Azure RTOS ThreadX的搶占任務(wù)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)與調(diào)試

?簡介?

Azure RTOS ThreadX 是 Microsoft 提供的高級(jí)工業(yè)級(jí)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) (RTOS)。它是專門為深度嵌入式實(shí)時(shí) IoT 應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的。Azure RTOS ThreadX 提供高級(jí)計(jì)劃、通信、同步、計(jì)時(shí)器、內(nèi)存管理和中斷管理功能。此外，Azure RTOS ThreadX 具有許多高級(jí)功能，包括 picokernel 體系結(jié)構(gòu)、preemption-threshold 計(jì)劃、event-chaining、執(zhí)行分析、性能指標(biāo)和系統(tǒng)事件跟蹤。Azure RTOS ThreadX 非常易于使用，適用于要求極其苛刻的嵌入式應(yīng)用程序。Azure RTOS ThreadX 在各種產(chǎn)品（包括消費(fèi)者設(shè)備、醫(yī)療電子設(shè)備和工業(yè)控制設(shè)備）上的部署次數(shù)已達(dá)數(shù)十億次。

具體的介紹和用戶指南可以參考：

https://docs.microsoft.com/zh-cn/azure/rtos/threadx/

在前文描述移植基本內(nèi)核的基礎(chǔ)上，本文描述了如何基于MM32F3270系列MCU結(jié)合Azure RTOS ThreadX應(yīng)用搶占任務(wù)preemption-threshold的使用，引導(dǎo)用戶理解Azure RTOS ThreadX搶占任務(wù)preemption-threshold功能。

表 1 適用系列型號(hào)

系列	芯片型號(hào)	開發(fā)板
MM32F3270	MM32F3273G9P	EVB-F3270

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移植應(yīng)用的準(zhǔn)備

1.1?? 硬件開發(fā)板的準(zhǔn)備

該移植過程中應(yīng)用的開發(fā)板為MM32的EVB-F3270，板載MM32F3273G9P。

EVB-F3270 (MM32F3273G9P)的簡要參數(shù)：

Arm Cortex-M3 內(nèi)核

板載 MM32F3273G9P（LQFP144）

USB Host / Device、SPI、I2C

4 x Key、4 x LED

I2S Speaker

TF-Card

Ethernet PHY

1.2? 軟件的準(zhǔn)備

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庫函數(shù)和例程（Lib Samples）

該移植過程中應(yīng)用的 Firmware 分別為 MM32F3270 庫函數(shù)和例程，下載地址：

https://www.mindmotion.com.cn/products/mm32mcu/mm32f/mm32f_mainstream/mm32f3270/

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Azure RTOS ThreadX（源碼）

ThreadX 的源代碼已經(jīng)開放，我們可以從 ThreadX 公共源代碼存儲(chǔ)庫獲取 Azure RTOS ThreadX，網(wǎng)址為：

https://github.com/azure-rtos/threadx/

具體的商用使用條件參考Azure的許可證說明：

https://www.microsoft.com/en-us/legal/intellectualproperty/tech-licensing/programs?msclkid=f7ab4ff3afa011ec90a79366a52034fa&ac tivetab=pivot1:primaryr11

Microsoft publishes the Azure RTOS source code to GitHub. No license is required to install and use the software for internal development, testing, and evaluation purposes. A license is required to distribute or sell components and devices unless using Azure RTOS licensed hardware.

Azure RTOS 何時(shí)需要許可證？

Microsoft 將 Azure RTOS 源代碼發(fā)布到 GitHub。安裝和使用該軟件進(jìn)行內(nèi)部開發(fā)、測試和評估無需許可證。分發(fā)或銷售組件和設(shè)備需要許可證，除非使用 Azure RTOS 許可的硬件。

ThreadX 安裝

可以通過將 GitHub 存儲(chǔ)庫克隆到本地計(jì)算機(jī)來安裝 ThreadX。下面是用于在 PC 上創(chuàng)建 ThreadX 存儲(chǔ)庫的克隆的典型語法。

shell復(fù)制

git clone https://github.com/azure-rtos/threadx

或者，也可以使用 GitHub 主頁上的“下載”按鈕來下載存儲(chǔ)庫的副本。

下載后的倉庫代碼目錄列表如下：

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Azure RTOS ThreadX（源碼）支持的開發(fā)環(huán)境

ThreadX 內(nèi)核提供好了各種主流硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)的移植文件，以Cortex_M3為例，可以支持以下六種開發(fā)環(huán)境：

本次移植過程使用Azure RTOS原有的sample_threadx.c Samples為例子，稍作修改，演示了搶占任務(wù)的功能與應(yīng)用。

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Threadx 搶占任務(wù)的應(yīng)用

該章節(jié)介紹了搶占任務(wù)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)的背景與應(yīng)用目的，該演示程序可在MM32F3273G9P的EVB-F3270上運(yùn)行。

此示例在文件 main_preemption_demo.c中實(shí)現(xiàn)，旨在說明如何在嵌入式多線程環(huán)境中使用搶占任務(wù)，實(shí)現(xiàn)任務(wù)之間的優(yōu)先級(jí)切換與搶占。

2.1? 任務(wù)優(yōu)先級(jí)與切換的知識(shí)

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2.1.1? 線程優(yōu)先級(jí)

ThreadX 在創(chuàng)建線程時(shí)通過分配表示其“優(yōu)先級(jí)”的數(shù)值來確定線程的重要性。

ThreadX 的最大優(yōu)先級(jí)數(shù)可在 32 到 1024（增量為 32）之間進(jìn)行配置。

因此：

TX_MAX_PRIORITIES的宏定義設(shè)置的數(shù)值必須是32的整數(shù)倍：

#define TX_MAX_PRIORITIES 32

實(shí)際的最大優(yōu)先級(jí)數(shù)由 TX_MAX_PRIORITIES 常數(shù)在 ThreadX 庫的編譯過程中確定。設(shè)置更多優(yōu)先級(jí)并不會(huì)顯著增加處理開銷。但是，每個(gè)包含 32 個(gè)優(yōu)先級(jí)的組額外需要 128 字節(jié)的 RAM 進(jìn)行管理。例如，32 個(gè)優(yōu)先級(jí)需要 128 字節(jié)的 RAM，64 個(gè)優(yōu)先級(jí)需要 256 字節(jié)的 RAM，而 96 個(gè)優(yōu)先級(jí)需要 384 字節(jié)的 RAM。

默認(rèn)情況下，ThreadX 具有 32 個(gè)優(yōu)先級(jí)，范圍從優(yōu)先級(jí) 0 到優(yōu)先級(jí) 31。數(shù)值越小，優(yōu)先級(jí)越高。因此，優(yōu)先級(jí) 0 表示最高優(yōu)先級(jí)，而優(yōu)先級(jí) (TX_MAX_PRIORITIES-1) 表示最低優(yōu)先級(jí)。

ThreadX沒有空閑任務(wù)，如果大家創(chuàng)建空閑任務(wù)，需要將其設(shè)置為最低優(yōu)先級(jí)。

通過協(xié)作調(diào)度或時(shí)間切片，多個(gè)線程可以具有相同的優(yōu)先級(jí)。

此外，線程優(yōu)先級(jí)還可以在運(yùn)行時(shí)更改。

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2.1.2? 線程切換調(diào)度

ThreadX 根據(jù)線程的優(yōu)先級(jí)來調(diào)度線程。優(yōu)先級(jí)最高的就緒線程最先執(zhí)行。如果有多個(gè)具有相同優(yōu)先級(jí)的線程準(zhǔn)備就緒，則按照先進(jìn)先出 (FIFO) 的方式執(zhí)行。

ThreadX操作系統(tǒng)支持三種調(diào)度方式：搶占式調(diào)度，時(shí)間切片調(diào)度和輪詢式調(diào)度。

在一般的應(yīng)用中，主要是搶占式調(diào)度和時(shí)間切片調(diào)度，輪詢式調(diào)度用到的很少。

輪循任務(wù)調(diào)度

ThreadX 支持通過輪循調(diào)度處理具有相同優(yōu)先級(jí)的多個(gè)線程。此過程通過以協(xié)作方式調(diào)用 tx_thread_relinquish 來實(shí)現(xiàn)。此服務(wù)為相同優(yōu)先級(jí)的所有其他就緒線程提供了在 tx_thread_relinquish 調(diào)用方再次執(zhí)行之前執(zhí)行的機(jī)會(huì)。

時(shí)間切片任務(wù)調(diào)度

“時(shí)間切片”是輪循調(diào)度的另一種形式。時(shí)間片指定線程在不放棄處理器的情況下可以執(zhí)行的最大計(jì)時(shí)器時(shí)鐘周期數(shù)（計(jì)時(shí)器中斷）。在 ThreadX 中，時(shí)間切片按每個(gè)線程提供。線程的時(shí)間片在創(chuàng)建時(shí)分配，可在運(yùn)行時(shí)修改。當(dāng)時(shí)間片過期時(shí)，具有相同優(yōu)先級(jí)的所有其他就緒線程有機(jī)會(huì)在時(shí)間切片線程重新執(zhí)行之前執(zhí)行。

當(dāng)線程掛起、放棄、執(zhí)行導(dǎo)致?lián)屨嫉?ThreadX 服務(wù)調(diào)用或自身經(jīng)過時(shí)間切片后，該線程將獲得一個(gè)新的線程時(shí)間片。

當(dāng)時(shí)間切片的線程被搶占時(shí)，該線程將在其剩余的時(shí)間片內(nèi)比具有相同優(yōu)先級(jí)的其他就緒線程更早恢復(fù)執(zhí)行。

搶占式任務(wù)調(diào)度

搶占任務(wù)調(diào)度是為了支持優(yōu)先級(jí)更高的線程而暫時(shí)中斷正在執(zhí)行的線程的過程。每個(gè)任務(wù)都有不同的優(yōu)先級(jí)，任務(wù)會(huì)一直運(yùn)行直到被高優(yōu)先級(jí)任務(wù)搶占或者遇到阻塞式的API函數(shù)。

此過程對正在執(zhí)行的線程不可見。當(dāng)更高優(yōu)先級(jí)的線程完成時(shí)，控制權(quán)將轉(zhuǎn)交回發(fā)生搶占的確切位置。這是實(shí)時(shí)系統(tǒng)中一項(xiàng)非常重要的功能，因?yàn)樵摴δ苡兄诳焖夙憫?yīng)重要的應(yīng)用程序事件。

盡管搶占是一項(xiàng)非常重要的功能，但也可能導(dǎo)致各種問題，包括資源不足、開銷過大和優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)。為了緩解搶占的一些固有問題，ThreadX 提供了一個(gè)獨(dú)特的高級(jí)功能，名為搶占閾值 (Preemption-threshold)。

搶占閾值允許線程指定禁用搶占的優(yōu)先級(jí)上限。優(yōu)先級(jí)高于上限的線程仍可以執(zhí)行搶占，但不允許優(yōu)先級(jí)低于上限的線程執(zhí)行搶占。

例如，假設(shè)優(yōu)先級(jí)為 20 的線程只與一組優(yōu)先級(jí)介于 15 到 20 之間的線程進(jìn)行交互。在其關(guān)鍵部分中，優(yōu)先級(jí)為 20 的線程可將其搶占式閥值設(shè)置為 15，從而防止該線程和與之交互的所有線程發(fā)生搶占。這仍允許（優(yōu)先級(jí)介于 0和 14 之間）真正重要的線程在其關(guān)鍵部分處理中搶占此線程的資源，這會(huì)使處理的響應(yīng)速度更快。

當(dāng)然，仍有可能通過將其搶占式閥值設(shè)置為 0 來為線程禁用所有搶占。此外，可以在運(yùn)行時(shí)更改搶占閾值。

備注：

使用搶占閾值會(huì)禁用指定線程的時(shí)間切片。

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優(yōu)先級(jí)繼承

ThreadX 還支持其互斥服務(wù)內(nèi)的可選優(yōu)先級(jí)繼承。優(yōu)先級(jí)繼承允許低優(yōu)先級(jí)線程暫時(shí)假設(shè)正在等待歸較低優(yōu)先級(jí)線程所有的互斥的高優(yōu)先級(jí)線程的優(yōu)先級(jí)。借助此功能，應(yīng)用程序可以消除中間優(yōu)先級(jí)線程的搶占，從而避免出現(xiàn)不確定的優(yōu)先級(jí)倒置。當(dāng)然，也可以使用“搶占式閥值”獲得類似的結(jié)果。

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2.1.3? 搶占式任務(wù)調(diào)度

任務(wù)優(yōu)先級(jí)需要解決的問題：

輪循任務(wù)調(diào)度

選擇線程優(yōu)先級(jí)是多線程處理最重要的方面之一。有時(shí)很容易根據(jù)感知的線程重要性概念來分配優(yōu)先級(jí)，而不是確定運(yùn)行時(shí)到底需要什么。濫用線程優(yōu)先級(jí)會(huì)導(dǎo)致其他線程資源枯竭、產(chǎn)生優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)、減少處理帶寬，致使應(yīng)用程序出現(xiàn)難以理解的運(yùn)行時(shí)行為。

如前所述，ThreadX 提供基于優(yōu)先級(jí)的搶占式調(diào)度算法。優(yōu)先級(jí)較低的線程只能在沒有更高優(yōu)先級(jí)的線程可以執(zhí)行時(shí)才會(huì)執(zhí)行。如果優(yōu)先級(jí)較高的線程始終準(zhǔn)備就緒，則不會(huì)執(zhí)行優(yōu)先級(jí)較低的線程。這種情況稱為線程資源不足。

大多數(shù)線程資源不足的問題都是在調(diào)試初期檢測到的，可通過確保優(yōu)先級(jí)較高的線程不會(huì)連續(xù)執(zhí)行來解決。另外，還可以在應(yīng)用程序中添加此邏輯，以便逐漸提高資源不足的線程的優(yōu)先級(jí)，直到有機(jī)會(huì)執(zhí)行這些線程。

與線程優(yōu)先級(jí)相關(guān)的另一個(gè)缺陷是“優(yōu)先級(jí)倒置”。當(dāng)優(yōu)先級(jí)較高的線程由于優(yōu)先級(jí)較低的線程占用其所需資源而掛起時(shí)，將會(huì)發(fā)生優(yōu)先級(jí)倒置。當(dāng)然，在某些情況下，有必要讓兩個(gè)優(yōu)先級(jí)不同的線程共享一個(gè)公用資源。如果這些線程是唯一處于活動(dòng)狀態(tài)的線程，優(yōu)先級(jí)倒置時(shí)間就與低優(yōu)先級(jí)線程占用資源的時(shí)間息息相關(guān)。這種情況既具有確定性又非常正常。不過，如果在這種優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)的情況，中等優(yōu)先級(jí)的線程變?yōu)榛顒?dòng)狀態(tài)，優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)時(shí)間就不再確定，并且可能導(dǎo)致應(yīng)用程序失敗。

主要有三種不同的方法可防止 ThreadX 中出現(xiàn)不確定的優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)。

首先，在設(shè)計(jì)應(yīng)用程序優(yōu)先級(jí)選擇和運(yùn)行時(shí)行為時(shí)，可以采用能夠防止出現(xiàn)優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)問題的方式。

其次，優(yōu)先級(jí)較低的線程可以利用搶占閾值來阻止中等優(yōu)先級(jí)線程在其與優(yōu)先級(jí)較高的線程共享資源時(shí)執(zhí)行搶占。

最后，使用 ThreadX 互斥對象保護(hù)系統(tǒng)資源的線程可以利用可選的互斥優(yōu)先級(jí)繼承來消除不確定的優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)。

優(yōu)先級(jí)開銷

要減少多線程處理開銷，最容易被忽視的一種方法是減少上下文切換的次數(shù)。如前所述，當(dāng)優(yōu)先級(jí)較高的線程執(zhí)行優(yōu)先于正在執(zhí)行的線程時(shí)，則會(huì)發(fā)生上下文切換。值得一提的是，在發(fā)生外部事件（例如中斷）和執(zhí)行線程發(fā)出服務(wù)調(diào)用時(shí)，優(yōu)先級(jí)較高的線程可能變?yōu)榫途w狀態(tài)。

為了說明線程優(yōu)先級(jí)對上下文切換開銷的影響，假設(shè)有一個(gè)包含三個(gè)線程的環(huán)境，這些線程分別命名為 thread_1、thread_2 和 thread_3。進(jìn)一步假定所有線程都處于等待消息的掛起狀態(tài)。當(dāng) thread_1 收到消息后，立即將其轉(zhuǎn)發(fā)給 thread_2。隨后，thread_2 將此消息轉(zhuǎn)發(fā)給 thread_3。Thread_3 只是丟棄此消息。每個(gè)線程處理其消息后，則會(huì)返回并等待另一個(gè)消息。

執(zhí)行這三個(gè)線程所需的處理存在很大的差異，具體取決于其優(yōu)先級(jí)。如果所有線程都具有相同優(yōu)先級(jí)，則會(huì)在執(zhí)行每個(gè)線程之前發(fā)生一次上下文切換。當(dāng)每個(gè)線程在空消息隊(duì)列中掛起時(shí)，將會(huì)發(fā)生上下文切換。

但是，如果 thread_2 的優(yōu)先級(jí)高于 thread_1，thread_3 的優(yōu)先級(jí)高于 thread_2，上下文切換的次數(shù)將增加一倍。這是因?yàn)楫?dāng)其檢測到優(yōu)先級(jí)更高的線程現(xiàn)已準(zhǔn)備就緒時(shí)，會(huì)在 tx_queue_send 服務(wù)中執(zhí)行另一次上下文切換。

ThreadX 搶占閾值機(jī)制可以避免出現(xiàn)這些額外的上下文切換，并且仍支持前面提到的優(yōu)先級(jí)選擇。這是一項(xiàng)重要的功能，因?yàn)樵摴δ茉试S在調(diào)度期間使用多個(gè)線程優(yōu)先級(jí)，同時(shí)避免在線程執(zhí)行期間出現(xiàn)一些不需要的上下文切換。

這里僅對搶占式調(diào)度進(jìn)行說明。

運(yùn)行條件：

創(chuàng)建 3 個(gè)任務(wù) Task1，Task2 和 Task3。

Task1 的優(yōu)先級(jí)為 1，Task2 的優(yōu)先級(jí)為 2，Task3 的優(yōu)先級(jí)為 3。

沒有使用搶占式任務(wù)調(diào)度，Task1首先開始運(yùn)行，此時(shí)雖然Task2 就緒，只能在等任務(wù)1 完全空閑下來或完成任務(wù)；Task2 任然在運(yùn)行，此時(shí)雖然Task3也就緒了，同樣需要等任務(wù)2空閑下來或者完成任務(wù)，才能轉(zhuǎn)成運(yùn)行態(tài)，執(zhí)行程序運(yùn)行。

而使用任務(wù)搶占式調(diào)度方式，運(yùn)行過程變?yōu)椋?/p>

A. 任務(wù) Task1 在運(yùn)行中，運(yùn)行過程中由于 Task2 就緒(A點(diǎn))，在搶占式調(diào)度器的作用下任務(wù) Task2 搶占Task1 的執(zhí)行。Task2 進(jìn)入到運(yùn)行態(tài)，Task1 由運(yùn)行態(tài)進(jìn)入到就緒態(tài)。

B. 任務(wù) Task2 在運(yùn)行中，運(yùn)行過程中由于 Task3 就緒(B點(diǎn))，在搶占式調(diào)度器的作用下任務(wù) Task3 搶占 Task2的執(zhí)行。Task3 進(jìn)入到運(yùn)行態(tài)，Task2 由運(yùn)行態(tài)進(jìn)入到就緒態(tài)。

C. 任務(wù) Task3 運(yùn)行過程中調(diào)用了阻塞式 API 函數(shù)(C點(diǎn))，比如 tx_thread_sleep，任務(wù) Task3 被掛起，在搶占式調(diào)度器的作用下查找到下一個(gè)要執(zhí)行的最高優(yōu)先級(jí)任務(wù)是 Task2，任務(wù) Task2 由就緒態(tài)進(jìn)入到運(yùn)行態(tài)。

D. 任務(wù) Task2 運(yùn)行完成（完成時(shí)結(jié)束任務(wù)2的搶占）前，任務(wù)3的阻塞或Sleep時(shí)間已經(jīng)結(jié)束。下一一步繼續(xù)執(zhí)行的任務(wù)是 Task3，任務(wù) Task3完成后，解除本次搶占。任務(wù)1由就緒態(tài)進(jìn)入到運(yùn)行態(tài)，直到運(yùn)行完成。

2.2? Azure Threadx 任務(wù)搶占的相關(guān)函數(shù)

tx_thread_preemption_change 更改應(yīng)用程序線程的搶占閾值

UINT?tx_thread_preemption_change(
????TX_THREAD?*thread_ptr,
????UINT?new_threshold,?
????UINT?*old_threshold);

函數(shù)說明

此服務(wù)更改指定線程的搶占閾值。搶占閾值阻止指定線程被等于或小于搶占閾值的線程搶占。

備注：

使用搶占閾值會(huì)禁用指定線程的時(shí)間切片。

參數(shù)

thread_ptr：指向以前創(chuàng)建的應(yīng)用程序線程的指針。

new_threshold：新的搶占閾值優(yōu)先級(jí)（0 至 TX_MAX_PRIORITIES-1）。

old_threshold：指向恢復(fù)為上一個(gè)搶占閾值的位置的指針。

返回值

TX_SUCCESS：(0X00) 成功更改搶占閾值。

TX_THREAD_ERROR：(0X0E) 應(yīng)用程序線程指針無效。

TX_THRESH_ERROR：(0x18) 指定的新?lián)屨奸撝凳菬o效的線程優(yōu)先級(jí)（值不介于 0 到 TX_MAX_PRIORITIES-1 之間）或大于（優(yōu)先級(jí)更低）當(dāng)前線程優(yōu)先級(jí)。

TX_PTR_ERROR：(0x03) 指向之前的搶占閾值存儲(chǔ)位置的指針無效。

NX_CALLER_ERROR：(0x13) 此服務(wù)的調(diào)用方無效。

具體函數(shù)的中文說明可以參考：

https://docs.microsoft.com/zh-cn/azure/rtos/threadx/chapter4

具體函數(shù)的英文說明可以參考：

https://docs.microsoft.com/en-us/azure/rtos/threadx/threadx-smp/chapter4#tx_event_flags_set

示例

TX_THREAD?my_thread;
UINT?my_old_threshold;
UINT?status;

/*?Disable?all?preemption?of?the?specified?thread.?The
current?preemption-threshold?is?returned?in
"my_old_threshold".?Assume?that?"my_thread"?has
already?been?created.?*/

status?=?tx_thread_preemption_change(&my_thread,
????0,?&my_old_threshold);

/*?If?status?equals?TX_SUCCESS,?the?application?thread?is
non-preemptable?by?another?thread.?Note?that?ISRs?are
not?prevented?by?preemption?disabling.?*/

2.3? 搶占任務(wù)的應(yīng)用演示

? ?

2.3.1? 工程目錄的建立

打開目標(biāo)工程文件夾“MM32F3270Project”：

移除原有樣例.c 文件sample_threadx.c：

參考sample_threadx.c建立main_preemption_demo.c文件，并添加到工程項(xiàng)目中。

該Demo程序還用到了Led和阻塞時(shí)延時(shí)，因此還需添加led.c和delay.c。

特別要注意的是需要在led.c中配置USE_SYSTICK_DELAY 為 0。

#define USE_SYSTICK_DELAY 0

? ?

2.3.2? 創(chuàng)建搶占任務(wù)示例

舉一個(gè)極端點(diǎn)的例子：修改搶占任務(wù)閾值為0，以確保不被其他任務(wù)搶占。

創(chuàng)建一個(gè)待使用的搶占任務(wù)，并在任務(wù)中修改搶占任務(wù)閾值。

void????thread_5_entry(ULONG?thread_input)
{

????UINT????status;
????ULONG???actual_flags;
????UINT????old_threshold;
????UINT????i=10;

????/*?This?thread?simply?waits?for?an?event?in?a?forever?loop.??*/
????while(1)?{

????????//?set?preemption?to?0(the?highest,?equal?to?close?the?thread?task?interrupt.
????????status?=?tx_thread_preemption_change(&thread_5,?THREAD5_PREEMPTION_THRESHOLD_NEW,?&old_threshold);

????????if(status?==?TX_SUCCESS)
????????{
????????????//these?code?show?how?the?tx_thread_preemption_change?affect
????????????//user?can?add?code?which?can?not?be?interruptted?by?other?thread
????????????while(i--){
????????????????LED1_TOGGLE();
????????????????DELAY_Ms(100);
????????????}
????????????i=10;
????????????//restore?preemption
????????????tx_thread_preemption_change(&thread_5,?THREAD5_PREEMPTION_THRESHOLD,?&old_threshold);
????????}

????????tx_thread_sleep(100);

????????/*?Increment?the?thread?counter.??*/
????????thread_5_counter++;

????????/*?Wait?for?event?flag?0.??*/
????????status?=??tx_event_flags_get(&event_flags_0,?0x1,?TX_OR_CLEAR,
?????????????????????????????????????&actual_flags,?TX_WAIT_FOREVER);

????????/*?Check?status.??*/
????????if?((status?!=?TX_SUCCESS)?||?(actual_flags?!=?0x1))
????????????break;
????}
}

? ?

Threadx 的搶占任務(wù)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)與調(diào)試

3.1? 代碼實(shí)現(xiàn)

下載調(diào)試默認(rèn)會(huì)運(yùn)行到main()函數(shù)，如下為全部實(shí)現(xiàn)的代碼。

Demo演示代碼

/*?This?is?a?small?demo?of?the?high-performance?ThreadX?kernel.??It?includes?examples?of?six
???threads?of?different?priorities,?using?a?message?queue,?semaphore,?and?an?event?flags?group.??*/

#include?"tx_api.h"
#include?"delay.h"
#include?"led.h"
#define?DEMO_STACK_SIZE?????????????????1024

#define?THREAD0_PRIORITY????????????????????1
#define?THREAD0_PREEMPTION_THRESHOLD????????1
#define?THREAD5_PRIORITY????????????????????4
#define?THREAD5_PREEMPTION_THRESHOLD????????4
#define?THREAD5_PREEMPTION_THRESHOLD_NEW????0

/*?Define?the?ThreadX?object?control?blocks...??*/
TX_THREAD???????????????thread_0;
TX_THREAD???????????????thread_5;



TX_EVENT_FLAGS_GROUP????event_flags_0;

/*?Define?the?counters?used?in?the?demo?application...??*/
ULONG???????????????????thread_0_counter;
ULONG???????????????????thread_5_counter;

/*?Define?the?thread?stacks.??*/
UCHAR???????????????????thread_0_stack[DEMO_STACK_SIZE];
UCHAR???????????????????thread_5_stack[DEMO_STACK_SIZE];

/*?Define?thread?prototypes.??*/
void????thread_0_entry(ULONG?thread_input);
void????thread_5_entry(ULONG?thread_input);

/*?Define?main?entry?point.??*/
int?main()
{
????LED_Init();
????DELAY_Init();?//can?not?use?systick
????/*?Enter?the?ThreadX?kernel.??*/
????tx_kernel_enter();
}

/*?Define?what?the?initial?system?looks?like.??*/
void????tx_application_define(void*?first_unused_memory)
{
????/*?Create?the?main?thread.??*/
????tx_thread_create(
????&thread_0,?
????"thread?0",?
????thread_0_entry,?
????0,
????thread_0_stack,?
????DEMO_STACK_SIZE,
????THREAD0_PRIORITY,?
????THREAD0_PREEMPTION_THRESHOLD,?
????TX_NO_TIME_SLICE,?
????TX_AUTO_START);

????/*?Create?thread?5.??This?thread?simply?pends?on?an?event?flag?which?will?be?set
???????by?thread_0.??*/
????tx_thread_create(
????&thread_5,?
????"thread?5",?
????thread_5_entry,?
????5,
????thread_5_stack,?
????DEMO_STACK_SIZE,
????THREAD5_PRIORITY,?
????THREAD5_PREEMPTION_THRESHOLD,?
????TX_NO_TIME_SLICE,?
????TX_AUTO_START);

????/*?Create?the?event?flags?group?used?by?threads?0?and?5.??*/
????tx_event_flags_create(&event_flags_0,?"event?flags?0");
}


/*?Define?the?test?threads.??*/

void????thread_0_entry(ULONG?thread_input)
{

????UINT????status;

????/*?This?thread?simply?sits?in?while-forever-sleep?loop.??*/
????while(1)?{

????????/*?Increment?the?thread?counter.??*/
????????thread_0_counter++;

????????/*?Sleep?for?10?ticks.??*/
????????tx_thread_sleep(10);

????????/*?Set?event?flag?0?to?wakeup?thread?5.??*/
????????status?=??tx_event_flags_set(&event_flags_0,?0x1,?TX_OR);

????????/*?Check?status.??*/
????????if?(status?!=?TX_SUCCESS)
????????????break;
????}
}

void????thread_5_entry(ULONG?thread_input)
{

????UINT????status;
????ULONG???actual_flags;
????UINT????old_threshold;
????UINT????i=10;

????/*?This?thread?simply?waits?for?an?event?in?a?forever?loop.??*/
????while(1)?{

????????//?set?preemption?to?0(the?highest,?equal?to?close?the?thread?task?interrupt.
????????status?=?tx_thread_preemption_change(&thread_5,?THREAD5_PREEMPTION_THRESHOLD_NEW,?&old_threshold);

????????if(status?==?TX_SUCCESS)
????????{
????????????//these?code?show?how?the?tx_thread_preemption_change?affect
????????????//user?can?add?code?which?can?not?be?interruptted?by?other?thread
????????????while(i--){
????????????????LED1_TOGGLE();
????????????????DELAY_Ms(100);
????????????}
????????????i=10;
????????????//restore?preemption
????????????tx_thread_preemption_change(&thread_5,?THREAD5_PREEMPTION_THRESHOLD,?&old_threshold);
????????}

????????tx_thread_sleep(100);

????????/*?Increment?the?thread?counter.??*/
????????thread_5_counter++;

????????/*?Wait?for?event?flag?0.??*/
????????status?=??tx_event_flags_get(&event_flags_0,?0x1,?TX_OR_CLEAR,
?????????????????????????????????????&actual_flags,?TX_WAIT_FOREVER);

????????/*?Check?status.??*/
????????if?((status?!=?TX_SUCCESS)?||?(actual_flags?!=?0x1))
????????????break;
????}
}

3.2? 下載與調(diào)試

進(jìn)入調(diào)試模式，可以看到接收搶占任務(wù)中閃燈程序運(yùn)行時(shí)，其他高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)不能從就緒態(tài)轉(zhuǎn)為運(yùn)行態(tài)，Demo演示成功。

該demo示例，建立了2個(gè)線程，程序執(zhí)行一個(gè)發(fā)送事件標(biāo)志，另外一個(gè)線程接收事件標(biāo)志，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行Task Counter與發(fā)送&接收的Message Counter的累加。

全速運(yùn)行后，可以看到相關(guān)的數(shù)值在變化：

但由于任務(wù)5中有運(yùn)行長時(shí)間的搶占任務(wù)LED0 Toggle的動(dòng)作，由thread_5_counter于thread_0_counter的巨大差值可以看出：該搶占任務(wù)導(dǎo)致Thread0中的發(fā)送到Thread5的事件標(biāo)志，很多未被接收。從而成功的演示的搶占任務(wù)的特性。

? ?

小結(jié)

Azure RTOS ThreadX 的使用搶占任務(wù)可以方便實(shí)現(xiàn)任務(wù)優(yōu)先級(jí)切換，避免的任務(wù)優(yōu)先級(jí)的缺陷，結(jié)合MM32F3270的強(qiáng)大性能，可以實(shí)現(xiàn)Azure RTOS的強(qiáng)大的功能。

　　審核編輯：湯梓紅

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嵌入式(286111) 嵌入式(286111)
threadx(13677) threadx(13677)
RTOS(118666) RTOS(118666)
開發(fā)板(93365) 開發(fā)板(93365)
實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(30448)

如何將ThreadX移植到STM32H7平臺(tái)

前面我們將ThreadX成功移植到了STM32F4平臺(tái)，但這只是我們的部分應(yīng)用。我們希望將ThreadX的優(yōu)勢發(fā)揮到我們的更多應(yīng)用中，所以在這一篇中我們就來實(shí)現(xiàn)將ThreadX移植到STM32H7平臺(tái)中。

2022-12-14 14:40:42

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使用MM32F3270基于Azure RTOS定時(shí)器組的應(yīng)用

Azure RTOS ThreadX 是 Microsoft 提供的高級(jí)工業(yè)級(jí)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) (RTOS)。它是專門為深度嵌入式實(shí)時(shí) IoT 應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的。Azure RTOS ThreadX 提供

2022-12-29 17:26:21

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