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华为鸿蒙设备2.0设备开发教程内核开发。上

Harmonyos内核开发:任务管理器(上)

本节主要内容

任务的相关概念

任务的调度机制

如何创建和删除任务

讲解顺序如下:

任务管理简介

任务相关概念

任务的调度机制

实现任务的管理实验结果与扩展实验

任务管理简介:

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。

任务相关概念:           

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。

任务的调动机制:(必须了解)

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:

cmsis_os2的API任务接口简介:

创建任务: osThreadNew(osThreadFunc_t func,void * argument,const osThreadAttr_t * attr)删除某个任务: osThreadTerminate(osThreadld_t thread_id);

任务挂起: osThreadSuspend(osThreadld_t thread_id)

任务恢复: osThreadResume (osThreadld_t thread_id)

实现任务的创建:

创建任务接口详解:

osThreadNew(osThreadFunc_t func, void * argument, const osThreadAttr_t * attr)

在代码中流程:

烧录编译成功效果。

扩展实验,高优先级事务高于低优先级任务,高优先级任务挂起之后低优先级方可继续运行。最后两个任务删除退出。首先改变上一个代码,进行修改。数字越大优先级越高。

创建变量,并在创建任务时获取任务id

为了使任务二只管可见使用for循环打印十次,任务一会在十次之中进行打印,因为高优先级会在阻塞后马上进行就绪。

烧录编译结果。符合预期。

总结:

了解任务的概念

掌握如何创建任务

掌握如何管理好多个任务的运行,本节课内容时间较长,但多为理解知识,让我们对程序的编译运行原理有更加直观的感受,

Harmonyos内核开发:定时器

主要内容

定时器的相关概念

定时器的运作机制

如何启动和关闭定时器

1.软件定时器基本概念

2.软件定时器运作机制

3.实现软件定时器创建

4.软件定时器扩展实验

软件定时器的基本概念:

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:

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。

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,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:

cmsis_os2的API软件定时器接口简介:

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);

停止定时器: osTimerStop (osTimerld_t timer_id);

删除定时器:osTimerDelete (osTimerld_t timer_id);

代码实操:

代码烧录运行后可达到效果:

扩展实验基于原有代码之上进行修改达到停止删除目的。

总结:1、了解软件定时器的概念2、掌握如何创建并启动定时器3、掌握如何停止和删除定时器,本节课主要在于了解计时器的原理以及所需代码,不仅仅在于了解更在于使用,并且计时器的使用较为广泛,,需要求掌握,本节课干货很多