👍🏼 📦 🚶🏻 RTOS के बारे में पूरी सच्चाई। अनुच्छेद # 19। सेमाफोरेस: परिचय और बुनियादी सेवाएं 🏁 💳 🎻

सेमाफोर का उपयोग करना

न्यूक्लियस एसई में, विधानसभा चरण में सेमाफोर को परिभाषित किया जाता है। एक आवेदन में 16 सेमाफ़ोर तक हो सकते हैं। यदि सेमाफोर निर्दिष्ट नहीं हैं, तो सेवा कॉल और डेटा संरचनाओं का कोड आवेदन में शामिल नहीं है।

एक सेमाफोर U8 प्रकार का एक काउंटर है, जिसकी पहुंच इस तरह से नियंत्रित की जाती है कि कई कार्य इसका उपयोग कर सकते हैं। एक कार्य अर्ध-काउंटर (कैप्चर) के मूल्य को कम कर सकता है या इसे बढ़ा सकता है (रिलीज़)। चयनित एपीआई कॉल पैरामीटर और न्यूक्लियस एसई कॉन्फ़िगरेशन के आधार पर शून्य के मान के साथ एक सेमाफोर को पकड़ने का प्रयास करने से त्रुटि या कार्य निलंबन हो सकता है।

सेमाफोर सेट करना

सेमाफोरों की संख्या

अधिकांश न्यूक्लियस एसई वस्तुओं के साथ, सेमीफोर की सेटिंग nuse_config.h में #define निर्देशों द्वारा निर्धारित की जाती है। मुख्य पैरामीटर NUSE_SEMAPHORE_NUMBER है , जो एप्लिकेशन में अर्ध- संख्या की संख्या निर्धारित करता है। डिफ़ॉल्ट रूप से, पैरामीटर 0 पर सेट होता है (सेमीफ़ोर्स का उपयोग एप्लिकेशन में नहीं किया जाता है) और 16 तक का कोई भी मान ले सकता है। एक गलत मान एक संकलन त्रुटि को जन्म देगा, जिसे nuse_config_check.h में चेक करके उत्पन्न किया जाएगा (यह फ़ाइल nuse_config.c में शामिल है, जिसका अर्थ है कि यह संकलन करता है। इस मॉड्यूल के साथ), परिणामस्वरूप, #error निर्देश आग जाएगा।

नॉनज़ेरो वैल्यू चुनना सेमाफोर के लिए मुख्य उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है। यह पैरामीटर डेटा संरचनाओं को परिभाषित करते समय उपयोग किया जाता है और उनका आकार इसके मूल्य (अधिक विवरण के लिए, इस आलेख में आगे देखें) पर निर्भर करता है। इसके अलावा, एक नॉनजरो मान एपीआई सेटिंग्स को सक्रिय करता है।

एपीआई कॉल को सक्रिय करें

नाभिक एसई में प्रत्येक एपीआई फ़ंक्शन (उपयोगिता कॉल) nuse_config.h में #define निर्देश द्वारा सक्रिय होता है। सेमाफोर के लिए, इनमें शामिल हैं:

NUSE_SEMAPHORE_OBTAIN
NUSE_SEMAPHORE_RELEASE
NUSE_SEMAPHORE_RESET
NUSE_SEMAPHORE_INFORMATION
NUSE_SEMAPHORE_COUNT

डिफ़ॉल्ट रूप से, वे FALSE पर सेट होते हैं, इस प्रकार प्रत्येक सेवा कॉल को अक्षम कर देते हैं और उन्हें लागू करने वाले कोड को शामिल करने से रोकते हैं। सेमाफ़ोर्स सेट करने के लिए, आपको आवश्यक API कॉल का चयन करना होगा और TRUE के अनुरूप निर्देशों को सेट करना होगा।

निम्नलिखित डिफ़ॉल्ट nuse_config.h फ़ाइल का एक अंश है।

 #define NUSE_SEMAPHORE_NUMBER 0 /* Number of semaphores in the system - 0-16 */ #define NUSE_SEMAPHORE_OBTAIN FALSE /* Service call enabler */ #define NUSE_SEMAPHORE_RELEASE FALSE /* Service call enabler */ #define NUSE_SEMAPHORE_RESET FALSE /* Service call enabler */ #define NUSE_SEMAPHORE_INFORMATION FALSE /* Service call enabler */ #define NUSE_SEMAPHORE_COUNT FALSE /* Service call enabler */

एक सक्रिय एपीआई फ़ंक्शन यदि एप्लिकेशन में कोई सीमैफ़ोर्स नहीं हैं, तो संकलन त्रुटि ( NUSE_Semaphore_Count () को छोड़कर, जो हमेशा सक्षम होती है) को जन्म देगा। यदि आपका कोड API कॉल का उपयोग करता है जिसे सक्रिय नहीं किया गया है, तो एक लेआउट त्रुटि उत्पन्न होगी क्योंकि कार्यान्वयन कोड को एप्लिकेशन में शामिल नहीं किया गया था।

उपयोगिता सेमाफोर कॉल

न्यूक्लियस आरटीओएस आठ सेवा कॉल का समर्थन करता है जो निम्नलिखित कार्यक्षमता प्रदान करते हैं:

सेमीफोर कैप्चर। न्यूक्लियस एसई NUSE_Semaphore_Obtain () फ़ंक्शन में कार्यान्वित किया जाता है।
सेमाफ़ोर रिलीज़ करें। न्यूक्लियस एसई में, इसे NUSE_Semaphore_Release () फ़ंक्शन में कार्यान्वित किया जाता है।
सभी रुके हुए कार्यों (रिबूट) की रिहाई के साथ एक अप्रयुक्त राज्य में सेमीफोर को वापस करना। न्यूक्लियस एसई को NUSE_Semaphore_Reset () में लागू किया गया है।
एक विशिष्ट सेमाफोर के बारे में जानकारी प्रदान करना। न्यूक्लियस एसई को NUSE_Semaphore_Information () में लागू किया गया है।
एप्लिकेशन में कॉन्फ़िगर किए गए सेमाफोर की संख्या लौटाता है। NUSE_Semaphore_Count () में न्यूक्लियस एसई लागू किया गया।
एप्लिकेशन में एक नया सेमीफ़ायर जोड़ना। न्यूक्लियस एसई को लागू नहीं किया जाता है।
एप्लिकेशन से सेमाफ़ोर निकाल रहा है। न्यूक्लियस एसई को लागू नहीं किया जाता है।
सभी सेमाफोर की ओर संकेत करते हुए लौटना। न्यूक्लियस एसई को लागू नहीं किया जाता है।

प्रत्येक सेवा कॉल के कार्यान्वयन को नीचे विस्तार से वर्णित किया गया है।

उपयोगिता सेमाफोर को पकड़ने और छोड़ने के लिए कॉल करती है

मौलिक ऑपरेशन जो सेमाफोर पर किए जा सकते हैं, वे कैप्चर और रिलीज़ (मूल्य में कमी और वृद्धि) हैं। न्यूक्लियस आरटीओएस और न्यूक्लियस एसई इन ऑपरेशनों के लिए दो बुनियादी एपीआई कॉल प्रदान करते हैं।

सेमीफोर कैप्चर

नाभिक आरटीओएस उपयोगिता कॉल एक सेमाफोर को पकड़ने के लिए बहुत लचीला है और आपको कार्यों को संक्षेप में या एक विशेष समय समाप्त करने के साथ अनुमति देता है यदि ऑपरेशन को वर्तमान में नहीं किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, यदि आप शून्य मान के साथ एक सेमीफोर पर कब्जा करने की कोशिश करते हैं। न्यूक्लियस एसई एक ही सुविधाएँ प्रदान करता है, केवल कार्य ठहराव वैकल्पिक है, और एक टाइमआउट लागू नहीं किया गया है।

न्यूक्लियस आरटीओएस में सेमाफोर पर कब्जा करने की चुनौती
सेवा कॉल प्रोटोटाइप:
स्थिति NU_Obtain_Semaphore (NU_SEMAPHORE * semaphore, UNSIGNED सस्पेंड);

विकल्प:

सेमाफोर - उपयोगकर्ता द्वारा प्रदान किए गए सेमाफोर नियंत्रण ब्लॉक के लिए सूचक;
सस्पेंड - कार्य निलंबन पैरामीटर, मान NU_NO_SUSPEND या NU_SUSPEND , साथ ही टाइमआउट मान ले सकते हैं।

वापसी मूल्य:

NU_SUCCESS - कॉल सफलतापूर्वक पूरा हो गया था;
NU_UNAVAILABLE - सेमाफोर का एक शून्य मान था;
NU_INVALID_SEMAPHORE - सेमाफ़ोर को अमान्य सूचक;
NU_INVALID_SUSPEND - गैर-कार्य-संबंधित थ्रेड से रोकने का प्रयास;
NU_SEMAPHORE_WAS_RESET - कार्य स्थगित होने के दौरान सेमाफ़ोर रीसेट कर दिया गया था।

न्यूक्लियस एसई में सेमाफोर पर कब्जा करने की चुनौती
यह एपीआई कॉल न्यूक्लियस आरटीओएस एपीआई की मुख्य कार्यक्षमता का समर्थन करता है।

सेवा कॉल प्रोटोटाइप:

स्टेटस NUSE_Semaphore_Obtain (NUSE_SEMAPHORE सेमाफोर, U8 सस्पेंड);

विकल्प:

उपयोग किए गए सेमाफ़ोर का सूचकांक (आईडी);
निलंबन - कार्य निलंबन पैरामीटर, NUSE_NO_SUSPEND या NUSE_SUSPEND हो सकता है।

वापसी मूल्य:

NUSE_SUCCESS - कॉल सफलतापूर्वक पूरा हो गया था;
NUSE_UNAVAILABLE - सेमाफोर का एक शून्य मान था;
NUSE_INVALID_SEMAPHORE - अमान्य सेमाफ़ोर सूचकांक;
NUSE_INVALID_SUSPEND - एक गैर-कार्य से संबंधित थ्रेड या जब एपीआई अवरुद्ध कार्यक्षमता अक्षम है, को रोकने का प्रयास;
NUSE_SEMAPHORE_WAS_RESET - कार्य स्थगित होने के दौरान अर्ध -रीसेट किया गया था;

न्यूक्लियस एसई में सेमाफोर कैप्चर को लागू करना
फ़ंक्शन कोड NUSE_Semaphore_Obtain () (मापदंडों की जांच करने के बाद ) का संस्करण सशर्त संकलन का उपयोग करके चुना गया है, जो इस बात पर निर्भर करता है कि ब्लॉकिंग (रुकने) के लिए समर्थन सक्रिय है या नहीं। दोनों विकल्पों पर विचार करें।

यदि लॉक सक्रिय नहीं है, तो इस एपीआई कॉल का तर्क बहुत आसान है:

 if (NUSE_Semaphore_Counter[semaphore] != 0) /* semaphore available */ { NUSE_Semaphore_Counter[semaphore]--; return_value = NUSE_SUCCESS; } else /* semaphore unavailable */ { return_value = NUSE_UNAVAILABLE; }

सेमाफोर काउंटर के मूल्य की जांच की जाती है, और यदि यह शून्य के बराबर नहीं है, तो घट जाती है।

यदि कार्य लॉकिंग सक्रिय है, तो तर्क अधिक जटिल हो जाता है:

 do { if (NUSE_Semaphore_Counter[semaphore] != 0) /* semaphore available */ { NUSE_Semaphore_Counter[semaphore]--; return_value = NUSE_SUCCESS; suspend = NUSE_NO_SUSPEND; } else /* semaphore unavailable */ { if (suspend == NUSE_NO_SUSPEND) { return_value = NUSE_UNAVAILABLE; } else { /* block task */ NUSE_Semaphore_Blocking_Count[semaphore]++; NUSE_Suspend_Task(NUSE_Task_Active, semaphore << 4) | NUSE_SEMAPHORE_SUSPEND); return_value = NUSE_Task_Blocking_Return[NUSE_Task_Active]; if (return_value != NUSE_SUCCESS) { suspend = NUSE_NO_SUSPEND; } } } } while (suspend == NUSE_SUSPEND);

कुछ स्पष्टीकरण सहायक हो सकते हैं।

कोड को do ... में रखा गया है, जबकि लूप , जो सस्पेंड पैरामीटर NUSE_SUSPEND है, जबकि चलता है।

यदि सेमाफोर में गैर-अक्षीय मान है, तो यह घट जाती है। निलंबित चर NUSE_NO_SUSPEND पर सेट किया गया है , और API कॉल समाप्त हो जाता है और NUSE_SUCESS को वापस आ जाता है ।

यदि सेमाफ़ोर शून्य है और निलंबित चर NUSE_NO_SUSPEND पर सेट है, तो API कॉल NUSE_UNAVAILABLE को वापस कर देता है। यदि निलंबन NUSE_SUSPEND पर सेट किया गया था, तो कार्य रुक जाता है। कॉल पूरा होने के बाद (उदाहरण के लिए, जब कार्य फिर से शुरू होता है), यदि रिटर्न मान NUSE_SUCCESS है (जो इंगित करता है कि कार्य को फिर से शुरू होने के बाद फिर से शुरू किया गया था, और रीसेट के बाद नहीं), चक्र शुरू से शुरू होता है।

सेमफोर रिलीज

सेमाफोर को मुक्त करने के लिए न्यूक्लियस आरटीओएस एपीआई की उपयोगिता कॉल काफी सरल है: सेमाफोर काउंटर का मूल्य बढ़ जाता है और एक सफलता संदेश वापस आ जाता है। न्यूक्लियस एसई एक ही सुविधाएँ प्रदान करता है, लेकिन अतिरिक्त अतिप्रवाह जाँच के साथ।

न्यूक्लियस आरटीओएस में सेमाफोर जारी करने की चुनौती
सेवा कॉल प्रोटोटाइप:

स्थिति NU_Release_Semaphore (NU_SEMAPHORE * semaphore);

विकल्प:

सेमाफोर - उपयोगकर्ता द्वारा प्रदान किए गए एक सेमाफोर नियंत्रण ब्लॉक के लिए एक संकेतक।

वापसी मूल्य:

NU_SUCCESS - कॉल सफलतापूर्वक पूरा हो गया था;
NU_INVALID_SEMAPHORE - अमान्य सेमाफ़ोर सूचक।

न्यूक्लियस एसई में सेमाफोर जारी करने की चुनौती
यह एपीआई कॉल न्यूक्लियस आरटीओएस एपीआई की मुख्य कार्यक्षमता का समर्थन करता है।

सेवा कॉल प्रोटोटाइप:

स्थिति NUSE_Semaphore_Release (NUSE_SEMAPHORE सेमाफोर);

विकल्प:

semaphore - मुक्त किए गए semaphore का सूचकांक (ID)।

वापसी मूल्य:

NUSE_SUCCESS - कॉल सफलतापूर्वक पूरा हो गया था;
NUSE_INVALID_SEMAPHORE - अमान्य सेमाफ़ोर सूचकांक;
NUSE_UNAVAILABLE - सेमाफोर का मान 255 है और इसे बढ़ाया नहीं जा सकता।

न्यूक्लियस एसई में सेमाफोर रिलीज को लागू करना
फ़ंक्शन कोड NUSE_Semaphore_Release () (मापदंडों की जांच करने के बाद) आम है, भले ही कार्य लॉक सक्रिय हो या नहीं। सेमाफोर काउंटर के मूल्य की जांच की जाती है, और यदि यह 255 से कम है, तो यह बढ़ जाता है।

यदि एपीआई अवरुद्ध कॉल (कार्य निलंबन) के लिए समर्थन सक्रिय है, तो सशर्त संकलन का उपयोग करके आगे कोड का चयन किया जाता है:

 NUSE_CS_Enter(); if (NUSE_Semaphore_Counter[semaphore] < 255) { NUSE_Semaphore_Counter[semaphore]++; return_value = NUSE_SUCCESS; #if NUSE_BLOCKING_ENABLE if (NUSE_Semaphore_Blocking_Count[semaphore] != 0) { U8 index; /* check whether a task is blocked */ /* on this semaphore */ NUSE_Semaphore_Blocking_Count[semaphore]--; for (index=0; index<NUSE_TASK_NUMBER; index++) { if ((LONIB(NUSE_Task_Status[index]) == NUSE_SEMAPHORE_SUSPEND) && (HINIB(NUSE_Task_Status[index]) == semaphore)) { NUSE_Task_Blocking_Return[index] = NUSE_SUCCESS; NUSE_Wake_Task(index); break; } } } #endif } else { return_value = NUSE_UNAVAILABLE; } NUSE_CS_Exit(); return return_value;

यदि कोई कार्य इस सेमाफ़ोर पर निलंबित कर दिया जाता है, तो उनमें से पहला शुरू होता है।

निम्नलिखित लेख में सेमीफोरस और उनकी डेटा संरचनाओं से जुड़े अतिरिक्त एपीआई कॉल का वर्णन किया जाएगा।

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 वॉल्स अक्सर सम्मेलनों और सेमिनारों में बोलते हैं, कई तकनीकी लेखों के लेखक और फर्मवेयर पर दो किताबें। ब्रिटेन में रहता है। कॉलिन के पेशेवर ब्लॉग , ई-मेल: colin_walls@mentor.com।

RTOS के बारे में पूरी सच्चाई। अनुच्छेद # 19। सेमाफोरेस: परिचय और बुनियादी सेवाएं