CC2640开发记录2 《TI-RTOS Training》 记录-翻译-笔记

笔者需要深刻认识TI-RTOS的运行机制，使得自己开发的产品可以运行多个线程，发现了TI有一个很好的介绍文档，于是有了此篇博客。

文档地址 http://processors.wiki.ti.com/index.php/SYS/BIOS_Training:_Introduction_to_SYS/BIOS

笔者的编译运行环境 : IAR

笔者的硬件运行环境： CC2640

 

正文

What is an RTOS?

一个标准的操作系统包括一下组件：

1 低等级的服务（startup，IO控制等等）

2 各种任务

3 内存管理能力

4 硬件层抽象

5 文件系统

6 通讯协议栈（网络 USB 蓝牙等）

实时操作系统可以做到如下

1 快速响应

2 健壮抢占

3 优化动态内存

4 文件系统

 

Why Use an RTOS?

1 复杂任务运行处理

2 各个主流主控器兼容

3 避免重新造轮子

4 DEBUG工具

 

什么是线程？

thread of execution（可执行的线程）是一系列在内存中的指令，一旦相关寄存器被合理初始化，那么就可以被CPU执行。

》定义和包含一切线程执行相关的组件

1 包含 程序计数器 堆栈 寄存器值

2 上下文

3 RTOS scheduler决定何时运行此线程

》可以是四种不同的线程类型

1 硬件中断线程 HWI

2 软件中断线程 SWI

3 普通TASK

4 idle TASK

》包含显式/隐式 优先级特性

1 隐式优先级由线程类型决定

2 显式优先级由编程决定

》允许抢占

高优先级TASK抢占低优先级TASK

 

线程抢占的例子

由图可以看出 HWI的优先级最高，且会POST一些信号量，这些信号量在低优先级的TASK中被反复的判断PEND 如果发现曾经被POST过，那么TASK将会运行。

 

What is SYS/BIOS?

v 6.30 SYS/BIOS是开源软件有 BSD open-source license

 

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介绍两个线程 HWIs 和 IDLE THREAD

 

一般的不运行TI-RTOS的单片机，运行结构是左图，包含 init 初始化函数 和一个死循环，以及多个ISR中断服务函数。

运行BOIS的单片机运行结构是右图，主函数仅运行init和BIOS_start()函数。idle loop扮演原先的死循环角色，HWI扮演原先的ISR中断服务角色。

IDLE LOOP总是最低优先级，一般的在IDLE LOOP中运行电源管理低功耗代码

高优先级抢占低优先级任务，抢占完成之后会恢复到原先的TASK中继续运行

任何HWI会打断IDLE processing

上图指明HWI中断后要做的事情

1 关闭任务调度器，防止此时又调度其他的任务

2 跳转到ISR的堆栈

3 保存中断前的一些重要信息

4 关闭SWI调度器

5 调用HWI BEGIN HOOKS(钩子)

...继续运行调度器

举了一些好处，感觉不重要，也不好理解！

 

笔者理解，IDLE TASK类似裸奔的while(1)内容，而HWI就是裸机的中断服务函数。

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Software Interrupts (Swi)

软件中断相关

 

1  Used todefer hardware interrupt servicing to less restrictive thread
软件中断是为了将硬件中断的服务函数放到限制较少的线程中来。

有0-15的优先级选择

上下文保存/自动修复处理

单独的堆栈模型

 

这里区分了前台(foreground)后台(background) hwi趋向前台，响应及时SWI趋向于后台，多数是由HWI 通过POST信号量来触发执行，SWI的代码何时运行比较随意，不像HWI必须保证快速响应，这里想到按键相关的程序，按下按键的外部中断必须快速捕获，至于处理按键操作的程序可以晚一点，对应HWI与SWI。

提到 HWI 与 SWI有很多相似的地方

1 都是使用内核封装函数来访问

2 一旦执行就必须执行到底，不可以中途被打断

3 只会执行一次，无论多少信号量被POST ，多次POST将会压入queue一次次执行。这里应该也是强调，HWI与SWI必须执行完，不能被打断，也不会出现还没运行完，又post一次重新运行的现象。

上图显示了生命周期，创建了SWI/HWI后，都处于inactive状态，等待POST出现，POST出现之后，TASK处于READY状态，但没有被执行，由调度器来给予运行条件，进入running状态，此时如果由更高优先级的TASK出现，那么此TASK将会暂停，进入ready状态，再有调度器resume，运行完成后，回到inactive状态。

 

·

HWI 收集数据到 frame/buffer中，展现一个最小的处理方式

SWI 处理在buffer中的数据

idle 当没有任务运行时运行。

上图可以看出，最开始没有任务运行时系统运行IDLE任务，HWI发生，快速处理HWI任务，比如快速写一个BIT标志位，然后结束，第一次没有POST SWI于是系统继续运行IDLE，第二次再次发生HWI，此时POST了SWI，于是HWI返回后开启一个SWI任务，SWI运行期间被HWI打断，SWI任务处理HWI记录在BUFFER里面的数据（process buffer）处理完了之后回到IDLE TASK。

 

相同优先级的SWI由FIFO的原则决定处理顺序，例如上图，SWI_A已经在运行了，但是被HWI打断，并且POST 任务B，任务B虽然在HWI中被“宠幸”了 但是HWI结束了以后，还是得乖乖等在SWI_A之后！

ISR直接POST了高级的SWI，这样是not good的情况，并且会导致PROBLEM ！既然TI大神都说这样 not good 我们也不要这样尝试了！

TI大神给出了HWI快速抢占当前SWI的方式，也就是上上张图，HWI POST非正在运行的SWI_B，必须要等当前的SWI_A运行完后才能运行SWI_B，如果非要抢占SWI_A，那么必须先关闭调度器，然后POST，然后再打开调度器。

这种用法，给我用我也不会用，太危险了，知道就好！

 

笔者理解

SWI与HWI，HWI好像是外部中断服务函数，仅仅做了一件很短的事情，有可能就是置位了一个标志位。而SWI不一样，SWI处理HWI所作的修改，然后执行一大批处理函数。SWI对实时性不敏感，可以慢慢做，HWI很敏感，要快速记录。好比警察抓人，HWI当务之急是记下坏人的长相，SWI就是执行抓捕行动。HWI快，SWI慢慢来！HWI会触发SWI，因为如果没有HWI的工作前提，就没有SWI的工作意义，好比警察连犯罪分子的长相都不知道，无从抓起，所以要等待拍照同时给过来的信息，才能进行下一步的操作！