Toda la verdad sobre RTOS. Artículo # 27. Hora del sistema

El concepto de tiempo en el contexto de RTOS se introdujo en uno de los artículos anteriores , junto con la idea de funciones relacionadas con el tiempo disponibles en RTOS.

Temporizador de tic

Todas las funciones relacionadas con el tiempo están controladas por un reloj de hardware. Este es un oscilador simple que genera solicitudes de interrupción a intervalos regulares. Para que los números de reloj tengan sentido para los programas de aplicación, se debe conocer la frecuencia del generador.

Manejo de interrupción del temporizador

Las interrupciones generadas por el temporizador de hardware deben ser atendidas de manera específica en el controlador de interrupciones (Rutina de servicio de interrupción, ISR), que implementa todas las funciones RTOS relacionadas con el tiempo. Los detalles del controlador de interrupción del temporizador en Nucleus SE se analizarán en uno de los siguientes artículos.

Funciones relacionadas con el tiempo.

Nucleus RTOS y Nucleus SE contienen varios mecanismos relacionados con el tiempo:

• Reloj tick del sistema (Tick clock) : un contador simple que se incrementa utilizando un controlador de interrupción del temporizador. Tanto Nucleus RTOS como Nucleus SE tienen un contador de 32 bits y las tareas tienen mecanismos para leer y escribir su valor. En Nucleus SE, un temporizador de reloj es opcional.
• Temporizadores de aplicación : tanto Nucleus RTOS como Nucleus SE admiten objetos de temporizador. Su uso e implementación en Nucleus SE se discutirá con más detalle en el próximo artículo.
• Programación de segmentos de tiempo : en Nucleus RTOS, las tareas con la misma prioridad se sirven usando el algoritmo Round-robin, pero también puede usar el corte de tiempo. En Nucleus SE, un planificador de segmentación de tiempo es opcional; esto se ha discutido en detalle en artículos anteriores (una vista general del planificador de TS (segmento de tiempo) y TS en Nucleus SE ).
• Suspender una tarea (Tarea inactiva) : una tarea puede detenerse sola ("quedarse dormida") durante un período fijo de tiempo. Este mecanismo ya se ha descrito en detalle anteriormente .
• Tiempos de espera de llamadas de API : tanto en Nucleus RTOS como en Nucleus SE, algunas llamadas de API le permiten pausar una tarea mientras espera que un recurso esté disponible. La pausa puede ser indefinida o, en el caso de Nucleus RTOS, puede indicarse un período de tiempo de espera opcional (período de espera). Nucleus SE no admite tiempos de espera de llamadas API.

Precisión

Y ahora vale la pena contar brevemente sobre la precisión del temporizador del sistema.

La precisión de las funciones de tiempo depende directamente de la frecuencia del generador de reloj. Por ejemplo, si los pulsos llegan cada 10 milisegundos, y la tarea de la aplicación necesita un retraso de 100 milisegundos, obviamente necesita 10 pulsos. Sin embargo, no se sabe cuándo se recibió el impulso anterior: podría haber sucedido hace apenas 10 milisegundos. Por lo tanto, un retraso de 100 milisegundos puede tomar hasta 110 milisegundos.

Una forma obvia de resolver este problema es aumentar la frecuencia del generador. Si los pulsos siguen a intervalos de 1 milisegundo, un retraso de 100 milisegundos nunca tomará más de ciento un milisegundo. La desventaja de esta solución es que el controlador de interrupción del temporizador tomará 10 veces más tiempo de procesador, lo que será excesivo. El diseñador del sistema debe encontrar un equilibrio entre la precisión necesaria del temporizador y la potencia del procesador disponible.

Ajuste de hora del sistema

Al igual que con la mayoría de los objetos de Nucleus SE, la configuración de hora del sistema está controlada en su mayor parte por las directivas #define en el archivo nuse_config.h . El parámetro principal es NUSE_SYSTEM_TIME_SUPPORT , que activa el mecanismo de soporte de hora del sistema. No necesita especificar el número de objetos: la hora del sistema está activada o no.

La elección de un valor distinto de cero es el activador principal de la hora del sistema. Este parámetro se utiliza al definir estructuras de datos, que se discutirán en detalle más adelante en este artículo. Además, un valor distinto de cero activa la configuración de la API.

Activación API

Cada función API (llamada de utilidad) en Nucleus SE tiene una directiva activadora #define en el archivo nuse_config.h. Para la hora del sistema, estos símbolos son:
NUSE_CLOCK_SET
NUSE_CLOCK_RETRIEVE

Por defecto, están configurados en FALSO , por lo que todas las llamadas de servicio están deshabilitadas, lo que bloquea la inclusión de código que las implementa. Para configurar la hora del sistema en la aplicación, debe seleccionar las llamadas de servicio API necesarias y establecerlas en VERDADERO .

El siguiente es un fragmento de código del archivo predeterminado nuse_config.h.

#define NUSE_SYSTEM_TIME_SUPPORT FALSE /*    */ #define NUSE_CLOCK_SET FALSE /*   */ #define NUSE_CLOCK_RETRIEVE FALSE /*    */ 

Si intenta utilizar la llamada del servicio API de hora del sistema cuando el activador de hora del sistema está apagado, se producirá un error de compilación. Si su código usa una llamada API que no ha sido activada, se producirá un error de diseño porque el código de implementación no se incluyó en la aplicación.

Llamadas de utilidad de hora del sistema

Nucleus RTOS admite dos llamadas de servicios públicos que se relacionan con la hora del sistema y proporcionan la siguiente funcionalidad:

• Establecer el valor de la hora del sistema. Nucleus SE se implementa en la función NUSE_Clock_Set () .
• Obteniendo el valor del tiempo del sistema. Nucleus SE se implementa en la función NUSE_Clock_Retrieve () .

Considere la implementación de cada una de estas llamadas con más detalle.

Llamadas de servicio para configurar y obtener la hora del sistema

Con la hora del sistema, solo puede realizar operaciones de configuración a un valor dado y obtener el valor actual. Nucleus RTOS y Nucleus SE proporcionan dos llamadas API básicas para implementar estas operaciones.

La interpretación del valor de tiempo del sistema depende de la aplicación, ya que es esencialmente un contador del número de "ciclos de reloj" que han ocurrido desde el último reinicio del contador. Para usar esta información, se debe conocer la frecuencia del generador.

Ajuste de la hora

Cualquier tarea puede establecer la hora del sistema llamando a esta función API.

Llame para configurar la hora del sistema en Nucleus RTOS

Prototipo de llamada de servicio:
ANULAR NU_Set_Clock (UNSIGNED new_value);

Parámetros:
new_value : valor que se asignará a la hora del sistema

Valor de retorno: ninguno.

Llame para configurar la hora del sistema en Nucleus SE
Esta llamada a la API admite la funcionalidad principal de la API Nucleus RTOS.

Prototipo de llamada de servicio:
anular NUSE_Clock_Set (U32 new_value);

Parámetros:
new_value : valor que se asignará a la hora del sistema

Valor de retorno: ninguno

Implementación de la configuración de tiempo en Nucleus SE
El código es muy simple. El valor proporcionado se escribe en NUSE_Tick_Clock dentro de la sección crítica.

Obtener hora del sistema

Una tarea puede obtener el valor de hora del sistema utilizando esta función API.

Llame para obtener la hora del sistema en Nucleus RTOS

Prototipo de llamada de servicio:
NO FIRMADO NU_Retrieve_Clock (VOID);

Parámetros: ninguno

Valor de retorno: valor actual de la hora del sistema

Llamar para obtener la hora del sistema en Nucleus SE
Prototipo de llamada de servicio:
U32 NUSE_Clock_Retrieve (nulo);

Parámetros: ninguno

Valor de retorno: valor actual de la hora del sistema

Implementación de adquisición de tiempo en Nucleus SE
El código es muy simple. La función devuelve el valor NUSE_Tick_Clock obtenido en la sección crítica.

Estructuras de datos

La hora del sistema usa una estructura de datos (ubicada en la RAM), que es una palabra de 32 bits.

Recomiendo encarecidamente que el código de la aplicación no utilice el acceso directo a esta estructura de datos, sino que acceda a él a través de las funciones API proporcionadas. Esto evitará la incompatibilidad con futuras versiones de Nucleus SE y los efectos secundarios no deseados, además de simplificar la transferencia de aplicaciones a Nucleus RTOS. Los detalles de las estructuras de datos se proporcionan a continuación para simplificar la comprensión del código de llamada de servicio y la depuración.

Datos de RAM

Estructura de datos:
NUSE_Tick_Clock : una variable de tipo U32 , que almacena el contador de reloj de la hora del sistema.

Esta estructura de datos se inicializa a cero mediante la función NUSE_Init_Task () cuando se inicia Nucleus SE. Uno de los siguientes artículos proporcionará una descripción completa de los procedimientos de inicio de Nucleus SE.

Datos ROM

No hay estructuras de datos asociadas con la hora del sistema en ROM.

La cantidad de memoria para la hora del sistema

Como todos los demás objetos de Nucleus SE, la cantidad de memoria requerida para el tiempo del sistema es predecible.

La cantidad de memoria en ROM es 0.

La cantidad de memoria en RAM (en bytes) es siempre 4.

Llamadas API no realizadas

Todas las llamadas de servicio API Nucleus RTOS en tiempo de sistema tienen un equivalente en Nucleus SE.

Compatible con Nucleus PLUS

Al igual que con todos los demás objetos de Nucleus SE, mi objetivo era asegurar que el código de la aplicación sea lo más compatible posible con Nucleus RTOS. La hora del sistema no es una excepción y, desde el punto de vista del usuario, se implementa de la misma manera que en Nucleus RTOS. Las llamadas a la API Nucleus RTOS se pueden portar directamente a Nucleus SE.

En el siguiente artículo consideraremos temporizadores de software.