初学OSEK/VDX

OSEK/VDX：静态定义的实时操作系统？

 

任务篇：

任务是完成特定功能的一段程序，为实现具有不同实时性要求的系统子功能提供了框架，任务可以异步方式“并行”运行，任务具有不同的优先级。

   基本任务和扩展任务都有一个静态的优先级。高优先级任务运行时，低优先级任务会禁止，相同优先级别的任务也会被禁止。

基本任务：

基本任务特征

1.可以被高优先级任务和高优先级中断抢占。

2.可以通过API服务设置不允许被抢占。

基本任务状态：

1.阻塞、就绪、运行 。

  StartOS()时，基本任务通过对OIL文件的配置，来达到操作启动后基本任务的状态。如定义为自启动状态则   操作系统启动后该任务处于就绪状态，反之为阻塞状态。

状态迁移图：

 

扩展任务：

扩展任务特征

       与基本任务类似，多了一个附件状态--等待状态和2个附加事件--wait、trigger。

      扩展任务进入等待状态后会等待一个事件，等待到事件后进入就绪状态。等待状态期间仍然暂用消耗资源，如堆 栈和内存空间。

时序图：

两种任务比较：

	基本任务	扩展任务
激活事件	一个	多个
释放处理器方式	被抢断、终止、中断	被抢断、终止、中断
数据流控制	全局变量	局部变量
典型应用	周期轮训	事件驱动

任务优先级：

决定了任务执行的顺序和访问处理器的优先权。优先级是创建任务时静态分配的，某些条件下，OS可动态改变任务优先级(针对资源管理的优先级天花板协议)。数值越大，优先级越高，一致性类定义了是否允许不同的任务具有相同的优先级，具有相同优先级的任务：根据FIFO原则顺序执行。

 

任务调度：

调度程序使用任务的优先级决定哪个单个任务的进入运行状态，每个任务使用静态优先级，运行过程中不能被改变，最低优先级是0.

Full Preemptive：

应用程序中所有任务都被OIL配置成抢占式任务，则该应用白用抢占式调度策略。

抢占式调度程序启用条件：

 

• 任务被TerminateTask()成功终止
• 任务被成功终止，且另一个任务被ChainTask()激活
• 任务被来自 API服务ActivityTask()激活
• 一个扩展任务被移进等待状态
• 引起扩展任务进入就绪状态的事件被设置
• 一个任务级的资源被释放
• 从中断返回到任务级

 

Non Preemptive：

与抢占式调度策略相反，当应用程序中所有任务都被OIL配置成非抢占式任务，则该应用白用非抢占式调度策略。

非抢占式调度程序启用条件：

 

• 任务被TerminateTask()成功终止
• 任务被成功终止，且另一个任务被ChainTask()激活
• API服务被Schedule()被任务调度
• 一个扩展任务被移进等待状态

 

 

混合强制式任务调度:

应用程序中部分任务被OIL配置成抢占式另一些为非抢占式任务，则采用混合调度策略。系统根据当前运行任务的抢占类型来决定是否启用调度程序。

 

优先级天花板协议：

OIL中定义资源，在应用程序中为任务集定义这个资源。

 

 

API介绍：

StatusType ActivateTask(TaskType<TaskID>)

使任务由挂起态转为就绪态, OS确保任务代码从第一条语句开始执行

@parameter  TaskID ,为传入的要激活的任务名，该函数也可以在OIL中被调用

返回的错误值

• E_OK 无错误
• E_OS_ID 非法的任务ID
• E_OS_LIMIT 太多次激活调用。

StatusType TerminateTask(void)

终止被调用任务的运行, 任务由运行态进入挂起态

返回的错误值

• E_OK 无错误
• E_OS_RESOURCE 资源仍被占用
• E_OS_CALLEVEL 服务函数是从中断级被调用的

StatusType Schedule(void)

引起任务的重新调度: 如果有更高优先级的任务处于就绪状态,并且任务的内部资源被释放, 那么当前任务转入就绪态, 其上下文会被保存, 更高优先级的任务被执行

返回的错误值

• E_OK 无错误
• E_OS_RESOURCE 资源仍被占用
• E_OS_CALLEVEL 服务函数是从中断级被调用的

StatusType ChainTask (TaskType<TaskID>)

终止当前任务的运行, 并激活后继任务

返回的错误值

• E_OK 无错误
• E_OS_ID 非法任务ID
• E_OS_LIMIT 太多激活请求
• E_OS_RESOURCE 资源仍被占用
• E_OS_CALLEVEL 服务函数是从中断级被调用的

StatusType GetTaskID (TaskRefType<TaskID>)

获取当前正在运行的任务的ID信息

返回的错误值

• E_OK 无错误

StatusType GetTaskState(TaskType<TaskID>Z, TaskStateRefType<State>)

获取当前正在运行的任务的状态信息

返回的错误值

• E_OK 无错误
• E_OS_ID 非法的任务ID

中断：

分类：

按照功能将中断处理程序分为两类

• 第1类ISR: 不使用系统服务函数
• 第2类ISR: 使用系统服务函数

V2.1规范中规定了第3类ISR，V2.2规范中已将其删除

在第2类ISR中，允许使用除下列之外的所有系统服务函数

• 引起等待状态(WaitEvent) 
• 仅对任务起作用的，如：

1.  
   1. TerminateTask()
   2. ChainTask()
   3. Schedule()
   4. ClearEvent()

事件：

事件描述：

          事件的主要目的是任务同步，事件被任务一对一的拥有，一个任务拥有一个事件时，这个事件即为扩展事件。设置了某事件后, 接收它的任务会切换到就绪状态，当任务表明在“等待某事件”时, 会切换到等待状态。一个任务可接收多个事件，一个事件只能分配给一个任务, 不存在广播事件。

• 等待(Wait) : 只有扩展任务才能等待事件
• 设置(Set): 所有任务都可设置事件以及警报、消息和ISR
• 清除(Clear): 任务只能等待并复位自己的事件
• 获取(Get): 可以检查其它任务的事件状态

事件和中断比较：

	中断	事件
激活方式	由外部事件激活	由外部事件激活
处理方式	由等待的CPU/中断控制器处理	由等待的任务处理
优先级	取代低优先级的程序	取代低优先级的任务

资源：

资源描述：

任何为任务/ISR所占用的实体都可称为资源，如：

• I/O硬件设备
• 内存区(RAM)
• 应用程序: 变量, 结构体, 程序段, 等
• 操作系统实体(调度器)

资源管理：

• 两个任务不能同时占用同一资源
• 不会发生优先级反转(priority inversion)
• 使用资源不会引起死锁(deadlock)
• 不会在waiting状态产生资源访问

标准资源：

默认资源，操作系统调度器，被作为应用的资源。在任何一个希望在临界区不被另一个任务抢占的应用中，预先定义的资源，当调度器被加锁时，仍然可以接收并处理中断，中断任务作为非抢占式任务。

特殊资源管理：

• 禁止对相同资源的嵌套访问
• 一个任务对多个资源加锁，资源的释放按照LIFO顺序释放。
• 若确实需嵌套访问，推荐使用一个具有相同行为的资源
• OIL支持定义具有相同行为的资源: Linked Resource

资源管理API：

• DeclareResource(ResourceType<ResID>);
• StatusType GetResource(ResourceType<ResID>);

E_OK no error

E_OS_ID invalid resource ID

E_OS_ACCESS inadmissible access

• StatusType ReleaseResource(ResourceType<ResID>);

E_OK no error

E_OS_ID invalid resource ID

E_OS_NOFUNC not occupied or wrong order

E_OS_ACCESS inadmissible access

Alarm：

警报主要用于处理循环发生的事件。

动态行为:

• 可在运行时刻设定或更改参考值
• 单次超时
• 循环反应

alarm动作:

• 激活任务
• 设置一个事件
• 调用回调函数

alarm实现：

• 使用与具体实现相关的软件计数器
• 警报的精度取决于实现和配置

alarm原理：