Manual de referencia de µc/os-ii. Alberto Ortiz

Transcripción

1 Manual de referencia de µc/os-ii Alberto Ortiz 3 de noviembre de 2011

2 Contenido 5.1. Introducción Arquitectura de µc/os-ii Inicialización del núcleo Gestión de tareas Gestión del tiempo Comunicación entre tareas y sincronización Semáforos Buzones de mensajes Colas de mensajes Gestión de memoria Programación de interrupciones en µc/os-ii Obtención de estadísticas Configuración de µc/os-ii Introducción Una de las alternativas para programar sistemas empotrados hoy en día son los llamados sistemas operativos de tiempo real (SOTR). Su característica principal es que ofrecen al programador toda una serie de servicios orientados a la implementación de sistemas de tiempo real en general, y sistemas empotrados en particular, lo cual no es habitual en los sistemas operativos normales. Algunos presentan la apariencia típica de un sistema operativo en el sentido habitual del término, con sistemas de ventanas, sistema de ficheros, acceso a redes y entornos de desarrollo, mientras que otros, denominados núcleos de tiempo real (real-time kernels), son librerías de funciones, normalmente en C, que implementan los servicios anteriormente comentados. A la hora de implementar sistemas empotrados existen otras alternativas, consistentes en utilizar lenguajes de programación que incorporan construcciones apropiadas para implementar aplicaciones de tiempo real. Hoy en día, el lenguaje ADA constituye la opción más apropiada dentro de esta categoría, aunque lenguajes como MODULA u OCCAM pueden resultar también útiles. En particular, los compiladores ADA permiten apoyarse en el sistema operativo en cuanto a la gestión de tareas, o bien añadir al programa un planificador, para así poder prescindir del sistema operativo y poder trabajar sobre máquina desnuda. En este capítulo, consideraremos la utilización del núcleo de tiempo real µc/os-ii [Lab99] junto con lenguaje C para la implementación de sistemas empotrados. Actualmente, hay más de 80 productos de este estilo comercializados, disponibles para casi todas las plataformas basadas en microprocesador/microcontrolador existentes. Su coste va desde los $70 hasta los $30,000. Este hecho es uno de los que puede dificultar adoptar un cierto núcleo para el desarrollo de un sistema empotrado, sobre todo si el fabricante exige el pago de royalties por la incorporación 1

3 Alberto Ortiz - Escuela Politécnica Superior (UIB) 2 del núcleo a cada unidad fabricada o vendida (es como si el núcleo estuviera en un circuito integrado que forma parte del diseño hardware del sistema, y que por tanto hay que incorporar a cada unidad fabricada). El incremento en los requerimientos de memoria y un overhead en torno al 2 %-4 % son desventajas añadidas al uso de SOTR en general. Las ventajas que aportan, sin embargo, sobre el uso de lenguajes de programación estándar, superan ampliamente estas desventajas: 1. diseño de aplicaciones más simple por la división en tareas, 2. gestión eficiente y rápida de eventos críticos, 3. gestión adecuada de recursos, via semáforos, mailboxes, colas de mansajes, retrasos temporales, etc. En las siguientes secciones veremos las características y funciones básicas de µc/os-ii. El resto de funciones se pueden encontrar en [Lab99] Arquitectura de µc/os-ii La arquitectura de µc/os-ii, así como su relación con el hardware, vienen reflejada en la siguiente figura: Aplicación µc/os-ii (código independiente del procesador) ucos II.C, ucos II.H OS CORE.C OS TASK.C OS TIME.C OS MBOX.C OS Q.C OS SEM.C OS MEM.C µc/os-ii configuration (código específico de la aplicación) OS CFG.H INCLUDES.H µc/os-ii port (código específico del procesador) OS CPU.H OS CPU A.ASM OS CPU C.C CPU TEMPORIZADOR

4 Alberto Ortiz - Escuela Politécnica Superior (UIB) 3 Dentro de esta estructura, el fichero OS CFG.H da valor a constantes de configuración de µc/os-ii. En particular, fuerza la inclusión de las partes necesarias de µc/os-ii para cada aplicación concreta, de acuerdo con la filosofía microkernel. Aparte, da por ejemplo valor a constantes relacionadas con el número de semáforos o de colas de mensajes utilizados por la aplicación. El fichero INCLUDES.H es un fichero general que incluye todos los ficheros.h necesarios para crear una aplicación µc/os-ii, tanto los headers del compilador como los headers de µc/os-ii. Finalmente, el enlazador debe enlazar los ficheros OS CPU A.OBJ (proviene de OS CPU A.ASM), OS CPU C.OBJ (proviene de OS CPU C.C) y ucos II.OBJ (proviene de ucos II.C) con el(los) fichero(s).obj que constituyen la aplicación. El compilador con el que fue desarrollado µc/os-ii fue Borland C/C++ v3.1, por lo que es el más indicado para realizar cualquier desarrollo. Otros compiladores, o incluso versiones superiores del compilador de Borland, deberían ser utilizables sin muchas adaptaciones, siempre y cuando puedan generar código para MS-DOS Inicialización del núcleo El siguiente listado muestra la estructura de cualquier aplicación µc/os-ii: #include "includes.h" void Task1(void *data); void Task2(void *data); void main (void) OSInit(); (1) PC_DOSSaveReturn(); (2) PC_VectSet(uCOS, OSCtxSw); (3) OS_ENTER_CRITICAL(); (4) PC_VectSet(0x08, OSTickISR); (5) PC_SetTickRate(OS_TICKS_PER_SEC); (6) OS_EXIT_CRITICAL(); (7) OSTaskCreate(Task1,...); (8) OSTaskCreate(Task2,...); (8) OSStart(); (9) void Task1 (void *data) for (;;) if (...) PC_DOSReturn(); (10)... OSTimeDly(...); (11)

5 Alberto Ortiz - Escuela Politécnica Superior (UIB) 4 void Task2 (void *data) for (;;)... OSTimeDly(...); (11) En este listado: (1) OS Init() inicializa el núcleo. En particular, crea las tareas OSTaskIdle, que es la que se ejecuta cuando no hay ninguna tarea de aplicación lista, y OSTaskStat, que es una tarea encargada de proporcionar estadísticas acerca de la aplicación en ejecución. (2) PC DOSSaveReturn() guarda información para poder volver al DOS una vez iniciado el entorno multitarea (3) PC VectSet(uCOS, OSCtxSw) instala la función de conmutación de contexto OS- CtxSw (ver OS CPU A.ASM) de µc/os-ii en la interrupción ucos (0x80, ver OS CPU.H). (4) OS ENTER CRITICAL desactiva las interrupciones para asegurar que las siguientes operaciones son atómicas (ver OS CPU.H). (5) PC VectSet(0x08, OSTickISR) instala la rutina de servicio a la interrupción del temporizador (ver OS CPU A.ASM) que a su vez invoca OSTimeTick() para mantener el control del tiempo (ver OS CORE.C). (6) PC SetTickRate(OS TICKS PER SEC) reprograma el temporizador que controla el paso del tiempo. Por defecto, OS TICKS PER SEC vale 200, indicando una frecuencia de activación de la rutina de interrupción del temporizador de 200 Hz (ver OS CFG.H). (7) EXIT CRITICAL reactiva las interrupciones desactivadas con anterioridad para asegurar la atomicidad de operaciones anteriores (ver OS CPU.H). (8) OSTaskCreate(Task,...) crea la tarea Task a partir del código de la función del mismo nombre. (9) OSStart() activa el entorno multitarea poniendo en ejecución las tareas creadas. Esta función nunca vuelve a la función main. (10) PC DOSReturn() devuelve el control al DOS a partir de la información de retorno obtenida por PC DOSSaveReturn(). (11) OSTimeDly(...) suspende la tarea que lo invoca durante el número de activaciones de la rutina de activación del temporizador indicado. Aunque esta estructura es factible dentro de µc/os-ii, modifica el vector de interrupción del temporizador antes de que el entorno multitarea sea activado. Es muy probable que OSStart() se ejecute antes de que llegue la interrupción del temporizador, por lo que la mayoría de las veces no pasará nada. Sin embargo, si se crea una única tarea desde el main(), de forma que sea ésta la que modifique el vector de interrupciones del temporizador y la que declare las tareas de la aplicación, entonces se obtiene una versión más segura.

6 Alberto Ortiz - Escuela Politécnica Superior (UIB) 5 #include "includes.h" void void void Task1(void *data); Task2(void *data); TaskStart(void *data); void main (void) OSInit(); PC_DOSSaveReturn(); PC_VectSet(uCOS, OSCtxSw); OSTaskCreate(TaskStart,...); OSStart(); void TaskStart (void *data) WORD key; OS_ENTER_CRITICAL(); PC_VectSet(0x08, OSTickISR); PC_SetTickRate(OS_TICKS_PER_SEC); OS_EXIT_CRITICAL(); OSTaskCreate(Task1,...); OSTaskCreate(Task2,...); for (;;) if (PC_GetKey(&key) == TRUE) if (key == 0x1B) PC_DOSReturn(); OSTimeDly(...); void Task1 (void *data) for (;;)... OSTimeDly(...); void Task2 (void *data)

7 Alberto Ortiz - Escuela Politécnica Superior (UIB) 6 for (;;)... OSTimeDly(...); Estos dos listados muestran, por tanto, dos esqueletos posibles para aplicaciones µc/os-ii. En el caso del port para Win32, hay ligeros cambios: #include "includes.h" void void void Task1(void *data); Task2(void *data); TaskStart(void *data); void main (void) OSInit(); /* PC_DOSSaveReturn(); PC_VectSet(uCOS, OSCtxSw); */ // no es necesario // no es necesario OSTaskCreate(TaskStart,...); OSStart(); void TaskStart (void *data) WORD key; /* OS_ENTER_CRITICAL(); PC_VectSet(0x08, OSTickISR); PC_SetTickRate(OS_TICKS_PER_SEC); OS_EXIT_CRITICAL(); */ // no es necesario OSTaskCreate(Task1,...); OSTaskCreate(Task2,...); for (;;) if (PC_GetKey(&key) == TRUE) if (key == 0x1B) /* PC_DOSReturn(); */ // nueva forma de retorno exit(0); OSTimeDly(...);

8 Alberto Ortiz - Escuela Politécnica Superior (UIB) 7 void Task1 (void *data) for (;;)... OSTimeDly(...); void Task2 (void *data) for (;;)... OSTimeDly(...); Para finalizar, µc/os-ii define también una serie de tipos de datos independientes de la plataforma (ver OS CPU.H): typedef unsigned char BOOLEAN; typedef unsigned char INT8U; typedef signed char INT8S; typedef unsigned int INT16U; typedef signed int INT16S; typedef unsigned long INT32U; typedef signed long INT32S; typedef float FP32; typedef double FP64; #define BYTE #define UBYTE #define WORD #define UWORD #define LONG #define ULONG INT8S INT8U INT16S INT16U INT32S INT32U 5.4. Gestión de tareas Estados de una tarea La siguiente figura muestra los estados y transiciones entre estos estados que son posibles en µc/os-ii:

9 Alberto Ortiz - Escuela Politécnica Superior (UIB) 8 Creación de tareas Para µc/os-ii, una tarea es una función con un parámetro consistente en un puntero a datos con parámetros para la tarea, código de inicialización y un bucle infinito que se suspende de vez en cuando. Por otro lado, la función nunca vuelve. void task (void *pdata) <inicializacion> for(;;)... <suspension>... Una tarea es creada mediante OSTaskCreate(): INT8U OSTaskCreate (void (*task)(void *pd), void *pdata, OS_STK *ptos, INT8U prio) donde: task es el puntero a la función que contiene el código de la tarea. pdata es un puntero al argumento que es pasado a la tarea en la primera activación (esto permite activar como tareas diferentes instancias de la misma función y pasarle a cada una de ellas un pdata diferente). ptos es el puntero a la cabeza de la pila de la tarea. Por lo tanto, el programador debe haber asignado memoria para la pila con anterioridad a la creación de la tarea. ptos es un puntero al tipo OS STK, el cual viene dado por (ver OS CPU.H): typedef unsigned int OS_STK; Cuando se pasa ptos hay que tener claro cómo crece la pila del procesador en cuestión: hacia posiciones altas de memoria o hacia posiciones bajas (80x86).

10 Alberto Ortiz - Escuela Politécnica Superior (UIB) 9 prio es la prioridad asignada a la tarea, entre 0 (máxima) y OS LOWEST PRIO 63 (mínima, ver OS CFG.H). Dentro de este rango, están reservadas para el entorno las prioridades 0, 1, 2, 3, OS LOWEST PRIO-3, OS LOWEST PRIO-2, OS LOWEST PRIO-1 y OS LOWEST PRIO. El valor retornado por la función, al igual que muchas otras funciones de µc/os-ii, es un código de error. En este caso, tiene que ver básicamente con la validez de la prioridad asignada. En particular, no se puede asignar la misma prioridad a diferentes tareas (la prioridad actua como identificador). Por ejemplo: #define TASK_STK_SIZE 512 OS_STK TaskStartStk[TASK_STK_SIZE];... OSTaskCreate(TaskStart, (void *)0, (void *)&TaskStartStk[TASK_STK_SIZE - 1], 0); Si una tarea crea otra tarea con prioridad superior, el planificador es invocado para hacer la conmutación de contexto correspondiente. Cuando una tarea es creada, el núcleo almacena la información que necesita acerca de ella en una estructura de datos denominada Bloque de Control de Tarea (TCB, Task Control Block). En µc/os-ii, existe una variante de OSTaskCreate llamada OSTaskCreateExt, que aporta flexibilidad a la creación de tareas. Eliminación de tareas µc/os-ii permite eliminar tareas creadas con OSTaskCreate y OSTaskCreateExt mediante la función OSTaskDel(). Eliminar la tarea no significa liberar el espacio en memoria ocupado por la función correspondiente a la tarea, sino invalidar su TCB, por lo que la tarea pasa a estado durmiente. Por tanto, una vez eliminada, la tarea no volverá a ser planificada a menos que vuelva a ser creada. La sintaxis de esta función viene dada por: INT8U OSTaskDel (INT8U prio) donde prio es la prioridad que ostenta la tarea, que como ya se ha dicho actua de identificador. Una tarea puede borrarse a si misma si emplea el valor de la variable OS PRIO SELF (ver ucos II.H). El planificador es invocado en este caso para poner en ejecución una nueva tarea. La única tarea que no puede ser eliminada es OSTaskIdle. Suspensión y reanudación de tareas En algunas ocasiones es útil poder suspender la ejecución de una tarea concreta de la aplicación. En µc/os-ii, esto se consigue invocando la función OSTaskSuspend(): INT8U OSTaskSuspend (INT8U prio) donde prio es la prioridad de la tarea a suspender. Una vez suspendida, la tarea sólo puede ser reanudada mediante OSTaskResume(): INT8U OSTaskResume (INT8U prio) donde de nuevo prio es la prioridad de la tarea a reanudar. Una tarea puede suspenderse a si misma, pero no puede suspender a la tarea OSTaskIdle. Si una tarea suspendida con OSTaskSuspend() estaba originalmente suspendida por alguna otra razón, OSTaskResume() sólo la libera de la suspensión OSTaskSuspend().

11 Alberto Ortiz - Escuela Politécnica Superior (UIB) 10 Modificar la prioridad de una tarea Una tarea puede modificar su prioridad o la de otra tarea invocando la función OSTask- ChangePrio(): INT8U OSTaskChangePrio (INT8U oldprio, INT8U newprio) donde oldprio y newprio son, respectivamente, la prioridad original y la nueva Gestión del tiempo µc/os-ii proporciona dos funciones para suspender la tarea actualmente en ejecución hasta que se produzca un cierto evento periódico: OSTimeDly() y OSTimeDlyHMSM(). OSTimeDly() presenta la siguiente sintaxis: void OSTimeDly (INT16U ticks) donde ticks es el número de ticks de reloj o expiraciones del temporizador que se desea suspender la tarea. Cuando se emplea esta función hay que convertir tiempo en ticks de reloj. Para ello se tiene la constante OS TICKS PER SEC (ver OS CFG.H), que indica la frecuencia de expiración del temporizador. Por otra parte, OSTimeDlyHMSM() presenta la siguiente sintaxis: void OSTimeDlyHMSM (INT8U hrs, INT8U min, INT8U sec, INT16U mil) que permite expresar el intervalo de suspensión directamente en tiempo, como hrs horas, min minutos, sec segundos y mil milisegundos. Nótese que esta función permite retrasar la tarea un número de ticks superior a 65535, que es el máximo que permite OSTimeDly. Una tarea suspendida por tiempo puede ser reanudada por otra tarea mediante la función OSTimeDlyResume(): INT8U OSTimeDlyResume (INT8U prio) De nuevo, prio es el identificador de la tarea suspendida. Análogamente al caso de OSTaskResume(), esta función sólo libera a la tarea de la suspensión por tiempo. Por otra parte, si la tarea requerida no estaba realmente suspendida, la función retorna el código de error correspondiente (ver manual de referencia [Lab99] para la lista de errores). Finalmente, se puede consultar el tiempo actual, en ticks, a través de la función OSTime- Get(): INT32U OSTimeGet (void) También se puede fijar el contador de tiempo al valor deseado con OSTimeSet(): void OSTimeSet (INT32U ticks) 5.6. Comunicación entre tareas y sincronización µc/os-ii proporciona varios mecanismos estándar para proteger variables compartidas y de comunicación entre tareas. Aparte de esos mecanismos µc/os-ii implementa: 1. las macros OS ENTER CRITICAL y OS EXIT CRITICAL para, respectivamente, activar y desactivar las interrupciones; y

12 Alberto Ortiz - Escuela Politécnica Superior (UIB) las funciones OSSchedLock() y OSSchedUnlock() para, respectivamente, bloquear y desbloquear la activación del planificador. Debido a lo drástico de estas medidas, es recomendable utilizar los mecanismos tradicionales que se describen a continuación Semáforos Un semáforo debe ser creado antes de ser utilizado. Para ello hay que invocar la función OSSemCreate(): OS_EVENT *OSSemCreate (INT16U cnt) donde cnt es el valor inicial del semáforo y el valor de retorno es un puntero a una estructura de tipo OS EVENT que será requerido en llamadas posteriores a otras funciones OSSem???(). Si se ha excedido el número máximo de semáforos, el valor de retorno es NULL. Como se puede ver, µc/os-ii permite crear semáforos contadores. La operación wait sobre un semáforo es implementada a través de la función OSSemPend() de µc/os-ii: void OSSemPend (OS_EVENT *sem, INT16U timeout, INT8U *err) donde sem es el puntero a la estructura OS EVENT correspondiente al semáforo, timeout expresa un tiempo máximo de espera en ticks, tras el cual la tarea pasa a estar activa de nuevo y err es un código de error que expresa, entre otros, si el semáforo ha podido ser capturado o no en el tiempo especificado. Si timeout es 0, la tarea espera indefinidamente hasta que obtiene el semáforo. Una función similar a OSSemPend() es OSSemAccept(). Al contrario que la primera, ésta no suspende la tarea en caso de que el recurso no esté disponible. INT16U OSSemAccept (OS_EVENT *sem) El valor retornado es el valor de cuenta del semáforo antes de decrementarlo; es decir, el número de recursos disponibles antes de ejecutar la llamada. Si este valor es 0, es que no hay recursos disponibles y por tanto la tarea no debería entrar en la región crítica protegida por sem. Por otro lado, la operación signal viene implementada en forma de la función OSSem- Post(): INT8U OSSemPost (OS_EVENT *sem) donde sem es el puntero a la estructura OS EVENT correspondiente al semáforo y el valor retornado es un código de error Buzones de mensajes Un buzón de mensajes o mailbox en µc/os-ii es un mecanismo que permite a una tarea enviar un puntero a un mensaje a otra tarea. Al igual que en el caso de los semáforos, los mailboxes han de ser creados antes de ser utilizados. Para ello, se ha de utilizar la función OSMboxCreate(): OS_EVENT *OSMboxCreate (void *msg)

13 Alberto Ortiz - Escuela Politécnica Superior (UIB) 12 Análogamente a los semáforos, esta función retorna un puntero a una estructura de tipo OS EVENT que hace referencia al mailbox. El parámetro msg permite pasar el primer mensaje al mailbox. El mailbox está vacío cuando el puntero al mensaje es NULL. Una vez creado el mailbox, las funciones para utilizarlo son también análogas a las de los semáforos: 1. OSMboxPend() para esperar a que otra tarea ponga un mensaje en el mailbox: void *OSMboxPend (OS_EVENT *mbox, INT16U timeout, INT8U *err) mbox, timeout y err tienen el mismo significado que en el caso de la función OSSemPend(). El valor retornado, sin embargo, es el mensaje existente en el mailbox, si es que no ha sido excedido el tiempo timeout. 2. OSMboxPost() para poner un mensaje en el mailbox: INT8U OSMboxPost (OS_EVENT *mbox, void *msg) Esta función retorna un error en caso de que el mailbox esté lleno, entre otras situaciones. Si hay una tarea suspendida por el mismo mailbox y de mayor prioridad que la que invoca OSMboxPost(), entonces se produce el intercambio de contexto correspondiente. 3. OSMboxAccept() para capturar el mensaje del mailbox sin esperar: void *OSMboxAccept (OS_EVENT *mbox) Si el mailbox está vacío, el valor returnado es el puntero NULL Colas de mensajes En µc/os-ii, una cola de mensajes es una lista circular de tamaño fijo a través de la que una o varias tareas pueden pasar mensajes a otra(s) tarea(s). Una cola de mensajes ha de ser también creada con anterioridad a su uso, mediante la función OSQCreate(): OS_EVENT *OSQCreate (void **start, INT16U size) El parámetro start es un puntero al buffer donde se ha de almacenar los mensajes (los mensajes son de tipo void). Ese buffer ha de tener espacio suficiente para size mensajes. El valor retornado es de nuevo un puntero a una estructura OS EVENT. µc/os-ii implementa las siguientes funciones en relación a las colas de mensajes: 1. OSQPend() para obtener un mensaje de la cola y suspender la tarea en el caso en el que la cola esté vacía: void *OSQPend (OS_EVENT *queue, INT16U timeout, INT8U *err) El significado de los parámetros y del valor retornado es idéntico al caso de OS MboxPend(). 2. OSQPost() para colocar una mensaje al final de una cola de mensajes (estrategia FIFO): INT8U OSQPost (OS_EVENT *queue, void *msg)

14 Alberto Ortiz - Escuela Politécnica Superior (UIB) 13 El valor retornado es de nuevo un código de error. En particular, se produce un error si la cola está llena. Si hay una tarea suspendida por la misma cola y de mayor prioridad que la que invoca OSQPost(), entonces se produce el intercambio de contexto correspondiente. 3. OSQPostFront() para colocar un mensaje al principio de una cola de mensajes (estrategia LIFO): INT8U OSQPostFront (OS_EVENT *queue, void *msg) Por lo demás, funciona igual que OSQPost(). 4. OSQAccept() permite capturar un mensaje de la cola sin esperar, de manera análoga a semáforos y mailboxes: void *OSQAccept (OS_EVENT *queue) 5. OSQFlush() borra todos los mensajes de una cola: INT8U OSQFlush (OS_EVENT *queue) El valor retornado es un código de error Gestión de memoria Desde una aplicación C normal se puede asignar memoria de forma dinámica invocando las funciones malloc y free, y de hecho esto se puede hacer en una aplicación µc/os-ii. Sin embargo, no es aconsejable utilizar estas funciones en una aplicación de tiempo real porque: (1) la forma como se realiza la asignación de memoria da lugar a fragmentación; (2) el algoritmo de asignación no es determinista, lo cual impide calcular el peor tiempo de ejecución; (3) las funciones de gestión de memoria dinámica no son generalmente reentrantes, por lo que en una aplicación de tiempo real habría que considerarlas como recursos compartidos. La estrategia de asignación de memoria dinámica implementada en µc/os-ii está basada en gestionar áreas de memoria suministradas por la propia aplicación a modo de particiones de bloques de tamaño fijo. Por tanto, la aplicación es quien ha de proporcionar las particiones y las funciones de µc/os-ii son las que gestionan los bloques de tamaño fijo en que se dividen esas particiones. Para crear una partición, hay que invocar la función OSMemCreate(): OS_MEM *OSMemCreate (void *addr, INT32U nblks, INT32U blksz, INT8U *err) donde addr es el puntero a la partición, nblks es el número de bloques de tamaño blksz en que se quiere dividir la partición y err es un código de error. El valor retornado es un puntero a una estructura de tipo OS MEM, que contiene la información relativa a la partición. Cada bloque ha de poder contener al menos un puntero, porque la partición se organiza como una lista encadenada de bloques. Una vez creada la partición se puede obtener bloques de memoria, uno cada vez, invocando OSMemGet(): void *OSMemGet (OS_MEM *pmem, INT8U *err) pmem hace referencia a la partición en cuestión y err contendrá un código de error. Si no hay bloques disponibles, el valor retornado es NULL. Tras utilizar un bloque, la tarea correspondiente debería retornarlo llamando a la función OSMemPut():

15 Alberto Ortiz - Escuela Politécnica Superior (UIB) 14 INT8U OSMemPut (OS_MEM *pmem, void *pblk) pblk hace referencia al bloque a retornar a pmem. El valor retornado es un código de error Programación de interrupciones en µc/os-ii En µc/os-ii, una rutina de servicio a una interrupción debe ser programada de acuerdo con la siguiente estructura: salvar todos los registros de la CPU; invocar OSIntEnter(); ejecutar codigo de usuario; invocar OSIntExit(); restaurar todos los registros de la CPU; ejecutar una instruccion de retorno de interrupcion; µc/os-ii utiliza las funciones OSIntEnter() y OSIntExit() para saber cuándo se está sirviendo una interrupción. Eso es porque µc/os-ii no permite ejecutar ciertas operaciones desde rutinas de servicio a interrupción para facilitar que terminen lo antes posible. Por ejemplo, las funciones tipo OS???Pend() no pueden ser ejecutadas desde interrupciones si ello puede dar lugar a que la interrupción sea suspendida, ya que sólo las tareas pueden estar suspendidas. Por otro lado, tampoco permite provocar conmutaciones de contexto desde una rutina de interrupción (es el caso de las funciones tipo OS???Post(), que pueden dar lugar a conmutaciones de contexto como ya se ha descrito anteriormente). En el caso que se haya producido un anidamiento de interrupciones, cuando se termina de servir la última interrupción, la ejecución del último OSIntExit() (nivel de anidamiento de interrupciones 0) sí puede derivar en un intercambio de contexto si las rutinas de interrupción ejecutadas han provocado que tareas de más alta prioridad a la interrumpida se despierten Obtención de estadísticas µc/os-ii contiene una tarea que, cuando es activada, proporciona la utilización de la CPU en tiempo de ejecución. Esta tarea se denomina OSTaskStat() y se ejecuta cada segundo para almacenar en la variable OSCPUUsage la utilización instantánea de la CPU. Para poder obtener esa medida, hay que invocar OSStatInit() antes de declarar las tareas de la aplicación. En definitiva, OSStatInit() inicializa la variable OSIdleCtrMax con el número de veces que la tarea OSTaskIdle() 1 puede incrementar el contador de 32 bits OSIdleCtr durante un segundo. void OSTaskIdle (void *pdata) for (;;) OS_ENTER_CRITICAL(); OSIdleCtr++; OS_EXIT_CRITICAL(); 1 OSTaskIdle() es la tarea que se ejecuta cuando ninguna tarea de la aplicación está lista para ser ejecutada. Es decir, cuando todas las tareas de aplicación están suspendidas.

16 Alberto Ortiz - Escuela Politécnica Superior (UIB) 15 Por ejemplo, en un Pentium 333 MHz, este contador alcanza en un segundo un valor en torno a 15,000, A partir de OSIdleCtrMax, se puede calcular la utilización de la CPU en tiempo de ejecución de la forma siguiente: ( OSCP UUsage = OSIdleCtr ) OSIdleCtrM ax Obsérvese que, al utilizar OSIdleCtrMax tal y como se ha definido, este cálculo es independiente del procesador empleado. Aparte de OSCPUUsage, µc/os-ii mantiene una serie de contadores que permiten completar la estadística sobre la aplicación: OSTaskCtr contiene el número de tareas creadas, OSCtxSwCtr contiene el número de intercambios de contexto realizados Configuración de µc/os-ii µc/os-ii puede ser configurado de diferentes maneras, en particular en cuanto a la funcionalidad que efectivamente es incluida en el archivo ejecutable definitivo. La configuración concreta del sistema se realiza a través de una serie de constantes, definidas en OS CFG.H. La siguiente lista repasa las constantes más relevantes: 1. OS TICKS PER SEC especifica la frecuencia a la que será invocada la función del núcleo OSTimeTick(). La aplicación debe asegurarse que será ésta la frecuencia con la que el temporizador llegará a 0 invocando apropiadamente PC SetTickRate(). 2. OS MAX TASKS es el número máximo de tareas que se pueden declarar. No puede ser mayor que OS LOWEST PRIO especifica la prioridad más baja, es decir el identificador de tarea más alto que puede ser asignado. No puede superar OS TASK CREATE EN es un flag que habilita (1) o deshabilita (0) la compilación de la función OSTaskCreate(). 5. OS TASK CREATE EXT EN es un flag que habilita (1) o deshabilita (0) la compilación de la función OSTaskCreateExt(). 6. OS TASK DEL EN es un flag que habilita (1) o deshabilita (0) la compilación de la función OSTaskDel(). 7. OS TASK SUSPEND EN es un flag que habilita (1) o deshabilita (0) la compilación de la función OSTaskSuspend(). 8. OS TASK CHANGE PRIO EN es un flag que habilita (1) o deshabilita (0) la compilación de la función OSTaskChangePrio(). 9. OS TASK IDLE STK SIZE indica el tamaño de la pila de la tarea OSTaskIdle en palabras (2 bytes). Debe ser suficiente para almacenar todos los registros de la CPU y gestionar todas las interrupciones anidadas. 2 Aunque está lejos del valor máximo de un entero sin signo de 32 bits, 4,294,967,296, al pasar a una máquina más potente habría que asegurarse que el contador sigue sin desbordarse.

17 Alberto Ortiz - Escuela Politécnica Superior (UIB) OS TASK STAT EN es un flag que habilita (1) o deshabilita (0) la compilación del código correspondiente a la obtención de estadísticas de ejecución. 11. OS TASK STAT STK SIZE especifica el tamaño de la pila de la tarea que obtiene las estadísticas de la aplicación. 12. OS MBOX EN es un flag que habilita (1) o deshabilita (0) la compilación de las funciones y estructuras de datos relacionadas con mailboxes. 13. OS Q EN es un flag que habilita (1) o deshabilita (0) la compilación de las funciones y estructuras de datos relacionadas con colas de mensajes. 14. OS MAX QS indica el número máximo de colas de mensajes que va a poder crear la aplicación. Como mínimo tiene que valer OS SEM EN es un flag que habilita (1) o deshabilita (0) la compilación de las funciones y estructuras de datos relacionadas con semáforos. 16. OS MAX EVENTS especifica el número total de estructuras OS EVENT que va a asignar µc/os-ii. Como mínimo tiene que valer 2. Esto afecta pues al número total de semáforos, mailboxes y colas de mensajes que va a utilizar la aplicación. 17. OS MEM EN es un flag que habilita (1) o deshabilita (0) la compilación de las funciones y estructuras de datos relacionadas con el gestor de memoria dinámica. 18. OS MAX MEM PART determina el número de particiones de memoria que va a utilizar la aplicación. Como mínimo tiene que valer 2. Como se puede observar, la mayor parte de los flags están orientados a proporcionar a µc/os-ii la configurabilidad de la arquitectura microkernel.

18 Bibliografía [Lab99] Jean J. Labrosse. µc/os - II. The Real-Time Kernel. R&D publications,