systeem crashen. void main(void) {. OSInit(); /* Initialize µC/OS-II */. /* Application initialization code... */ /*... Create at least on task by calling OSTaskCreate() */. Enable TICKER interrupts; /* DO NOT DO THIS HERE!!! */. OSStart(); /* Start multitasking */ }

59 59 Pseudocode for tick ISR void OSTickISR(void) { Save processor registers; Call OSIntEnter() or increment OSIntNesting; if (OSIntNexting == 1){ OSTCBCur->OSTCBStkPtr = Stack Pointer; } clear interrupting device; Call OSTimeTick(); Call OSIntExit(); Restore processor registers; Execute a return from interrupt instruction; } Aangeven dat je in een interrupt zit Verantwoordelijk voor de interne timers Save sp in huidige taak


Download ppt "1 Het uC/OS-II RTOS. 2 Embedded systeem 3 Programma voorgrond/achtergrond systeem."

Verwante presentaties


Ads door Google