LiteOS-任務篇

李柱明發表於2020-10-09

前言

移植好核心後，開始實戰核心。

連結

參考

野火
上面連結

筆錄草稿

基本概念

任務是競爭系統資源的最小執行單元。任務可以使用或等待CPU、使用記憶體空間等系統資源，並獨立於其它任務執行
任務與執行緒
- 在 LiteOS 中，一個任務可以表示一條執行緒。
Huawei LiteOS的任務一共有 32 個優先順序(0-31)，最高優先順序為0，最低優先順序為31。

任務相關概念

任務狀態
- 就緒（Ready）
- 執行（Running）
- 執行（Running）
- 退出態（Dead）
任務ID
- 可通過 任務ID 獲取 任務控制程式碼
  - ***任務控制程式碼*** = (((LOS_TASK_CB *)g_pstTaskCBArray) + (TaskID))
任務控制塊TCB
- TCB 包含了任務上下文棧指標（stack pointer）、任務狀態、任務優先順序、任務ID、任務名、任務棧大小等資訊。TCB 可以反映出每個任務執行情況。（TCB 其實就是一個襪子）
任務棧
- 每一個任務都擁有一個獨立的棧空間，稱為任務棧。
任務上下文切換 （個人把上下文分開理解）
- ** Huawei LiteOS** 在任務由執行態轉為其它狀態時會將本任務的上文資訊，儲存在自己的任務棧裡面，也稱壓棧或入棧；
- 當任務切換到執行態時，把儲存到任務棧中的上文資訊載入到CPU暫存器中，即可恢復該任務的執行，稱為出棧。新的任務資訊也就是下文。
- 以上流程就是 上文壓棧 --> 下文出棧。

LiteOS 任務運作機制

Huawei LiteOS 任務管理模組提供
- 任務建立
- 任務刪除
- 任務延時
- 任務掛起
- 任務恢復
- 更改任務優先順序
- 鎖定任務排程
- 解鎖任務排程
- 根據任務控制塊查詢任務ID
- 根據ID查詢任務查詢任務控制塊資訊功能。
任務建立時，如果 OS 的系統可用空間少於任務，則建立失敗，反之亦然。
使用者建立任務時，系統會將任務棧進行初始化，預置上下文。
- 任務入口函式 也放到了相應的位置，在任務第一次執行時便可執行 任務入口函式。

核心初始化

一般的 RTOS 啟動流程：MCU進入 main 函式 --> 建立任務 --> 啟動 RTOS。
- 當然，在啟動的過程中可以插入一些操作，如板級初始化 bspInit(); 等等
而 Huawei LiteOS 的啟動流程則要多一步：MCU進入 main 函式 --> LiteOS核心初始化 --> 建立任務 --> 啟動 RTOS。
- 在操作 LiteOS 必須先初始化其核心。
- 函式 LOS_KernelInit();（帶返回值）。
核心初始化主要工作
- 配置任務數量上限
- 記憶體起始地址
- 初始化動態記憶體池（如果記憶體溢位，則核心初始化失敗）
- 接管中斷處理（非接管中斷跳過）
- 任務初始化
  - 先建立一個空閒任務
- 任務監視初始化
- CPU利用率初始化
- IPC通訊初始化：訊號量、互斥量、訊息佇列等等。
- 軟體定時器初始化
  - 該函式內會建立一個佇列和一個定時任務
    - 後續會在軟體定時器相關篇章分析原始碼

建立任務

建立任務有兩種方案

方案一：
- 先建立所有任務
- 再啟動排程
方案二：
- 先建立一個建立任務
- 然後啟動排程
- 在建立任務裡面建立所有任務
- 然後刪除建立任務

本章實操的是方案二。

任務相關函式

介面名	描述
LOS_TaskCreateOnly	建立任務，並使該任務進入suspend狀態，並不排程
LOS_TaskCreate	建立任務，並使該任務進入ready狀態，並排程
LOS_TaskDelete	刪除指定的任務
LOS_TaskResume	恢復掛起的任務
LOS_TaskSuspend	掛起指定的任務
LOS_TaskDelay	任務延時等待
LOS_TaskYield	顯式放權，調整指定優先順序的任務排程順序
LOS_TaskLock	鎖任務排程
LOS_TaskUnlock	解鎖任務排程
LOS_CurTaskPriSet	設定當前任務的優先順序
LOS_TaskPriSet	設定指定任務的優先順序
LOS_TaskPriGet	獲取指定任務的優先順序
LOS_CurTaskIDGet	獲取當前任務的ID
LOS_TaskInfoGet	獲取指定任務的資訊
LOS_TaskStatusGet	獲取指定任務的狀態
LOS_TaskNameGet	獲取指定任務的名稱
LOS_TaskInfoMonitor	監控所有任務，獲取所有任務的資訊
LOS_NextTaskIDGet	獲取即將被排程的任務的ID

各函式使用可以看原始碼或者例程

任務開發流程

配置任務塊
鎖任務（防止高優先順序任務排程）
建立任務
解鎖任務

建立建立任務

部分原始碼

使用LOS_TaskCreate函式
- 需要一個任務初始化引數結構體 TSK_INIT_PARAM_S 和一個任務控制程式碼。
TSK_INIT_PARAM_S 原始碼

/**
 * @ingroup los_task
 * Define the structure of the parameters used for task creation.
 *
 * Information of specified parameters passed in during task creation.
 */
typedef struct tagTskInitParam
{
   TSK_ENTRY_FUNC       pfnTaskEntry;               /**< Task entrance function    */
   UINT16               usTaskPrio;                 /**< Task priority             */
   UINT32               uwArg;                      /**< Task parameters           */
   UINT32               uwStackSize;                /**< Task stack size           */
   CHAR                 *pcName;                    /**< Task name                 */
   UINT32               uwResved;                   /**< Reserved                  */
} TSK_INIT_PARAM_S;

例子

把建立建立任務的工作放到一個函式裡
- 這裡使用巨集，是因為方便管理，框架是基於本人編寫的框架。需要移植的可以直接填寫數值。
  - lssConfigvStartTaskPRIO 一個數值，表示優先順序。
  - lssConfigvStartTaskSIZE 一個數值，表示堆空間位元組數。
    - 注意：這裡表示的是位元組數，其它 RTOS 可能會表示字數
      - 如：FreeRTOS 中任務堆空間賦值就是以字數為單位。
      - 一個字數表示多個位元組，看CPU架構是多少位的
        
        如：32位CPU，一個字 = 四個位元組 / word = 4byte

/**
* @brief  建立一個LED任務
* @param 
* @retval 
* @author lzm
*/
static UINT32 Creat_vStartTask_Task()
{
	UINT32 uwRet = LOS_OK;// 定義一個返回值變數
	TSK_INIT_PARAM_S task_init_param;// 定義一個任務引數結構體

	task_init_param.usTaskPrio = lssConfigvStartTaskPRIO;	     /* 任務優先順序，值越少，優先順序越高 */
	task_init_param.pcName = "Start_Task";                       /* 任務名 */
	task_init_param.pfnTaskEntry = (TSK_ENTRY_FUNC)vStartTask;   /* 回撥函式 */
	task_init_param.uwStackSize = lssConfigvStartTaskSIZE;		 /* 任務堆空間 */

	uwRet = LOS_TaskCreate(&StartTask_Handle, &task_init_param); /* 建立任務 */
	return uwRet;
}

建立任務的任務回撥函式 `vStartTask`

/**
* @brief  建立任務
* @param 
* @retval 
* @author lzm
*/
void vStartTask (void )
{
    UINT32 uwRet = LOS_OK;
    UINTPTR uvIntSave;
    
    /* 進入臨界 */
    uvIntSave = LOS_IntLock();
    
    uwRet = Creat_vLedTask_Task();
	if (uwRet != LOS_OK)
    {
        ; // 建立失敗
    }
    
    /* 刪除建立任務 */
    LOS_TaskDelete(StartTask_Handle); 
    
    /* 退出臨界 */
    (VOID)LOS_IntRestore(uvIntSave);
}

Led任務建立函式 `Creat_vLedTask_Task`

/**
* @brief  Led任務
* @param 
* @retval 
* @author lzm
*/
static UINT32 Creat_vLedTask_Task()
{
	UINT32 uwRet = LOS_OK;			
	TSK_INIT_PARAM_S task_init_param;	

	task_init_param.usTaskPrio = lssConfigvLedTaskPRIO;
	task_init_param.pcName = "Led Task";
	task_init_param.pfnTaskEntry = (TSK_ENTRY_FUNC)vLedTask;
	task_init_param.uwStackSize = lssConfigvLedTaskSIZE;

	uwRet = LOS_TaskCreate(&LedTask_Handle, &task_init_param);
	return uwRet;
}

Led任務回撥函式 `vLedTask`

該函式在 LedTask.c 檔案中

/**
  ******************************************************************************
  * @file    LedTask.c
  * @author  lzm
  * @version V1.0
  * @date    2020-xx-xx
  * @brief
  * @attention
  * 實驗平臺:LZM
  ******************************************************************************
  */
#include "LedTask.h"
void vLedTask( void )
{ 
	/* 裝置初始化 */
	LSS_LED_Init();    
    /* 進入死迴圈 */
	while(1)
	{   
        LSS_LED_Flash(&LedA, LedA.cycle); // 裝置業務
        LOS_TaskDelay( 10 ); // 進入阻塞態
    }
}

開啟排程

  /* 開啟排程 */
  LOS_Start();

`LOS_Start` 函式原始碼

具體的原始碼分析可看原始碼篇
主要內容
- 配置RTOS的節拍定時器
- 啟動排程

/*****************************************************************************
 Function    : LOS_Start
 Description : Task start function
 Input       : None
 Output      : None
 Return      : LOS_OK on success or error code on failure
 *****************************************************************************/
LITE_OS_SEC_TEXT_INIT UINT32 LOS_Start(VOID)
{
    UINT32 uwRet;
/* 判斷是否使用專用定時器 */
#if (LOSCFG_BASE_CORE_TICK_HW_TIME == NO) // 不使用專門的定時器
    uwRet = osTickStart(); // 開啟排程

    if (uwRet != LOS_OK)
    {
        PRINT_ERR("osTickStart error\n");
        return uwRet;
    }
#else // 使用專門的定時器
    extern int os_timer_init(void); 
    uwRet = os_timer_init(); // RTOS 配置的專用定時器
    if (uwRet != LOS_OK)
    {
        PRINT_ERR("os_timer_init error\n");
        return uwRet;
    }
#endif
    LOS_StartToRun(); // 啟動排程，彙編
    return uwRet;
}

附件

任務錯誤碼列表

序號	定義	實際數值	描述	參考解決方案
1	LOS_ERRNO_TSK_NO_MEMORY	0x03000200	記憶體空間不足	分配更大的記憶體分割槽
2	LOS_ERRNO_TSK_PTR_NULL	0x02000201	任務引數為空	檢查任務引數
3	LOS_ERRNO_TSK_STKSZ_NOT_ALIGN	0x02000202	任務棧大小未對齊	對齊任務棧
4	LOS_ERRNO_TSK_PRIOR_ERROR	0x02000203	不正確的任務優先順序	檢查任務優先順序
5	LOS_ERRNO_TSK_ENTRY_NULL	0x02000204	務入口函式為空	定義任務入口函式
6	LOS_ERRNO_TSK_NAME_EMPTY	0x02000205	任務名為空	設定任務名
7	LOS_ERRNO_TSK_STKSZ_TOO_SMALL	0x02000206	任務棧太小	擴大任務棧
8	LOS_ERRNO_TSK_ID_INVALID	0x02000207	無效的任務ID	檢查任務ID
9	LOS_ERRNO_TSK_ALREADY_SUSPENDED	0x02000208	任務已經被掛起	等待這個任務被恢復後，再去嘗試掛起這個任務
10	LOS_ERRNO_TSK_NOT_SUSPENDED	0x02000209	任務未被掛起	掛起這個任務
11	LOS_ERRNO_TSK_NOT_CREATED	0x0200020a	任務未被建立	建立這個任務
12	LOS_ERRNO_TSK_OPERATE_SWTMR	0x02000222	不允許操作軟體定時器任務	使用者不要試圖去操作軟體定時器任務的設定
13	LOS_ERRNO_TSK_MSG_NONZERO	0x0200020c	任務資訊非零	暫不使用該錯誤碼
14	LOS_ERRNO_TSK_DELAY_IN_INT	0x0300020d	中斷期間，進行任務延時	等待退出中斷後再進行延時操作
15	LOS_ERRNO_TSK_DELAY_IN_LOCK	0x0200020e	任務被鎖的狀態下，進行延時	等待解鎖任務之後再進行延時操作
16	LOS_ERRNO_TSK_YIELD_INVALID_TASK	0x0200020f	將被排入行程的任務是無效的	檢查這個任務
17	LOS_ERRNO_TSK_YIELD_NOT_ENOUGH_TASK	0x02000210	沒有或者僅有一個可用任務能進行行程安排	增加任務數
18	LOS_ERRNO_TSK_TCB_UNAVAILABLE	0x02000211	沒有空閒的任務控制塊可用	增加任務控制塊數量
19	LOS_ERRNO_TSK_HOOK_NOT_MATCH	0x02000212	任務的鉤子函式不匹配	暫不使用該錯誤碼
20	LOS_ERRNO_TSK_HOOK_IS_FULL	0x02000213	任務的鉤子函式數量超過界限	暫不使用該錯誤碼
21	LOS_ERRNO_TSK_OPERATE_IDLE	0x02000214	這是個IDLE任務	檢查任務ID，不要試圖操作IDLE任務
22	LOS_ERRNO_TSK_SUSPEND_LOCKED	0x03000215	將被掛起的任務處於被鎖狀態	等待任務解鎖後再嘗試掛起任務
23	LOS_ERRNO_TSK_FREE_STACK_FAILED	0x02000217	任務棧free失敗	該錯誤碼暫不使用
24	LOS_ERRNO_TSK_STKAREA_TOO_SMALL	0x02000218	任務棧區域太小	該錯誤碼暫不使用
25	LOS_ERRNO_TSK_ACTIVE_FAILED	0x03000219	任務觸發失敗	建立一個IDLE任務後執行任務轉換
26	LOS_ERRNO_TSK_CONFIG_TOO_MANY	0x0200021a	過多的任務配置項	該錯誤碼暫不使用
27	LOS_ERRNO_TSK_CP_SAVE_AREA_NOT_ALIGN	0x0200021b	暫無	該錯誤碼暫不使用
28	LOS_ERRNO_TSK_MSG_Q_TOO_MANY	0x0200021d	暫無	該錯誤碼暫不使用
29	LOS_ERRNO_TSK_CP_SAVE_AREA_NULL	0x0200021e	暫無	該錯誤碼暫不使用
30	LOS_ERRNO_TSK_SELF_DELETE_ERR	0x0200021f	暫無	該錯誤碼暫不使用
31	LOS_ERRNO_TSK_STKSZ_TOO_LARGE	0x02000220	任務棧大小設定過大	減小任務棧大小
32	LOS_ERRNO_TSK_SUSPEND_SWTMR_NOT_ALLOWED	0x02000221	不允許掛起軟體定時器任務	檢查任務ID, 不要試圖掛起軟體定時器任務

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LiteOS-任務篇

前言

連結

參考

筆錄草稿

基本概念

任務相關概念

LiteOS 任務運作機制

核心初始化

建立任務

建立任務有兩種方案

任務相關函式

任務開發流程

建立建立任務

部分原始碼

例子

建立任務的任務回撥函式 vStartTask

Led任務建立函式 Creat_vLedTask_Task

Led任務回撥函式 vLedTask

開啟排程

LOS_Start 函式原始碼

附件

任務錯誤碼列表

相關文章

建立任務的任務回撥函式 `vStartTask`

Led任務建立函式 `Creat_vLedTask_Task`

Led任務回撥函式 `vLedTask`

`LOS_Start` 函式原始碼