माइक्रोकंट्रोलर में मल्टीटास्किंग के बारे में थोड़ा और

पिछले लेख में, हमने इस बारे में बात की थी कि लेखक के अनुसार, वास्तविक समय में एक माइक्रोकंट्रोलर की सामान्य क्रियाओं को प्रोग्राम करना संभव है, उन्हें कई कार्यों में विभाजित करना जो एक दूसरे के स्वतंत्र (या लगभग स्वतंत्र) हैं।

एक माइक्रोकंट्रोलर को चुना गया था, जिसमें एआरएम कॉर्टेक्स एम के एक बहुत व्यापक परिवार से कई परिचित थे, और न केवल लेखक, संख्या 0,3,4 और 7 के साथ विकल्प, एम 4 को चुना गया था, क्योंकि यह हाथ में था।

दो विचारों ने हमें "साइकिल का आविष्कार करने" के फिसलन और अस्थिर रास्ते पर लगाम लगाने के लिए प्रेरित किया, जैसा कि कुछ पाठकों ने टिप्पणी की थी, वास्तव में सरल थे। पहला यह था कि हमें अभी भी इन "कोर्टेक्स" के साथ रहना और जीना है। और दूसरा है, कुछ सार्वभौमिक (प्रसिद्धि और भाग्य प्राप्त करना) करने की कोशिश करना, लेकिन दक्षता और सरलता प्राप्त करने की उम्मीद में कुछ और अधिक ध्यान केंद्रित करना। जो लोग कभी-कभी अपने हाथों से कुछ करते हैं, उन्हें आसानी से याद होगा कि, एक नियम के रूप में, एक विशेष रूप से चयनित पेचकश एक शानदार सार्वभौमिक सेट से लिया गया एक से बेहतर है।

एक कोडांतरक उदाहरण यह दिखाने के लिए दिया गया था कि 80 से अधिक घड़ी चक्र स्विचिंग पर खर्च नहीं किए जाते हैं। और 72 मेगाहर्ट्ज़ घड़ी की गति पर यह 1 माइक्रोसेकंड से थोड़ा अधिक निकलता है। तो एक टिक, आकार में 50 माइक्रोसेकंड, इतना महंगा नहीं होगा। सिर्फ 2 प्रतिशत ओवरहेड। इसलिए, जैसा कि लेखक के पसंदीदा पात्रों में से एक ने कहा, "पीड़ित होना उचित है"।

तो, हमारे पास एन कार्य हैं, जिनमें से प्रत्येक को समय के एक टुकड़े (टिक टी) को चलाने की गारंटी है और इस खंड को बाद में (एन -1) टी टिक के बाद दोहराने की गारंटी है , साथ ही डी से अधिक देरी नहीं है। यह कष्टप्रद देरी, सौभाग्य से , समय में अधिकतम संभव आकार द्वारा सीमित है, जो सभी अनुमत अंतरालों के संचालन की अवधि के योग के बराबर है। दूसरे शब्दों में, अगले टिक से पहले किसी दिए गए अवधि के लिए सबसे अधिक संभावित रुकावट वाले कार्य सबसे अशुभ हैं। अधिक समय के लिए, कार्य में देरी नहीं की जा सकती। वह अनिवार्य रूप से बाद में (N-1) T + D microseconds की तुलना में अपना टाइम स्लॉट प्राप्त करेगी । मेरी राय में, इसे कठिन वास्तविक समय कहा जाता है।

टास्क को अपने कार्यों को पूरा करना चाहिए और कार्यान्वयन पर रिपोर्ट करना चाहिए। मुझे किसे रिपोर्ट करना चाहिए? जाहिरा तौर पर, कोई व्यक्ति प्रभारी है, और ऐसा होता है, एक नियम के रूप में, वे अधीनस्थों की तुलना में बहुत छोटे होते हैं (सच में, लेखक अपवाद भी मिला जब दोनों बाएं हाथों से तीन श्रमिकों के लिए चार मालिक थे, जिनमें से केवल एक ही जानता था और शब्द का सम्मान करता था " पर्याप्तता ”)।

और अगर "आप कई हैं, लेकिन मैं एक हूं", तो इसका मतलब एक कतार है। कई धक्का देने लगेंगे और फिसलने की कोशिश करेंगे। और किसी को इंतजार करना होगा, और फिर देर हो जाएगी और समझाना होगा। इस तथ्य के बावजूद कि यह सब भयानक लगता है, इसे सुंदर कहा जाता है: संसाधन के लिए संघर्ष। कतारें सभी के लिए एक प्रसिद्ध समाधान हैं। मैं कई लोगों को जानता था जो रोटी नहीं खिलाते हैं - मुझे लाइन में खड़े होने दो।

लेकिन हमारा इंतज़ार नहीं कर सकता! अर्थ में, कार्य। वे कठिन वास्तविक समय से हैं। मान लीजिए कि दो कार्य हर एक सेकंड में एक बार रीडिंग लेते हैं, और तीसरे को हर 10 मिलीसेकंड पर कुछ मापना चाहिए, इसे ढेर में डाल देना चाहिए, और शीर्ष पर रिपोर्ट करना चाहिए। और वे उससे कहते हैं: "मुझे बताओ, हम रसोइये के साथ समाप्त नहीं हुए हैं।"

जाहिरा तौर पर, आपको इसे मोड़ना होगा, इसे हल्के से डालना होगा, वास्तविक समय (नरम वास्तविक समय) नहीं।

हमें एक विशेष कार्य करना है जो जानता है कि कैसे इंतजार करना है और इसे करना पसंद है। यह जिस संसाधन की सेवा करेगा वह संचार चैनल होगा। जैसा कि आप जानते हैं, आपने एक ही बार में सब कुछ बंद नहीं किया है।
लेकिन, आप तुरंत पता लगा सकते हैं कि चैनल की गति क्या होनी चाहिए ताकि कुछ भी खो न जाए। ऐसा करने के लिए, आपको उस प्रदर्शन को जानना होगा, जिसके साथ हमारे सभी ग्राफोमेनियाक्स, पीए, कार्य काम करते हैं। जाहिर है, आपको बफर या बफ़र्स के आकार की भी गणना करनी होगी, जहां से सभी पैकेज ऊपर (या दाईं ओर) भेजे जाएंगे।

यदि चैनल एक नहीं है, तो सार नहीं बदलता है। प्रत्येक चैनल के लिए, एक अलग कार्य जोड़ा जाता है, जिसे प्रतीक्षा करने के लिए डिज़ाइन किया गया है (और, निश्चित रूप से, आशा और विश्वास)।

ऑपरेटर के साथ संचार चैनल के बारे में कुछ शब्द, या उससे अधिक व्यक्ति के साथ। यहां चैनल द्विदिश है, लेकिन बाहरी दिशा सबसे दिलचस्प है। तुरंत आरक्षण करें, एक ऐसी परिस्थिति है जो एक मजबूत इच्छा के साथ भी, इसे बाहर करना असंभव है। यह चैनल अधिभार है। परीक्षण के दौरान, हमें इस तक पहुंचना चाहिए और इसकी शुरुआत को देखने के लिए एक तंत्र होना चाहिए। मैं तर्क नहीं देता, छल करना अच्छा नहीं है, लेकिन थोड़ा सा छोड़ा जा सकता है। वॉन, गेरासिम ने इसका पूरी तरह से दुरुपयोग किया।

इसलिए, हम तुरंत मान लेते हैं कि ऑपरेटर को कार्य से संदेश खो सकता है। और ताकि एक व्यक्ति इस बारे में जानता है, हम उन्हें संख्या देंगे। यह निर्धारित करेगा कि हमारे ऑपरेटर को कहां और कितनी बार कुछ भी नहीं छोड़ा गया था। अंततः, आप हमेशा कोड में कुछ कर सकते हैं, या गणना में जोड़ सकते हैं, या स्थिति को सही करने के लिए इसे विद्युत सर्किट में संलग्न कर सकते हैं। ऐसा लगता है, समय के लिए, यह आसान हो जाएगा। लेकिन, निश्चित रूप से, यह सैन्य अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक नहीं है। सच कहें, तो किसी संदेश को खोना केवल डिबगिंग के दौरान अपमान की तरह नहीं दिखता है।

उदाहरण के लिए, आइए, 115200 बॉड में पावती के बिना एक डुप्लेक्स सीरियल इंटरफ़ेस है। उदाहरण के लिए, कॉन्फ़िगरेशन "अर्थव्यवस्था" में RS422 दो तार - वहां, दो - पीछे। इसकी क्षमता लगभग 10,000 बाइट्स प्रति सेकंड है। आइए 50 बाइट्स के बराबर व्यक्ति के लिए औसत संदेश का आकार लें। हम 5 मिलीसेकंड में प्रति सेकंड 200 संदेश या एक संदेश प्राप्त करते हैं। यदि हमारे पास तीन कार्य हैं जो कुछ संवाद करना चाहते हैं, तो उन्हें प्रत्येक 15 मिलीसेकंड पर प्रत्येक को करने दें। औसतन, बिल्कुल। और अगर औसतन नहीं है, तो गंभीर सांख्यिकीय गणना या पूर्ण पैमाने पर प्रयोग की आवश्यकता होगी। आखिरी वाला चुनें। हम, आखिरकार, लापता संदेशों का पता लगाना सीख गए हैं और टर्मिनल एमुलेटर की स्क्रीन पर सब कुछ देखेंगे।
तो, तीन कार्यों को व्यक्तिगत संदेश बनाने दें। संदेश सामग्री के महत्व या तात्कालिकता में भिन्न होते हैं और हमारे कार्य उन्हें उपयुक्त बफर में डालते हैं। इन तीन रिंग बफ़र्स को तत्काल के तीन स्तरों के लिए आवंटित करें जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है।

चौथा कार्य इन बफ़र्स से हमारी स्वीकृत योजना के अनुसार एक संदेश का चयन करता है और इसे वितरित करने का प्रयास करता है। यदि भेजना अभी तक संभव नहीं है, तो चौथे कार्य का अनुमान है कि यह कितना सो सकता है और इसे करता है। सोने के बाद, उसके पास भेजने के लिए रिंग बफर में पहले से ही आवश्यक स्थान है।

विभिन्न तात्कालिकता के बफ़र, बेशक, संदेशों को स्वयं स्टोर नहीं करते हैं, लेकिन उनके पते (लिंक)। इसी समय, कार्यों को स्वयं इंतजार करने की आवश्यकता नहीं है। ठीक है? नहीं, वास्तव में नहीं। यह काम नहीं करता है, और यहाँ क्यों है। इन तीन रिंग बफ़र्स में से प्रत्येक एक साझा संसाधन है। कल्पना 1 कार्य एक मध्य बफर में एक पता लगाने के बारे में था। वह शब्द पढ़ती है, जांचती है कि वह जगह खाली है, यानी मान शून्य है और (इस समय वह एक और कार्य 2 द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, जो बिल्कुल वैसा ही करना चाहती है और वह सफल हो जाती है), पहला कार्य, लौटते हुए, शब्द को वहां डाल देता है, जो सब कुछ लिख देता है दूसरे स्थान पर रहा। यहाँ एक सहकर्मी से शब्दों के लिए पूछा गया है। मुझे पता है कि वह क्या कहेगा।
-हां, सब कुछ बहुत सरल है, आप परीक्षण की अवधि के लिए रुकावटों को रोक सकते हैं और कुछ भी बुरा नहीं होगा, यह लंबे समय तक नहीं है।
- सच है, लंबे समय तक नहीं, लेकिन कितनी बार? हमें कार्य से कितना समय लगेगा? और उनमें से कौन? मैं चेतावनी देना भूल गया, हम कभी भी हस्तक्षेप नहीं करते हैं, वास्तविक समय के हमारे कठिन संप्रदाय हमें ऐसा करने से मना करते हैं।
-और अगर आप रुकावटों को रोकते नहीं हैं, तो आप हमारे कार्य स्विच को संदेश का पता लगाने के लिए कह सकते हैं। वह इसे परमाणु रूप से कर सकता है।
- हां, हो सकता है, लेकिन फिर मैं उससे कुछ पूछना चाहता हूं, फिर दूसरा। और फिर हमने 72 डिग्री हासिल की, फिर पानी से सब कुछ पतला कर दिया? क्षमा करें, मेरे पास संदर्भ बदलने के लिए 72 चक्र हैं।
आइए इसे आसान करने की कोशिश करें, जैसा कि चित्र 2 में है।

इस मामले में, प्रत्येक कार्य का अपना बफर या बफ़र्स का अपना सेट है, यदि आप एक अलग तात्कालिकता, धूमधाम और महत्व चाहते हैं। निजी तौर पर, मैं, एक साधारण ऑपरेटर के रूप में, अभी भी सभी के लिए समान महत्व रखता हूं।

इस तरह की स्कीम आपको संसाधन की लड़ाई नहीं बनाती है। अब हमारे पास बहुत काम का विकल्प है। बस यह पसंद नहीं है। लेकिन क्या होगा अगर तस्वीर में बाईं तरफ के कार्यों को भेजने के लिए कुछ भी नहीं है? फिर यह उचित होगा कि कारण प्रकट होने पर जागने के अधिकार पर कार्य को पूछा जाए, और अलार्म को फिर से सेट करने के लिए जागने के लिए नहीं। बाईं ओर के कार्य करना आसान है। इसके अलावा, एक फ़ंक्शन जो किसी मित्र को जगाने में मदद करता है, पिछली पोस्ट में उल्लेख किया गया था।

मैं एक तर्कसंगत प्रस्ताव पेश करता हूं: "धारावाहिक बंदरगाह (UART) से स्वयं को रोकें जो 4 कार्य अभी कर रहा है, उसमें बचत होगी।" आप ऐसा कर सकते हैं, लेकिन मुझे नहीं लगता कि यह अच्छा है। मैं स्पष्ट करने की कोशिश करूंगा। बाईं ओर के कार्य, वास्तव में, खुद को UART की बाधा प्रक्रिया को सक्रिय कर सकते हैं, और यह काम करना शुरू कर देगा और तब तक नहीं रुकेगा जब तक यह सब कुछ नहीं करता। व्यवधान प्रक्रिया को अब वह सब कुछ करना चाहिए जो कार्य 4 करते थे। व्यवधान को संसाधित करने के लिए लिया गया समय प्रफुल्लित होगा, एक भी कार्य अगले "स्पूल" के पूरा होने तक चालू नहीं हो पाएगा। और हम अपने साथियों से लगातार वास्तविक समय से क्या कहते हैं? लेकिन हमें बताया गया कि किसी भी बाहरी व्यवधान की प्रतिक्रिया यथासंभव कम होनी चाहिए। यह सिर्फ एक अच्छा लहजा है। या, दूसरे शब्दों में: अच्छा, बुरा करना आवश्यक है और आपके बिना यह काम करेगा।

चित्र 3 बताता है कि प्रक्रिया क्या है और क्या चुनौतियाँ हैं।

अब हम स्थिति की ओर मुड़ते हैं, एक दर्पण कह सकता है। यह तब है जब जानकारी बाहर से आती है। बता दें कि यह एक SPI चैनल है जिसमें कई गोंडोलर्स गोंडोलस और एक छोटे शौकिया स्ट्रिंग ऑर्केस्ट्रा के साथ हैं। नहीं, आराम के बारे में सोचना जल्दबाजी होगी। केवल SPI इंटरफ़ेस और कुछ चिप्स छोड़ दें। उदाहरण के लिए, वायुमंडलीय दबाव सेंसर, एक्सेलेरोमीटर और संग्रहीत मेमोरी।

मुझे तुरंत कहना चाहिए - एक मूर्ख उदाहरण। उनके अनन्त के साथ गोंडोलिएरो के कारण नहीं "मुझे जोड़ना चाहिए, सज्जन।" नहीं, यह एक मूर्खता है, वास्तव में, एक इंटरफ़ेस में विभिन्न महत्व के इनपुट डेटा को मिलाना। दरअसल, अगर आपको त्वरण जानने की जरूरत है, तो, निश्चित रूप से, गैस पेडल को निकालने के लिए जल्दी से पता लगाने के लिए, या फ्लैप को चालू करने के लिए, या अंत में अपनी आँखें बंद करें। यह जानकारी अक्सर आवश्यक होती है। लेकिन दबाव, यह धीरे-धीरे बदलता है और लगभग तीन मीटर नीचे उड़ना होगा, ताकि निचले स्तर पर जीवन गर्म हो जाए।

संग्रहीत मेमोरी के लिए, और आम तौर पर इसे इस SPI पर किसने डाला? क्या कोई दूसरा एसपीआई है? और अपेक्षित नहीं है? कहीं नहीं जाना है, कुछ करने की जरूरत है। चित्रा 2 में विपरीत दिशा में तीरों को पुनर्निर्देशित करें और सोचना शुरू करें।

टास्क 4 अब SPI परोसता है और केवल अपने संकेतों से जागता है। कार्य 1 के साथ इसका संबंध, जो संग्रहीत मेमोरी में कुछ डालना चाहता है, बाहर की ओर निर्देशित होता है और कतार के माध्यम से बाहर किया जाता है। रिंग बफर के अतिप्रवाह की निगरानी के लिए एक तंत्र प्रदान करना भी आवश्यक है। कार्य 4 के त्वरण और दबाव मूल्यों का उत्पादन दो उपभोग कार्यों की भागीदारी के बिना प्रदान करना चाहिए। आपको सिर्फ स्पिन करने और संभलने की जरूरत है। अब हम एक व्याख्यात्मक तस्वीर को स्केच कर सकते हैं और एक व्याख्यात्मक नोट लिख सकते हैं। चित्रा 4 में, ये
क्रियाओं को योजनाबद्ध रूप से दिखाया गया है (या आरेख ब्लॉक करें)।

अंडरफ्लो चेक - इन क्रियाओं से आपको यह पता लगाने में मदद मिलती है कि खपत कार्य द्वारा फिर से पढ़ने से पहले त्वरण मूल्य को बदलने का समय है या नहीं। यह चेक केवल चित्र 4 में एक अलग कार्रवाई द्वारा दिखाया गया है ताकि उस पर ध्यान आकर्षित किया जा सके। वास्तव में, यह कदम स्कीम के अनुसार एक्सेलेरोमीटर के मूल्य को पढ़ने के साथ होता है, जैसा कि चित्र 5 में दिखाया गया है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि एक साझा संसाधन है, क्योंकि परिणाम के भंडारण की जगह भी क्रियाओं (सेमाफोर) का एक संकेतक है। सर्किट की भाषा बोलते हुए यहां दौड़ संभव है, लेकिन हमारे लिए यह कोई चूक नहीं है। आखिरकार, जीवन में केवल एक वाहन के बंद दरवाजे में फिसलने को एक भाग्य माना जा सकता है। यहाँ हम विश्वासपूर्वक इसे विलंब मानेंगे।

इस तरह के प्रत्येक चरण के समय को सीमित करने के लिए स्मृति पहुंच भागों में होती है। इस प्रकार, हम तेजी से बदलते त्वरण मूल्यों की एक समान रीडिंग सुनिश्चित करेंगे, और बीच में हम बाकी की देखभाल के समय में होंगे।

खैर, अब यह लोहे से उपयुक्त कुछ खोजने और प्रयोग करने के लिए बना हुआ है। यह, मुझे लगता है, अगली कहानी होगी।