- 第三章 内核开发
- 任务管理
- 任务管理简介
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 任务的调度机制
- 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
- 实现任务的管理
- cmsis_os2的API任务接口简介：
- 实现任务的创建
- 创建任务接口详解：
- 代码
- 软件定时器
- 设置经过指定的时间去触发一个事件（概念方面不过多赘述）
- 功能方面：
- 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
- 实现定时器创建
- cmsis_os2的API软件定时器接口简介：
- 代码
- 信号量
- 信号量概念
- 信号量（Semaphore）是一种实现任务间通信的机制，实现任务之间同步或临界资源的互斥访问。常用于协助一组相互竞争的任务来访问临界资源。
- 在多任务系统中，各任务之间需要同步或互斥实现临界资源的保护，信号量功能可以为用户提供这方面的支持。
- 通常一个信号量的计数值用于对应有效的资源数，表示剩下的可被占用的互斥资源数。其值的含义分两种情况：
- 1）0，表示没有积累下来的Post信号量操作，且有可能有在此信号量上阻塞的任务。
- 2）正值，表示有一个或多个Post信号量操作。
- 以同步为目的的信号量和以互斥为目的的信号量在使用有如下不同：
- 1）用作互斥时，信号量创建后记数是满的，在需要使用临界资源时，先取信号量，使其变空，这样其他任务需要使用临界资源时就会因为无法取到信号量而阻塞，从而保证了临界资源的安全。
- 2）用作同步时，信号量在创建后被置为空，任务1取信号量而阻塞，任务2在某种条件发生后，释放信号量，于是任务1得以进入READY或RUNNING态，从而达到了两个任务间的同步。
- 运作机制
- 可以理解为排队，如图只有四个位置，所以第五个线程就会进入阻塞状态，当线程一完成后线程五就可以开始执行了。如此往复
- 实现信号量功能
- cmsis_os2的API信号量接口简介：
- 代码
- 事件管理
- 事件基本概念
- 事件是一种实现任务间通信的机制，可用于实现任务间的同步，但事件通信只能是事件类型的通信，无数据传输。一个任务可以等待多个事件的发生：可以是任意一个事件发生时唤醒任务进行事件处理;也可以是几个事件都发生后才唤醒任务进行事件处理。事件集合用32位无符号整型变量来表示，每一位代表一个事件。
- 运作机制
- 实现事件功能
- cmsis_os2的API事件接口简介：
- 代码
- 互斥锁
- 运作机制
- 实现互斥锁功能
- cmsis_os2的API互斥锁接口简介：
- 代码
- 消息队列
- 基本概念
- 消息队列，是一种常用于任务间通信的数据结构，实现了接收来自任务或中断的不固定长度的消息，并根据不同的接口选择传递消息是否存放在自己空间。任务能够从队列里面读取消息，当队列中的消息是空时，挂起读取任务；当队列中有新消息时，挂起的读取任务被唤醒并处理新消息。
- 运作机制
- 创建队列时，根据用户传入队列长度和消息节点大小来开辟相应的内存空间以供该队列使用，返回队列ID。
- 在队列控制块中维护一个消息头节点位置Head和一个消息尾节点位置Tail来表示当前队列中消息存储情况。Head表示队列中被占用消息的起始位置。Tail表示队列中被空闲消息的起始位置。刚创建时Head和Tail均指向队列起始位置。
- 写队列时，根据Tail找到被占用消息节点末尾的空闲节点作为数据写入对象。
- 读队列时，根据Head找到最先写入队列中的消息节点进行读取。
- 删除队列时，根据传入的队列ID寻找到对应的队列，把队列状态置为未使用，释放原队列所占的空间，对应的队列控制头置为初始状态
- 实现消息队列功能
- cmsis_os2的API消息队列接口简介：
- 代码
