RTX5. Теоретические основы

Многие аспекты ядра могут настраиваться, и параметры конфигурации упоминаются там, где это применимо.

Запуск системы

Поскольку основная функция main() больше не является потоком, RTX5 не мешает запуску системы до тех пор, пока не будет достигнута основная функция main(). Как только запуск достигнет основной функции main(), рекомендуется выполнить инициализацию аппаратного обеспечения и запустить ядро. Это также отражено в файле шаблона кода пользователя «Основная функция» CMSIS-RTOS2, поставляемом с компонентом RTX5.

Основная функция  main() в вашем приложении должна реализовать как минимум следующие действия:

  1. Инициализация и настройка аппаратных средств включающая периферию, память, пины микроконтроллера, систему тактирования и прерывания.
  2. Обновить систему тактирования ядра используя соотвествующую  CMSIS-Core (Cortex-M) или CMSIS-Core (Cortex-A) функцию.
  3. Инициализировать ядро CMSIS-RTOS используя osKernelInitialize.
  4. Опционально, создать новый поток app_main, который используется как главный поток используя osThreadNew. Альтернативно, потоки можно создавать в  main() напрямую.
  5. Запустите планировщик RTOS используя функци osKernelStart. Эта функция не возвращается в случае успешного выполнения. Любой код приложения написанный после osKernelStart не будет исполнен если osKernelStart не сработает.
Примечание
Прерывания (например SVC) используемые ядром инициализируются в  osKernelInitialize. Если приоритеты или группы NVIC будут изменены приложением после указанной выше последовательности, может потребоваться новый вызов фукнции  osKernelInitialize. Вы можете это наблюдать например получая события osRtxErrorNotify или события вызывающие серьезные ошибки типо HARD FAULT.
Таймер тиков настраивается в функции osKernelStart. Интервал тиков рассчитывается на основе переменной SystemCoreClock.

Scheduler (планировщик)

RTX5 реализует вытесняющий планировщик с минимальной задержкой (низкая латентность). Основные части RTX5 выполняются в режиме обработчика, такие как:

  • SysTick_Handler используется для планирования времени.
  • SVC_Handler используется для планирования на основе блокировки.
  • PendSV_Handler используется для планирования на основе прерываний.

In order to be low-latency with respect to ISR execution those system exceptions are configured to use the lowest priority groups available. The priorities are configured such that no preemption happens between them. Thus no interrupt critical sections (i.e. interrupt locks) are needed to protect the scheduler.

scheduling.png

Планирование потоков и выполнение прерываний

The scheduler combines priority and round-robin based context switches. The example depicted in the image above contains four threads (1, 2, 3, and 4). Threads 1 and 2 share the same priority, thread 3 has a higher one and thread 4 the highest (osThreadAttr_t::priority). As long as threads 3 and 4 are blocked the scheduler switches between thread 1 and 2 on a time-slice basis (round-robin). The time-slice for round-robin scheduling can be configured, see Round-Robin Timeout in System Configuration.

Thread 2 unblocks thread 3 by an arbitrary RTOS-call (executed in SVC handler mode) at time index 2. The scheduler switches to thread 3 immidiately because thread 3 has the highest priority. Thread 4 is still blocked.

At time index 4 an interrupt (ISR) occurs and preempts the SysTick_Handler. RTX does not add any latency to the interrupt service execution. The ISR routine uses an RTOS-call that unblocks thread 4. Instead of switching to thread 4 immediately the PendSV flag is set to defer the context switching. The PendSV_Handler is executed right after the SysTick_Handler returns and the defered context switch to thread 4 is carried out. As soon as highest priority thread 4 blocks again by using a blocking RTOS-call execution is switched back to thread 3 immidiately during time index 5.

At time index 5 thread 3 uses a blocking RTOS-call as well. Thus the scheduler switches back to thread 2 for time index 6. At time index 7 the scheduler uses the round-robin mechanism to switch to thread 1 and so on.

Memory Allocation (выделение памяти)

Объекты RTX5 (поток, мьютекс, семафор, таймер, очередь сообщений, флаги потоков и событий, а также пул памяти) требуют выделения оперативной памяти ОЗУ. Объекты могут быть созданы с помощью вызова osObjectNew() и удалены с помощью вызова osObjectDelete(). Выделенная память объекта должна быть доступна в течение всего жизненного цикла объекта.

RTX5 предлагает три различных способа выделения памяти для объектов:

  • Глобальный пул памяти использует один глобальный пул памяти для всех объектов. Его легко настроить, но может иметь недостаток в фрагментации памяти, когда объекты с разными размерами создаются и уничтожаются.
  • Обьектно-ориентированный пул памяти использует пул памяти фиксированного размера для каждого типа объекта. Метод является детерминированным по времени и позволяет избежать фрагментации памяти.
  • Static Object Memory резервирует память во время компиляции и полностью избегает того, что системе может не хватить памяти. Обычно это требуется для безопасности некоторых критически важных систем.

Можно смешивать все методы выделения памяти в одном приложении.

Global Memory Pool (глобальный пул памяти)

Глобальный пул памяти выделяет все объекты из области памяти. Этот метод выделения памяти является настройкой конфигурации RTX5 по умолчанию.

MemAllocGlob.png

Глобальный пул памяти для всех объектов

Когда пул памяти не обеспечивает достаточную память, создание объекта завершается сбоем, а связанная с ним функция osObjectNew() возвращает NULL.

Включено в  Настройка системы.

Object-specific Memory Pools (обьектно-ориентированный пул памяти)

Объектные пулы памяти позволяют избежать фрагментации памяти с помощью специального управления памятью фиксированного размера для каждого типа объекта. Этот тип пула памяти полностью детерминирован по времени, это означает, что создание и уничтожение объектов всегда имеют одинаковую фиксированную величину времени. Поскольку пул памяти фиксированного размера специфичен для типа объекта, упрощается обработка ситуаций с нехваткой памяти.

MemAllocSpec.png

Один пул памяти для каждого типа объекта

Объектно-ориентированные пулы памяти выборочно активируются для каждого типа объекта, например: мьютекс или поток, используя файл конфигурации RTX:

Когда пул памяти не обеспечивает достаточную память, создание объекта завершается сбоем, а связанная с ним функция osObjectNew() возвращает NULL.

Static Object Memory

В отличии от динамической памяти, статическая память требует выделения памяти во время компиляции.

MemAllocStat.png

Статически выделенная память для всех объектов

In order to allow RTX5 aware debugging, i.e. Component Viewer, to recognize control blocks these needs to be placed in individual memory sections, i.e. using __attribute__((section(...))).

RTX Object Linker Section
Thread .bss.os.thread.cb
Timer .bss.os.timer.cb
Event Flags .bss.os.evflags.cb
Mutex .bss.os.mutex.cb
Semaphore .bss.os.semaphore.cb
Memory Pool .bss.os.mempool.cb
Message Queue .bss.os.msgqueue.cb

В следующем примере кода показано, как создать объект ОС с использованием статической памяти.

Пример кода:

/*—————————————————————————-
* CMSIS-RTOS ‘main’ шаблон функции
*—————————————————————————*/
#include «RTE_Components.h»
#include CMSIS_device_header
#include «cmsis_os2.h«
//include rtx_os.h for types of RTX objects
#include «rtx_os.h«
// Функция потока, заданная в этом примере
void worker(void *arg)
{
while(1)
{
//Работа
osDelay(10000);
}
}
// Определение объектов, статически распределенных для рабочего потока 1
__attribute__((section(«.bss.os.thread.cb»)))
osRtxThread_t worker_thread_tcb_1;
// Reserve two areas for the stacks of worker thread 1
// uint64_t makes sure the memory alignment is 8
uint64_t worker_thread_stk_1[64];
// Define the attributes which are used for thread creation
// Optional const saves RAM memory and includes the values in periodic ROM tests
const osThreadAttr_t worker_attr_1 = {
«wrk1»,
&worker_thread_tcb_1,
sizeof(worker_thread_tcb_1),
&worker_thread_stk_1[0],
sizeof(worker_thread_stk_1),
0
};
// Define ID object for thread
/*—————————————————————————-
* Application main thread
*—————————————————————————*/
void app_main (void *argument) {
uint32_t param = NULL;
// Create an instance of the worker thread with static resources (TCB and stack)
th1 = osThreadNew(worker, &param, &worker_attr_1);
for (;;) {}
}
int main (void) {
// System Initialization
SystemCoreClockUpdate();
// …
osKernelInitialize(); // Initialize CMSIS-RTOS
osThreadNew(app_main, NULL, NULL); // Create application main thread
osKernelStart(); // Start thread execution
for (;;) {}
}

Thread Stack Management (управление стеком потока)

Для процессоров Cortex-M без блока с плавающей точкой контекст потока требует 64 байта в локальном стеке.

Примечание
Для Cortex-M4 / M7 с плавающей точкой контекст потока требует 200 байт в локальном стеке. Для этих устройств пространство стека по умолчанию должно быть увеличено до минимума 300 байтов.

 

 

 

 

Каждый поток имеет отдельный стек, который содержит контекст потока и пространство стека для автоматических переменных и возвращаемые адреса для вложенных функций. Размеры стека для потоков RTX гибко настраивается, как описано в разделе Конфигурация потоков. RTX предлагает настраиваемую проверку переполнения стека и использования стека.

Low-Power Operation (работа с низким энергопотреблением)

Системный поток osRtxIdleThread может использоваться для переключения системы в режим с низким энергопотреблением. Самый простой способ войти в режим с низким энергопотреблением — это выполнение функции __WFE, которая переводит процессор в спящий режим, где он ждет события.

Пример кода:

#include «RTE_Components.h»
#include CMSIS_device_header /* Device definitions */
voidosRtxIdleThread (void) {
/* The idle demon is a system thread, running when no other thread is */
/* ready to run. */
for (;;) {
__WFE(); /* Enter sleep mode */
}
}
Примечание
__WFE() доступен не для каждой реализации Cortex-M. Проверьте доступность в референс мануале.

RTX Kernel Timer Tick

RTX uses the generic OS Tick API to configure and control its periodic Kernel Tick.

To use an alternative timer as the Kernel Tick Timer one simply needs to implement a custom version of the OS Tick API.

Note
The OS Tick implementation provided must asure that the used timer interrupt uses the same (low) priority group as the service interrupts, i.e. interrupts used by RTX must not preempt each other. Refer to the Scheduler section for more details.

Tick-less Low-Power Operation

RTX5 provides extension for tick-less operation which is useful for applications that use extensively low-power modes where the SysTick timer is also disabled. To provide a time-tick in such power-saving modes, a wake-up timer is used to derive timer intervals. The CMSIS-RTOS2 functions osKernelSuspend and osKernelResume control the tick-less operation.

Using this functions allows the RTX5 thread scheduler to stop the periodic kernel tick interrupt. When all active threads are suspended, the system enters power-down and calculates how long it can stay in this power-down mode. In the power-down mode the processor and peripherals can be switched off. Only a wake-up timer must remain powered, because this timer is responsible to wake-up the system after the power-down period expires.

The tick-less operation is controlled from the osRtxIdleThread thread. The wake-up timeout value is set before the system enters the power-down mode. The function osKernelSuspend calculates the wake-up timeout measured in RTX Timer Ticks; this value is used to setup the wake-up timer that runs during the power-down mode of the system.

Once the system resumes operation (either by a wake-up time out or other interrupts) the RTX5 thread scheduler is started with the function osKernelResume. The parameter sleep_time specifies the time (in RTX Timer Ticks) that the system was in power-down mode.

Code Example:

#include «msp.h» // Device header
/*—————————————————————————-
* MSP432 Low-Power Extension Functions
*—————————————————————————*/
static void MSP432_LP_Entry(void) {
/* Enable PCM rude mode, which allows to device to enter LPM3 without waiting for peripherals */
PCM->CTL1 = PCM_CTL1_KEY_VAL | PCM_CTL1_FORCE_LPM_ENTRY;
/* Enable all SRAM bank retentions prior to going to LPM3 */
SYSCTL->SRAM_BANKRET |= SYSCTL_SRAM_BANKRET_BNK7_RET;
__enable_interrupt();
NVIC_EnableIRQ(RTC_C_IRQn);
/* Do not wake up on exit from ISR */
SCB->SCR |= SCB_SCR_SLEEPONEXIT_Msk;
/* Setting the sleep deep bit */
SCB->SCR |= (SCB_SCR_SLEEPDEEP_Msk);
}
static volatile unsigned int tc;
static volatile unsigned int tc_wakeup;
void RTC_C_IRQHandler(void)
{
if (tc++ > tc_wakeup)
{
SCB->SCR &= ~SCB_SCR_SLEEPONEXIT_Msk;
NVIC_DisableIRQ(RTC_C_IRQn);
NVIC_ClearPendingIRQ(RTC_C_IRQn);
return;
}
if (RTC_C->PS0CTL & RTC_C_PS0CTL_RT0PSIFG)
{
RTC_C->CTL0 = RTC_C_KEY_VAL; // Unlock RTC key protected registers
RTC_C->PS0CTL &= ~RTC_C_PS0CTL_RT0PSIFG;
RTC_C->CTL0 = 0;
SCB->SCR |= (SCB_SCR_SLEEPDEEP_Msk);
}
}
uint32_t g_enable_sleep = 0;
voidosRtxIdleThread (void) {
for (;;) {
tc_wakeup = osKernelSuspend();
/* Is there some time to sleep? */
if (tc_wakeup > 0) {
tc = 0;
/* Enter the low power state */
MSP432_LP_Entry();
__WFE();
}
/* Adjust the kernel ticks with the amount of ticks slept */
}
}
Note
__WFE() is not available in every Arm Cortex-M implementation. Check device manuals for availability. The alternative using __WFI() has other issues, please take note of http://www.keil.com/support/docs/3591.htm as well.

RTX5 Header File

Every implementation of the CMSIS-RTOS2 API can bring its own additional features. RTX5 adds a couple of functions for the idle more, for error notifications, and special system timer functions. It also is using macros for control block and memory sizes.

If you require some of the RTX specific functions in your application code, #include the header file rtx_os.h:

/*
* Copyright (c) 2013-2018 ARM Limited. All rights reserved.
*
* SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
*
* Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the License); you may
* not use this file except in compliance with the License.
* You may obtain a copy of the License at
*
* www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
*
* Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
* distributed under the License is distributed on an AS IS BASIS, WITHOUT
* WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
* See the License for the specific language governing permissions and
* limitations under the License.
*
* ——————————————————————————
*
* Project: CMSIS-RTOS RTX
* Title: RTX OS definitions
*
* ——————————————————————————
*/
#ifndef RTX_OS_H_
#define RTX_OS_H_
#include <stdint.h>
#include <stddef.h>
#include «cmsis_os2.h«
#ifdef __cplusplus
extern «C»
{
#endif
/// Kernel Information
#define osRtxVersionAPI 20010002 ///< API version (2.1.2)
#define osRtxVersionKernel 50030000 ///< Kernel version (5.3.0)
#define osRtxKernelId «RTX V5.3.0» ///< Kernel identification string
// ==== Common definitions ====
/// Object Identifier definitions
#define osRtxIdInvalid 0x00U
#define osRtxIdThread 0x01U
#define osRtxIdTimer 0x02U
#define osRtxIdEventFlags 0x03U
#define osRtxIdMutex 0x04U
#define osRtxIdSemaphore 0x05U
#define osRtxIdMemoryPool 0x06U
#define osRtxIdMessage 0x07U
#define osRtxIdMessageQueue 0x08U
/// Object State definitions (except for Threads and Timers)
#define osRtxObjectInactive 0x00U
#define osRtxObjectActive 0x01U
/// Object Flags definitions
#define osRtxFlagSystemObject 0x01U
#define osRtxFlagSystemMemory 0x02U
// ==== Kernel definitions ====
/// Kernel State definitions
#define osRtxKernelInactive ((uint8_t)osKernelInactive)
#define osRtxKernelReady ((uint8_t)osKernelReady)
#define osRtxKernelRunning ((uint8_t)osKernelRunning)
#define osRtxKernelLocked ((uint8_t)osKernelLocked)
#define osRtxKernelSuspended ((uint8_t)osKernelSuspended)
// ==== Thread definitions ====
/// Thread State definitions (extending osThreadState)
#define osRtxThreadStateMask 0x0FU
#define osRtxThreadInactive ((uint8_t)osThreadInactive)
#define osRtxThreadReady ((uint8_t)osThreadReady)
#define osRtxThreadRunning ((uint8_t)osThreadRunning)
#define osRtxThreadBlocked ((uint8_t)osThreadBlocked)
#define osRtxThreadTerminated ((uint8_t)osThreadTerminated)
#define osRtxThreadWaitingDelay ((uint8_t)(osRtxThreadBlocked | 0x10U))
#define osRtxThreadWaitingJoin ((uint8_t)(osRtxThreadBlocked | 0x20U))
#define osRtxThreadWaitingThreadFlags ((uint8_t)(osRtxThreadBlocked | 0x30U))
#define osRtxThreadWaitingEventFlags ((uint8_t)(osRtxThreadBlocked | 0x40U))
#define osRtxThreadWaitingMutex ((uint8_t)(osRtxThreadBlocked | 0x50U))
#define osRtxThreadWaitingSemaphore ((uint8_t)(osRtxThreadBlocked | 0x60U))
#define osRtxThreadWaitingMemoryPool ((uint8_t)(osRtxThreadBlocked | 0x70U))
#define osRtxThreadWaitingMessageGet ((uint8_t)(osRtxThreadBlocked | 0x80U))
#define osRtxThreadWaitingMessagePut ((uint8_t)(osRtxThreadBlocked | 0x90U))
/// Thread Flags definitions
#define osRtxThreadFlagDefStack 0x10U ///< Default Stack flag
/// Stack Marker definitions
#define osRtxStackMagicWord 0xE25A2EA5U ///< Stack Magic Word (Stack Base)
#define osRtxStackFillPattern 0xCCCCCCCCU ///< Stack Fill Pattern
/// Thread Control Block
typedef struct osRtxThread_s {
uint8_t id; ///< Object Identifier
uint8_t state; ///< Object State
uint8_t flags; ///< Object Flags
uint8_t attr; ///< Object Attributes
const char *name; ///< Object Name
struct osRtxThread_s *thread_next; ///< Link pointer to next Thread in Object list
struct osRtxThread_s *thread_prev; ///< Link pointer to previous Thread in Object list
struct osRtxThread_s *delay_next; ///< Link pointer to next Thread in Delay list
struct osRtxThread_s *delay_prev; ///< Link pointer to previous Thread in Delay list
struct osRtxThread_s *thread_join; ///< Thread waiting to Join
uint32_t delay; ///< Delay Time
int8_t priority; ///< Thread Priority
int8_t priority_base; ///< Base Priority
uint8_t stack_frame; ///< Stack Frame (EXC_RETURN[7..0])
uint8_t flags_options; ///< Thread/Event Flags Options
uint32_t wait_flags; ///< Waiting Thread/Event Flags
uint32_t thread_flags; ///< Thread Flags
struct osRtxMutex_s *mutex_list; ///< Link pointer to list of owned Mutexes
void *stack_mem; ///< Stack Memory
uint32_t stack_size; ///< Stack Size
uint32_t sp; ///< Current Stack Pointer
uint32_t thread_addr; ///< Thread entry address
uint32_t tz_memory; ///< TrustZone Memory Identifier
// ==== Timer definitions ====
/// Timer State definitions
#define osRtxTimerInactive 0x00U ///< Timer Inactive
#define osRtxTimerStopped 0x01U ///< Timer Stopped
#define osRtxTimerRunning 0x02U ///< Timer Running
/// Timer Type definitions
#define osRtxTimerPeriodic ((uint8_t)osTimerPeriodic)
/// Timer Function Information
typedef struct {
osTimerFunc_t func; ///< Function Pointer
void *arg; ///< Function Argument
/// Timer Control Block
typedef struct osRtxTimer_s {
uint8_t id; ///< Object Identifier
uint8_t state; ///< Object State
uint8_t flags; ///< Object Flags
uint8_t type; ///< Timer Type (Periodic/One-shot)
const char *name; ///< Object Name
struct osRtxTimer_s *prev; ///< Pointer to previous active Timer
struct osRtxTimer_s *next; ///< Pointer to next active Timer
uint32_t tick; ///< Timer current Tick
uint32_t load; ///< Timer Load value
osRtxTimerFinfo_t finfo; ///< Timer Function Info
// ==== Event Flags definitions ====
/// Event Flags Control Block
typedef struct {
uint8_t id; ///< Object Identifier
uint8_t state; ///< Object State
uint8_t flags; ///< Object Flags
uint8_t reserved;
const char *name; ///< Object Name
osRtxThread_t *thread_list; ///< Waiting Threads List
uint32_t event_flags; ///< Event Flags
// ==== Mutex definitions ====
/// Mutex Control Block
typedef struct osRtxMutex_s {
uint8_t id; ///< Object Identifier
uint8_t state; ///< Object State
uint8_t flags; ///< Object Flags
uint8_t attr; ///< Object Attributes
const char *name; ///< Object Name
osRtxThread_t *thread_list; ///< Waiting Threads List
osRtxThread_t *owner_thread; ///< Owner Thread
struct osRtxMutex_s *owner_prev; ///< Pointer to previous owned Mutex
struct osRtxMutex_s *owner_next; ///< Pointer to next owned Mutex
uint8_t lock; ///< Lock counter
uint8_t padding[3];
// ==== Semaphore definitions ====
/// Semaphore Control Block
typedef struct {
uint8_t id; ///< Object Identifier
uint8_t state; ///< Object State
uint8_t flags; ///< Object Flags
uint8_t reserved;
const char *name; ///< Object Name
osRtxThread_t *thread_list; ///< Waiting Threads List
uint16_t tokens; ///< Current number of tokens
uint16_t max_tokens; ///< Maximum number of tokens
// ==== Memory Pool definitions ====
/// Memory Pool Information
typedef struct {
uint32_t max_blocks; ///< Maximum number of Blocks
uint32_t used_blocks; ///< Number of used Blocks
uint32_t block_size; ///< Block Size
void *block_base; ///< Block Memory Base Address
void *block_lim; ///< Block Memory Limit Address
void *block_free; ///< First free Block Address
/// Memory Pool Control Block
typedef struct {
uint8_t id; ///< Object Identifier
uint8_t state; ///< Object State
uint8_t flags; ///< Object Flags
uint8_t reserved;
const char *name; ///< Object Name
osRtxThread_t *thread_list; ///< Waiting Threads List
osRtxMpInfo_t mp_info; ///< Memory Pool Info
// ==== Message Queue definitions ====
/// Message Control Block
typedef struct osRtxMessage_s {
uint8_t id; ///< Object Identifier
uint8_t state; ///< Object State
uint8_t flags; ///< Object Flags
uint8_t priority; ///< Message Priority
struct osRtxMessage_s *prev; ///< Pointer to previous Message
struct osRtxMessage_s *next; ///< Pointer to next Message
/// Message Queue Control Block
typedef struct {
uint8_t id; ///< Object Identifier
uint8_t state; ///< Object State
uint8_t flags; ///< Object Flags
uint8_t reserved;
const char *name; ///< Object Name
osRtxThread_t *thread_list; ///< Waiting Threads List
osRtxMpInfo_t mp_info; ///< Memory Pool Info
uint32_t msg_size; ///< Message Size
uint32_t msg_count; ///< Number of queued Messages
osRtxMessage_t *msg_first; ///< Pointer to first Message
osRtxMessage_t *msg_last; ///< Pointer to last Message
// ==== Generic Object definitions ====
/// Generic Object Control Block
typedef struct {
uint8_t id; ///< Object Identifier
uint8_t state; ///< Object State
uint8_t flags; ///< Object Flags
uint8_t reserved;
const char *name; ///< Object Name
osRtxThread_t *thread_list; ///< Threads List
// ==== OS Runtime Information definitions ====
/// OS Runtime Information structure
typedef struct {
const char *os_id; ///< OS Identification
uint32_t version; ///< OS Version
struct { ///< Kernel Info
uint8_t state; ///< State
volatile uint8_t blocked; ///< Blocked
uint8_t pendSV; ///< Pending SV
uint8_t reserved;
uint32_t tick; ///< Tick counter
} kernel;
int32_t tick_irqn; ///< Tick Timer IRQ Number
struct { ///< Thread Info
struct { ///< Thread Run Info
osRtxThread_t *curr; ///< Current running Thread
osRtxThread_t *next; ///< Next Thread to Run
} run;
osRtxObject_t ready; ///< Ready List Object
osRtxThread_t *idle; ///< Idle Thread
osRtxThread_t *delay_list; ///< Delay List
osRtxThread_t *wait_list; ///< Wait List (no Timeout)
osRtxThread_t *terminate_list; ///< Terminate Thread List
struct { ///< Thread Round Robin Info
osRtxThread_t *thread; ///< Round Robin Thread
uint32_t tick; ///< Round Robin Time Tick
uint32_t timeout; ///< Round Robin Timeout
} robin;
} thread;
struct { ///< Timer Info
osRtxTimer_t *list; ///< Active Timer List
osRtxThread_t *thread; ///< Timer Thread
osRtxMessageQueue_t *mq; ///< Timer Message Queue
void (*tick)(void); ///< Timer Tick Function
} timer;
struct { ///< ISR Post Processing Queue
uint16_t max; ///< Maximum Items
uint16_t cnt; ///< Item Count
uint16_t in; ///< Incoming Item Index
uint16_t out; ///< Outgoing Item Index
void **data; ///< Queue Data
} isr_queue;
struct { ///< ISR Post Processing functions
void (*thread)(osRtxThread_t*); ///< Thread Post Processing function
void (*event_flags)(osRtxEventFlags_t*); ///< Event Flags Post Processing function
void (*semaphore)(osRtxSemaphore_t*); ///< Semaphore Post Processing function
void (*memory_pool)(osRtxMemoryPool_t*); ///< Memory Pool Post Processing function
void (*message)(osRtxMessage_t*); ///< Message Post Processing function
} post_process;
struct { ///< Memory Pools (Variable Block Size)
void *stack; ///< Stack Memory
void *mp_data; ///< Memory Pool Data Memory
void *mq_data; ///< Message Queue Data Memory
void *common; ///< Common Memory
} mem;
struct { ///< Memory Pools (Fixed Block Size)
osRtxMpInfo_t *stack; ///< Stack for Threads
osRtxMpInfo_t *thread; ///< Thread Control Blocks
osRtxMpInfo_t *timer; ///< Timer Control Blocks
osRtxMpInfo_t *event_flags; ///< Event Flags Control Blocks
osRtxMpInfo_t *mutex; ///< Mutex Control Blocks
osRtxMpInfo_t *semaphore; ///< Semaphore Control Blocks
osRtxMpInfo_t *memory_pool; ///< Memory Pool Control Blocks
osRtxMpInfo_t *message_queue; ///< Message Queue Control Blocks
} mpi;
externosRtxInfo_tosRtxInfo; ///< OS Runtime Information
/// OS Runtime Object Memory Usage structure
typedef struct {
uint32_t cnt_alloc; ///< Counter for alloc
uint32_t cnt_free; ///< Counter for free
uint32_t max_used; ///< Maximum used
/// OS Runtime Object Memory Usage variables
// ==== OS API definitions ====
/// Object Limits definitions
#define osRtxThreadFlagsLimit 31U ///< number of Thread Flags available per thread
#define osRtxEventFlagsLimit 31U ///< number of Event Flags available per object
#define osRtxMutexLockLimit 255U ///< maximum number of recursive mutex locks
#define osRtxSemaphoreTokenLimit 65535U ///< maximum number of tokens per semaphore
/// Control Block sizes
#define osRtxThreadCbSize sizeof(osRtxThread_t)
#define osRtxTimerCbSize sizeof(osRtxTimer_t)
#define osRtxEventFlagsCbSize sizeof(osRtxEventFlags_t)
#define osRtxMutexCbSize sizeof(osRtxMutex_t)
#define osRtxSemaphoreCbSize sizeof(osRtxSemaphore_t)
#define osRtxMemoryPoolCbSize sizeof(osRtxMemoryPool_t)
#define osRtxMessageQueueCbSize sizeof(osRtxMessageQueue_t)
/// Memory size in bytes for Memory Pool storage.
/// \param block_count maximum number of memory blocks in memory pool.
/// \param block_size memory block size in bytes.
#define osRtxMemoryPoolMemSize(block_count, block_size) \
(4*(block_count)*(((block_size)+3)/4))
/// Memory size in bytes for Message Queue storage.
/// \param msg_count maximum number of messages in queue.
/// \param msg_size maximum message size in bytes.
#define osRtxMessageQueueMemSize(msg_count, msg_size) \
(4*(msg_count)*(3+(((msg_size)+3)/4)))
// ==== OS External Functions ====
/// OS Error Codes
#define osRtxErrorStackUnderflow 1U ///< Stack overflow, i.e. stack pointer below its lower memory limit for descending stacks.
#define osRtxErrorISRQueueOverflow 2U ///< ISR Queue overflow detected when inserting object.
#define osRtxErrorTimerQueueOverflow 3U ///< User Timer Callback Queue overflow detected for timer.
#define osRtxErrorClibSpace 4U ///< Standard C/C++ library libspace not available: increase \c OS_THREAD_LIBSPACE_NUM.
#define osRtxErrorClibMutex 5U ///< Standard C/C++ library mutex initialization failed.
/// OS Error Callback function
extern uint32_t osRtxErrorNotify (uint32_t code, void *object_id);
/// OS Idle Thread
extern voidosRtxIdleThread (void *argument);
/// OS Exception handlers
extern voidSVC_Handler (void);
extern voidPendSV_Handler (void);
extern voidSysTick_Handler (void);
// ==== OS External Configuration ====
/// OS Configuration flags
#define osRtxConfigPrivilegedMode (1UL<<0) ///< Threads in Privileged mode
#define osRtxConfigStackCheck (1UL<<1) ///< Stack overrun checking
#define osRtxConfigStackWatermark (1UL<<2) ///< Stack usage Watermark
/// OS Configuration structure
typedef struct {
uint32_t flags; ///< OS Configuration Flags
uint32_t tick_freq; ///< Kernel Tick Frequency
uint32_t robin_timeout; ///< Round Robin Timeout Tick
struct { ///< ISR Post Processing Queue
void **data; ///< Queue Data
uint16_t max; ///< Maximum Items
uint16_t padding;
} isr_queue;
struct { ///< Memory Pools (Variable Block Size)
void *stack_addr; ///< Stack Memory Address
uint32_t stack_size; ///< Stack Memory Size
void *mp_data_addr; ///< Memory Pool Memory Address
uint32_t mp_data_size; ///< Memory Pool Memory Size
void *mq_data_addr; ///< Message Queue Data Memory Address
uint32_t mq_data_size; ///< Message Queue Data Memory Size
void *common_addr; ///< Common Memory Address
uint32_t common_size; ///< Common Memory Size
} mem;
struct { ///< Memory Pools (Fixed Block Size)
osRtxMpInfo_t *stack; ///< Stack for Threads
osRtxMpInfo_t *thread; ///< Thread Control Blocks
osRtxMpInfo_t *timer; ///< Timer Control Blocks
osRtxMpInfo_t *event_flags; ///< Event Flags Control Blocks
osRtxMpInfo_t *mutex; ///< Mutex Control Blocks
osRtxMpInfo_t *semaphore; ///< Semaphore Control Blocks
osRtxMpInfo_t *memory_pool; ///< Memory Pool Control Blocks
osRtxMpInfo_t *message_queue; ///< Message Queue Control Blocks
} mpi;
uint32_t thread_stack_size; ///< Default Thread Stack Size
const
osThreadAttr_t *idle_thread_attr; ///< Idle Thread Attributes
const
osThreadAttr_t *timer_thread_attr; ///< Timer Thread Attributes
const
osMessageQueueAttr_t *timer_mq_attr; ///< Timer Message Queue Attributes
uint32_t timer_mq_mcnt; ///< Timer Message Queue maximum Messages
extern constosRtxConfig_tosRtxConfig; ///< OS Configuration
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif // RTX_OS_H_

Timeout Value

Timeout values are an argument to several osXxx functions to allow time for resolving a request. A timeout value of 0 means that the RTOS does not wait and the function returns instantly, even when no resource is available. A timeout value of osWaitForever means that the RTOS waits infinitely until a resource becomes available. Or one forces the thread to resume using osThreadResume which is discouraged.

The timeout value specifies the number of timer ticks until the time delay elapses. The value is an upper bound and depends on the actual time elapsed since the last timer tick.

Examples:

  • timeout value 0 : the system does not wait, even when no resource is available the RTOS function returns instantly.
  • timeout value 1 : the system waits until the next timer tick occurs; depending on the previous timer tick, it may be a very short wait time.
  • timeout value 2 : actual wait time is between 1 and 2 timer ticks.
  • timeout value osWaitForever : system waits infinite until a resource becomes available.

TimerValues.png

Example of timeout using osDelay()

Calls from Interrupt Service Routines

The following CMSIS-RTOS2 functions can be called from threads and Interrupt Service Routines (ISR):

Functions that cannot be called from an ISR are verifying the interrupt status and return the status code osErrorISR, in case they are called from an ISR context. In some implementations, this condition might be caught using the HARD_FAULT vector.

Оставить ответ