🔠 🧑🏿‍🤝‍🧑🏿 🙊 RTOS के बारे में पूरी सच्चाई। अनुच्छेद # 13। टास्क डेटा संरचना और असमर्थित एपीआई कॉल 🤟🏻 👩🏾 👩‍🍳

डेटा संरचनाएं

कार्य विभिन्न डेटा संरचनाओं का उपयोग करते हैं (दोनों रैम और रोम में), जो अन्य न्यूक्लियस एसई ऑब्जेक्ट की तरह, टेबल का एक सेट है, जिसका आकार चयनित कार्यों और मापदंडों की संख्या से मेल खाता है।

मैं अत्यधिक अनुशंसा करता हूं कि एप्लिकेशन कोड API फ़ंक्शन का उपयोग करके इन डेटा संरचनाओं तक पहुंचें, और सीधे नहीं। यह अवांछनीय दुष्प्रभावों से बचता है, न्यूक्लियस एसई के भविष्य के संस्करणों के साथ असंगति, और न्यूक्लियस आरटीओएस के लिए एप्लिकेशन को पोर्ट करना भी सरल करता है। सेवा कॉल कोड और डिबगिंग प्रक्रिया की बेहतर समझ के लिए, डेटा संरचनाओं का विस्तृत विवरण नीचे दिया गया है।

रैम में होस्ट किए गए कर्नेल डेटा स्ट्रक्चर्स

इन डेटा संरचनाओं में शामिल हैं:

NUSE_Task_Context [] [] - प्रकार की दो आयामी सरणी ADDR , प्रत्येक कार्य के लिए एक पंक्ति है। स्तंभों की संख्या नियंत्रक वास्तुकला पर निर्भर करती है और NUSE_REGISTERS प्रतीक द्वारा निर्धारित की जाती है, जिसे nuse_types.h में परिभाषित किया गया है । इस सरणी का उपयोग अनुसूचक द्वारा प्रत्येक कार्य के संदर्भ को बचाने के लिए किया जाता है और इसे लेख # 10 के "संदर्भ को सहेजना" अनुभाग में विस्तार से वर्णित किया गया है। यदि RTC शेड्यूलर का उपयोग नहीं किया गया है तो बनाया नहीं गया है।
NUSE_Task_Signal_Flags [] - प्रकार U8 की एक सरणी, यदि सिग्नल सक्षम किए गए हैं, और प्रत्येक कार्य के लिए 8 सिग्नल फ्लैग हैं। सिग्नल की चर्चा निम्नलिखित लेखों में से एक में की जाएगी।
NUSE_Task_Timeout_Counter [] प्रकार U16 का एक सरणी है, जिसमें प्रत्येक कार्य के लिए काउंटरों को घटाना शामिल है और API NUSE_Task_Sleep () को कॉल सक्रिय होने पर बनाया जाता है।
NUSE_Task_Status [] - प्रकार U8 की एक सरणी, प्रत्येक कार्य की स्थिति में शामिल हैं - NUSE_READY या निलंबित स्थितियाँ। कार्य निलंबन सक्रिय होने पर ही बनाया गया है।
NUSE_Task_Blocking_Rurnurn [] - U8 प्रकार की एक सरणी, अगर API कॉल अवरोधन सक्रिय हो तो बनाया जाता है। इसमें एक रिटर्न कोड होता है जिसका उपयोग एपीआई कॉल को ब्लॉक करने के बाद किया जाएगा। इसमें आमतौर पर NUSE_SUCCESS या कोड होता है जो बताता है कि ऑब्जेक्ट रीसेट हो गया है (उदाहरण के लिए, NUSE_MAILBOX_WAS_RESET )।
NUSE_Task_Schedule_Count [] - प्रकार की एक सरणी U16 में , प्रत्येक कार्य के लिए एक काउंटर होता है और केवल तभी बनाया जाता है जब अनुसूचक गणना को सक्रिय किया गया हो।

NUSE_Task_Context [] [] मुख्य रूप से स्थिति रजिस्टर (स्थिति रजिस्टर, एसआर), प्रोग्राम काउंटर (प्रोग्राम काउंटर, पीसी) और स्टैक पॉइंटर (स्टैक पॉइंटर, एसपी) के अनुरूप प्रविष्टियों को छोड़कर, शून्य द्वारा प्रारंभ किया जाता है, जिन्हें प्रारंभिक मान निर्दिष्ट किया जाता है (देखें डेटा) "नीचे", और अन्य सभी डेटा संरचनाओं में NUSE_Init_Task () को न्यूक्लियस एसई शुरू करते समय शून्य सौंपा गया है। निम्नलिखित लेखों में से एक में उनके विवरण के साथ न्यूक्लियस एसई की शुरुआती प्रक्रियाओं की पूरी सूची होगी।

Nuse_init.c फ़ाइल में निहित डेटा संरचनाओं की परिभाषाएँ निम्नलिखित हैं।

RAM उपयोगकर्ता डेटा

उपयोगकर्ता को प्रत्येक कार्य के लिए एक स्टैक को परिभाषित करना होगा (यदि आरटीसी शेड्यूलर का उपयोग नहीं किया गया है)। ये ADDR सरणियाँ होनी चाहिए, जो आमतौर पर nuse_config.c में परिभाषित की जाती हैं । पते और स्टैक के आकार को क्रमशः NUSE_Task_Stack_Base [] और NUSE_Task_Stack_Size [] कार्य प्रविष्टियों में रखा जाना चाहिए (ROM में डेटा देखें)।

ROM डेटा

एक ROM कार्यों से संबंधित एक से चार डेटा संरचनाओं को संग्रहीत करता है। सटीक राशि चयनित मापदंडों पर निर्भर करती है:

NUSE_Task_Start_Address [] ADDR प्रकार की एक सरणी है जिसमें प्रत्येक कार्य के लिए एक प्रविष्टि है, जो कार्य के लिए कोड प्रविष्टि बिंदु के लिए एक संकेतक है।
NUSE_Task_Stack_Base [] ADDR प्रकार की एक सरणी है जिसमें प्रत्येक कार्य के लिए एक प्रविष्टि है, जो कार्य के लिए स्टैक के आधार पते के लिए एक संकेतक है। यह सरणी बनाई जाती है यदि RTC के अलावा किसी भी शेड्यूलर का उपयोग किया जाता है।
NUSE_Task_Stack_Size [] - प्रकार U16 की एक सरणी, प्रत्येक कार्य के लिए एक प्रविष्टि है, जो कार्य के लिए स्टैक का आकार दिखाता है (शब्दों में)। यह सरणी बनाई जाती है यदि RTC के अलावा किसी भी शेड्यूलर का उपयोग किया जाता है।
NUSE_Task_Initial_State [] एक प्रकार का U8 है , जिसमें प्रत्येक कार्य के लिए एक प्रविष्टि है, जो कार्य की प्रारंभिक स्थिति को दर्शाता है। यह NUSE_READY या NUSE_PURE_SUSPEND हो सकता है। यह सरणी तब बनाई जाती है जब कार्य की प्रारंभिक स्थिति के लिए समर्थन का चयन किया जाता है।

ये डेटा संरचनाएं nuse_config.c में घोषित और आरंभिक ( वैधानिक रूप से) हैं:

कार्य डेटा संग्रहीत करने के लिए स्मृति की मात्रा (कार्य डेटा पदचिह्न)

सभी न्यूक्लियस एसई कोर ऑब्जेक्ट्स की तरह, डेटा को स्टोर करने के लिए आवश्यक मेमोरी की मात्रा अनुमानित है।

सभी अनुप्रयोग कार्यों के लिए रॉम आकार (बाइट्स में):
NUSE_TASK_NUMBER * आकार (ADDR)

इसके अलावा, अगर आरटीसी के अलावा किसी भी अनुसूचक का चयन किया जाता है:
NUSE_TASK_NUMBER * (आकार (ADDR) +2)

साथ ही, यदि कार्य की प्रारंभिक स्थिति के लिए समर्थन का चयन किया गया है:
NUSE_TASK_NUMBER

रैम में डेटा को स्टोर करने के लिए, मेमोरी की मात्रा (बाइट्स में) चयनित मापदंडों द्वारा निर्धारित की जाती है, और यह शून्य मान हो सकता है यदि कोई भी पैरामीटर नहीं चुना गया है।
यदि RTC के अलावा कोई शेड्यूलर चुना जाता है:
NUSE_TASK_NUMBER * NUSE REGISTERS * sizeof (ADDR)

साथ ही, यदि सिग्नल सपोर्ट चयनित है:
NUSE_TASK_NUMBER

इसके अलावा, अगर NUSE_Task_Sleep () API के लिए कॉल सक्रिय है:
NUSE_TASK_NUMBER * 2

साथ ही, यदि कार्य निलंबन सक्रिय है:
NUSE_TASK_NUMBER

इसके अलावा, अगर एपीआई कॉल ब्लॉकिंग सक्रिय है:
NUSE_TASK_NUMBER

इसके अलावा, अगर अनुसूचक काउंटर सक्रिय है:
NUSE_TASK_NUMBER * 2

न्यूक्लियस एसई में एपीआई कॉल को लागू नहीं किया गया

नीचे सूचीबद्ध सात एपीआई कॉल हैं जो न्यूक्लियस आरटीओएस में उपलब्ध हैं जो न्यूक्लियस एसई में लागू नहीं होते हैं।

टास्क बनाएं

यह एपीआई कॉल एक एप्लिकेशन कार्य बनाता है। न्यूक्लियस एसई को इस सुविधा की आवश्यकता नहीं है क्योंकि कार्यों को सांख्यिकीय रूप से बनाया जाता है।

कॉल प्रोटोटाइप:

स्थिति NU_Create_Task (NU_TASK * कार्य, CHAR * नाम, VOID (* task_entry) (UNSIGNED, VOID *), UNSIGNED argc, VOID * Pgv, VOID * stack_address, UNSIGNED stack_size, विकल्प प्राथमिकता, UNSIGNED समय

विकल्प:

कार्य - उपयोगकर्ता कार्य नियंत्रण ब्लॉक के लिए एक संकेतक, अन्य एपीआई कॉल में एक कार्य के हैंडल / लिंक ("हैंडल") के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है;
नाम - कार्य के नाम को इंगित करता है, एक समाप्ति शून्य के साथ एक 7-वर्ण स्ट्रिंग;
task_entry - कार्य के लिए इनपुट फ़ंक्शन को इंगित करता है;
argc - UNSIGNED डेटा एलिमेंट जिसका उपयोग टास्क की प्रारंभिक जानकारी को पास करने के लिए किया जा सकता है;
argv - एक सूचक जिसका उपयोग कार्य को जानकारी प्रसारित करने के लिए किया जा सकता है;
stack_address - कार्य स्टैक के लिए मेमोरी का प्रारंभिक क्षेत्र सेट करता है;
stack_size - स्टैक में बाइट्स की संख्या को इंगित करता है;
प्राथमिकता - कार्य के प्राथमिकता मूल्य को इंगित करता है: 0 से 255 तक, जहां कम संख्या सर्वोच्च प्राथमिकता के अनुरूप होती है;
time_slice - समय की अधिकतम संख्या को दर्शाता है जो इस कार्य के दौरान समाप्त हो सकती है। "0" का मान इस कार्य के लिए समय को कम करने में अक्षम करता है;
पूर्वनिर्धारित - इंगित करता है कि कार्य को दबाया गया है या नहीं। NU_PREEMPT और NU_NO_PREEMPT मान हो सकते हैं ;
ऑटो_स्टार्ट - कार्य की प्रारंभिक स्थिति को दर्शाता है। NU_START का अर्थ है कि कार्य निष्पादन के लिए तैयार है, और NU_NO_START का अर्थ है कि कार्य निलंबित है।

वापसी मूल्य:

NU_SUCCESS - सेवा के सफल समापन का संकेत देता है;
NU_INVALID_TASK - इंगित करता है कि कार्य नियंत्रण इकाई के लिए सूचक NULL है ;
NU_INVALID_ENTRY - इंगित करता है कि कार्य के इनपुट फ़ंक्शन के लिए सूचक NULL है ;
NU_INVALID_MEMORY - इंगित करता है कि स्टैक_ड्रेस पैरामीटर द्वारा निर्दिष्ट मेमोरी क्षेत्र शून्य ( NULL ) है;
NU_INVALID_SIZE - इंगित करता है कि निर्दिष्ट स्टैक आकार अपर्याप्त है;
NU_INVALID_PREEMPT - इंगित करता है कि पूर्व निर्धारित पैरामीटर गलत तरीके से सेट किया गया है;
NU_INVALID_START - इंगित करता है कि auto_start पैरामीटर गलत तरीके से सेट किया गया है।

टास्क को डिलीट करें

यह API कॉल पहले से बनाए गए एप्लिकेशन कार्य को हटा देता है जिसे समाप्त या समाप्त किया जाना चाहिए। यह कॉल न्यूक्लियस एसई के लिए भी आवश्यक नहीं है, क्योंकि कार्यों को सांख्यिकीय रूप से बनाया जाता है और हटाया नहीं जा सकता है।

कॉल प्रोटोटाइप:

स्थिति NU_Delete_Task (NU_TASK * कार्य);

विकल्प:

कार्य - कार्य नियंत्रण ब्लॉक के लिए सूचक

वापसी मूल्य:

NU_SUCCESS - सेवा के सफल समापन का संकेत देता है;
NU_INVALID_TASK - इंगित करता है कि कार्य के लिए सूचक गलत तरीके से सेट किया गया है;
NU_INVALID_DELETE - इंगित करता है कि कार्य समाप्त या समाप्त अवस्था में नहीं है।

टास्क पॉइंटर्स प्राप्त करें

यह एपीआई कॉल सिस्टम में सभी कार्यों के लिए एक क्रमिक सूची बनाता है। न्यूक्लियस एसई में इसकी आवश्यकता नहीं है, क्योंकि कार्यों को एक साधारण सूचकांक का उपयोग करके पहचाना जाता है, न कि एक संकेतक।

कॉल प्रोटोटाइप:

UNSIGNED NU_Task_Pointers (NU_TASK ** पॉइंटर_लिस्ट, UNSIGNED मैक्सिमम_पॉइंटर्स);

विकल्प:

पॉइंटर_लिस्ट - NU_TASK पॉइंटर्स की एक सरणी के लिए पॉइंटर। यह सरणी सिस्टम में स्थापित कार्यों के लिए संकेत से भर जाएगी;
max_pointers - पॉइंटर्स की अधिकतम संख्या जो सरणी में रखी जा सकती है।

वापसी मूल्य:

सरणी में NU_TASK पॉइंटर्स की संख्या।

टास्क प्राथमिकता बदलें

यह एपीआई कॉल कार्य को एक नई प्राथमिकता देता है। न्यूक्लियस एसई में, यह आवश्यक नहीं है, क्योंकि कार्य प्राथमिकताएं स्थिर हैं।

कॉल प्रोटोटाइप:

विकल्प NU_Change_Priority (NU_TASK * कार्य, विकल्प new_priority);

विकल्प:

कार्य - एक कार्य नियंत्रण ब्लॉक के लिए एक सूचक;
new_priority - 0 से 255 तक प्राथमिकता तय करता है।

वापसी मूल्य:
पिछले कार्य प्राथमिकता मूल्य।

टास्क प्रीमोशन एलगोरिदम बदलें

यह एपीआई कॉल उस क्रम को बदल देता है जिसमें कार्य प्रगति पर है। न्यूक्लियस एसई को इसकी आवश्यकता नहीं है क्योंकि यह एक सरल शेड्यूलिंग एल्गोरिदम का उपयोग करता है।

कॉल प्रोटोटाइप:
विकल्प NU_Change_Preemption (विकल्प पूर्व निर्धारित);

विकल्प:
पूर्व -नया - नया प्रीइम्पेक्टिव एल्गोरिथ्म, NU_PREEMPT या NU_NO_PREEMPT को स्वीकार करता है

वापसी मूल्य:
किसी कार्य को करने के लिए पिछला एल्गोरिथम।

टास्क टाइम स्लाइस बदलें

यह एपीआई कॉल एक विशिष्ट कार्य के समय के स्लाइस को बदलता है। न्यूक्लियस एसई को इसकी जरूरत नहीं है, क्योंकि टास्क टाइम स्लाइस फिक्स है।

कॉल प्रोटोटाइप:
UNSIGNED NU_Change_Time_Slice (NU_TASK * कार्य, UNSIGNED time_slice);

विकल्प:
कार्य - एक कार्य नियंत्रण ब्लॉक के लिए एक सूचक;
time_slice - इस कार्य के दौरान समाप्त होने वाले स्लाइस की अधिकतम संख्या; इस क्षेत्र का एक शून्य मान इस कार्य के लिए समय परिमाणीकरण को अक्षम करता है।

वापसी मूल्य:
कार्य समय क्वांटम का पिछला मान।

कार्य समाप्त करें

यह एपीआई कॉल एक विशिष्ट कार्य पूरा करता है। न्यूक्लियस एसई को इसकी आवश्यकता नहीं है क्योंकि समाप्त राज्य समर्थित नहीं है।

कॉल प्रोटोटाइप:
स्थिति NU_Terminate_Task (NU_TASK * कार्य);

विकल्प:
कार्य - एक कार्य नियंत्रण ब्लॉक के लिए एक सूचक।

वापसी मूल्य:
NU_SUCCESS - सेवा के सफल समापन का संकेत देता है;
NU_INVALID_TASK - इंगित करता है कि कार्य सूचक गलत है।

नाभिक RTOS संगत

न्यूक्लियस एसई विकसित करते समय, प्राथमिक लक्ष्यों में से एक न्यूक्लियस आरटीओएस के साथ उच्च स्तर की कोड संगतता सुनिश्चित करना था। कार्य कोई अपवाद नहीं हैं और, उपयोगकर्ता के दृष्टिकोण से, उन्हें न्यूक्लियस आरटीओएस के समान ही लागू किया जाता है। कुछ असंगत क्षेत्र हैं जहां मैं इस निष्कर्ष पर पहुंचा हूं कि ऐसी असंगतता स्वीकार्य होगी, जिसे देखते हुए अंतिम कोड समझने में आसान है और स्मृति का अधिक कुशलता से उपयोग कर सकते हैं। हालांकि, इन असंगतताओं के अलावा, न्यूक्लियस आरटीओएस एपीआई कॉल के बाकी हिस्सों को लगभग सीधे न्यूक्लियस एसई कॉल के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। निम्न लेखों में से एक न्यूक्लियस आरटीओएस से न्यूक्लियस एसई के संक्रमण पर अधिक विवरण प्रदान करेगा

ऑब्जेक्ट पहचानकर्ता

न्यूक्लियस आरटीओएस में, सभी वस्तुओं को एक डेटा संरचना (नियंत्रण इकाइयों) द्वारा वर्णित किया जाता है जो एक विशिष्ट प्रकार के होते हैं। इस नियंत्रण इकाई के लिए एक सूचक कार्य के लिए एक पहचानकर्ता के रूप में कार्य करता है। न्यूक्लियस एसई में, मैंने तय किया कि स्मृति के कुशल उपयोग के लिए एक अलग दृष्टिकोण की आवश्यकता थी। सभी कर्नेल ऑब्जेक्ट को RAM और / या ROM में टेबल के एक सेट द्वारा वर्णित किया गया है। इन तालिकाओं का आकार वस्तुओं के प्रकारों की संख्या से निर्धारित होता है। एक विशिष्ट वस्तु की पहचानकर्ता इन तालिकाओं में सूचकांक है। इसलिए मैंने NUSE_TASK को U8 के समकक्ष परिभाषित किया। इस प्रकार का एक चर (सूचक नहीं) कार्यों के लिए एक पहचानकर्ता के रूप में कार्य करता है। यह एक छोटी सी असंगतता है जो यह पता लगाना आसान है कि क्या कोड न्यूक्लियस आरटीओएस से या पोर्ट किया गया है। ऑब्जेक्ट पहचानकर्ता आमतौर पर अपरिवर्तित संग्रहीत और प्रेषित होते हैं।

न्यूक्लियस आरटीओएस कार्य नामकरण का भी समर्थन करता है। इन नामों का उपयोग केवल डीबगिंग के लिए किया जाता है। मैंने उन्हें मेमोरी बचाने के लिए न्यूक्लियस एसई से बाहर कर दिया।

कार्य बताता है

न्यूक्लियस आरटीओएस में, कार्य कई राज्यों में से एक में हो सकते हैं: निष्पादन , तैयार , निलंबित (जो अनिश्चितता की ओर जाता है: कार्य स्टैंडबाय में है या एपीआई कॉल द्वारा अवरुद्ध है), समाप्त, या समाप्त।

न्यूक्लियस एसई एक्ज़ीक्यूटिंग और रेडी राज्यों का भी समर्थन करता है। सभी तीन निलंबित विकल्प वैकल्पिक रूप से समर्थित हैं। समाप्त और समाप्त समर्थित नहीं हैं। कोई भी एपीआई कार्यों को पूरा करने के लिए नहीं कहता है। एक बाहरी कार्य फ़ंक्शन को कभी भी या तो स्पष्ट रूप से या अंतर्निहित रूप से मान वापस नहीं करना चाहिए (इसके परिणामस्वरूप न्यूक्लियस आरटीओएस में समाप्त राज्य होगा)।

अवास्तविक एपीआई कॉल

न्यूक्लियस आरटीओएस कार्यों के साथ काम करने के लिए 16 कार्यालय कॉल का समर्थन करता है। इनमें से 7 न्यूक्लियस एसई में लागू नहीं हैं। उनका वर्णन, साथ ही उनके बहिष्कार का कारण ऊपर वर्णित है।

अगले लेख में, हम RTOS मेमोरी प्रबंधन को देखना शुरू करेंगे।

लेखक के बारे में: कॉलिन वाल्स तीस वर्षों से इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में काम कर रहे हैं, अपने अधिकांश समय को फर्मवेयर के लिए समर्पित करते हैं। वह अब मेंटर एंबेडेड (मेंटर ग्राफिक्स का एक प्रभाग) में एक फर्मवेयर इंजीनियर है। कॉलिन वाल्स अक्सर सम्मेलनों और सेमिनारों में बोलते हैं, कई तकनीकी लेखों के लेखक और फर्मवेयर पर दो किताबें। ब्रिटेन में रहता है। कॉलिन का पेशेवर ब्लॉग , ई-मेल: colin_walls@mentor.com।

RTOS के बारे में पूरी सच्चाई। अनुच्छेद # 13। टास्क डेटा संरचना और असमर्थित एपीआई कॉल