使用MM32F3270基于Azure RTOS事件標(biāo)志組的應(yīng)用

簡 介

Azure RTOS ThreadX 是 Microsoft 提供的高級工業(yè)級實(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)用事件標(biāo)志組的使用，引導(dǎo)用戶理解Azure RTOS ThreadX事件標(biāo)志組的功能。

表 1 適用系列型號(hào)

1、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

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/

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 activetab=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：

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，演示了事件標(biāo)志組的功能與應(yīng)用。

2、Threadx 事件標(biāo)志組的應(yīng)用

該章節(jié)介紹了事件標(biāo)志組應(yīng)用實(shí)現(xiàn)的過程和注意事項(xiàng)，該演示程序可在MM32F3273G9P的EVB-F3270上運(yùn)行。

此示例在文件 main_event_flags_demo.c 中定義，旨在說明如何在嵌入式多線程環(huán)境中使用事件標(biāo)志組，實(shí)現(xiàn)任務(wù)之間的數(shù)據(jù)信號(hào)傳遞與中斷或任務(wù)同步的相互關(guān)系。

2.1 Azure Threadx event簡介

事件標(biāo)志是Threadx線程同步的一個(gè)強(qiáng)大工具。事件標(biāo)志可以被任何線程設(shè)置或清除，也可以被任何線程檢查。線程可以在等待設(shè)置某些事件標(biāo)志組時(shí)掛起。

每個(gè)事件標(biāo)志用1 bit表示，事件標(biāo)志以32個(gè)為一組排列，組成一個(gè)事件標(biāo)志組。之后的所有操作都是以組為單位。

線程可以同時(shí)對一個(gè)組中的所有32個(gè)事件標(biāo)志進(jìn)行操作。

要設(shè)置或清除事件標(biāo)志組，可以使用tx_event_flags_set服務(wù)。

使用tx_event_flags_get服務(wù)可以“獲取”事件標(biāo)志組。

獲取事件標(biāo)志時(shí)，線程可以等待一個(gè)事件標(biāo)志（一段時(shí)間或永久等待），直到該事件標(biāo)志被另一個(gè)線程或中斷設(shè)置為1(set狀態(tài))。

對于嵌入式應(yīng)用來說，就有點(diǎn)像對一個(gè)個(gè)的寄存器位進(jìn)行“ ”和“|”操作。

使用事件標(biāo)志組可以有效的解決中斷服務(wù)程序和任務(wù)之間的同步問題。

2.2 Azure Threadx event的結(jié)構(gòu)體

Event的結(jié)構(gòu)體

typedef struct TX_EVENT_FLAGS_GROUP_STRUCT
{
    /* Define the event flags group ID used for error checking.  */
    ULONG               tx_event_flags_group_id;
    /* Define the event flags group's name.  */
    CHAR                *tx_event_flags_group_name;
    /* Define the actual current event flags in this group. A zero in a
       particular bit indicates the event flag is not set.  */
    ULONG               tx_event_flags_group_current;
    /* Define the reset search flag that is set when an ISR sets flags during
       the search of the suspended threads list.  */
    UINT                tx_event_flags_group_reset_search;
    /* Define the event flags group suspension list head along with a count of
       how many threads are suspended.  */
    struct TX_THREAD_STRUCT
                        *tx_event_flags_group_suspension_list;
    UINT                tx_event_flags_group_suspended_count;
    /* Define the created list next and previous pointers.  */
    struct TX_EVENT_FLAGS_GROUP_STRUCT
                        *tx_event_flags_group_created_next,
                        *tx_event_flags_group_created_previous;
    /* Define the delayed clearing event flags.  */
    ULONG               tx_event_flags_group_delayed_clear;
#ifdef TX_EVENT_FLAGS_ENABLE_PERFORMANCE_INFO
    /* Define the number of event flag sets.  */
    ULONG               tx_event_flags_group_performance_set_count;
    /* Define the number of event flag gets.  */
    ULONG               tx_event_flags_group__performance_get_count;
    /* Define the number of event flag suspensions.  */
    ULONG               tx_event_flags_group___performance_suspension_count;
    /* Define the number of event flag timeouts.  */
    ULONG               tx_event_flags_group____performance_timeout_count;
#endif
#ifndef TX_DISABLE_NOTIFY_CALLBACKS
    /* Define the application callback routine used to notify the application when
       an event flag is set.  */
    VOID                (*tx_event_flags_group_set_notify)(struct TX_EVENT_FLAGS_GROUP_STRUCT *group_ptr);
#endif
    /* Define the port extension in the event flags group control block. This
       is typically defined to whitespace in tx_port.h.  */
    TX_EVENT_FLAGS_GROUP_EXTENSION
} TX_EVENT_FLAGS_GROUP;

Event flags包含成員的含義：

2.3 Azure Threadx event的主要函數(shù)與功能

事件標(biāo)志組的主要函數(shù)

2.4 事件標(biāo)志組的應(yīng)用演示

2.4.1 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_event_flags_demo.c文件，并添加hardware目錄中的led.c到工程項(xiàng)目中。

2.4.2 創(chuàng)建事件標(biāo)志組tx_event_flags_create

聲明需要使用的事件標(biāo)志組變量。

調(diào)用tx_event_flags_create, 建立一個(gè)事件標(biāo)志組。

創(chuàng)建一個(gè)待使用的事件標(biāo)志組

#include "tx_api.h"

#define DEMO_STACK_SIZE         1024

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

TX_EVENT_FLAGS_GROUP    event_flags_0;

/* 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, 
            1, 1, 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, 
            4, 4, 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");
}

函數(shù)原型：

tx_event_flags_create函數(shù)原型

UINT  _tx_event_flags_create(TX_EVENT_FLAGS_GROUP *group_ptr, CHAR *name_ptr)

參數(shù)：

● group_ptr：指向事件標(biāo)志組控制塊的指針。

● name_ptr：指向事件標(biāo)志組名稱的指針。

返回值：

● TX_SUCCESS：(0X00) 成功創(chuàng)建事件組。

● TX_GROUP_ERROR：(0x06) 事件組指針無效。指針為 NULL 或事件組已創(chuàng)建。

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

應(yīng)用中該實(shí)現(xiàn)函數(shù)：

tx_event_flags_create( event_flags_0, "event flags 0");

A. 第1個(gè)參數(shù)是事件標(biāo)志組引用的指針，引用聲明的事件標(biāo)注“event_flags_0”指向的地址。

B. 第2個(gè)參數(shù)是事件標(biāo)志組的名字，字符串值為" event flags 0"。

2.4.3 創(chuàng)建一個(gè)任務(wù)用于發(fā)送事件標(biāo)志組

在此建立一個(gè)定時(shí)發(fā)送一個(gè)事件標(biāo)志組的簡單任務(wù)，發(fā)送完成，發(fā)送任務(wù)計(jì)數(shù)值加一：

創(chuàng)建一個(gè)發(fā)送事件標(biāo)志組的任務(wù)

/* 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;
    }
}

函數(shù)原型：

_tx_event_flags_set函數(shù)原型

UINT  _tx_event_flags_set(TX_EVENT_FLAGS_GROUP *group_ptr, ULONG flags_to_set, UINT set_option)

參數(shù)：

● group_ptr：指向以前創(chuàng)建的事件標(biāo)志組控制塊的指針。

● flags_to_set：根據(jù)所選的 set-option，指定要設(shè)置或清除的事件標(biāo)志。

● set_option：指定將所指定的事件標(biāo)志與該組的當(dāng)前事件標(biāo)志進(jìn)行“AND”或“OR”運(yùn)算。以下是有效的選擇：

- TX_AND (0x02)

- TX_OR (0x00)

如果選擇 TX_AND，則會(huì)指定將所指定的事件標(biāo)志與該組的當(dāng)前事件標(biāo)志進(jìn)行“AND”運(yùn)算。此選項(xiàng)通常用于清除組中的事件標(biāo)志。否則，如果指定了 TX_OR，則對所指定的事件標(biāo)志與該組的當(dāng)前事件標(biāo)志進(jìn)行“OR”運(yùn)算。

返回值：

● TX_SUCCESS：(0X00) 成功設(shè)置事件標(biāo)志。

● TX_GROUP_ERROR：(0x06) 指向事件標(biāo)志組的指針無效。

● TX_OPTION_ERROR：(0x08) 指定的 set-option 無效。

應(yīng)用中該實(shí)現(xiàn)函數(shù)：

status = tx_event_flags_set( event_flags_0, 0x1, TX_OR);

A. 第1個(gè)參數(shù)是事件標(biāo)志組引用的指針，引用聲明的事件標(biāo)注“event_flags_0”指向的地址。

B. 第2個(gè)參數(shù)是事件標(biāo)志組的名字，字符串值為" event flags 0"。

返回值

C. 第3個(gè)參數(shù)是TX_OR，則對所指定的事件標(biāo)志與該組的當(dāng)前事件標(biāo)志進(jìn)行“OR”運(yùn)算。

2.4.4 創(chuàng)建一個(gè)任務(wù)接收事件標(biāo)志組

在此建立一個(gè)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)接收收事件標(biāo)志組，接收事件設(shè)置值成功，接收任務(wù)計(jì)數(shù)值加一：

創(chuàng)建一個(gè)接收事件標(biāo)志組任務(wù)

void    thread_5_entry(ULONG thread_input)
{
    UINT status;
    ULONG actual_flags;
    /* This thread simply waits for an event in a forever loop.  */
    while(1)
    {
        /* 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;
    }
}

函數(shù)原型：

_tx_event_flags_set函數(shù)原型

UINT  _tx_event_flags_get(TX_EVENT_FLAGS_GROUP *group_ptr, ULONG requested_flags,
                    UINT get_option, ULONG *actual_flags_ptr, ULONG wait_option)

參數(shù)：

● group_ptr：指向以前創(chuàng)建的事件標(biāo)志組的指針。

● requested_flags：32 位無符號(hào)變量，表示請求的事件標(biāo)志。

● get_option：指定是否需要所有或任何請求的事件標(biāo)志。以下是有效的選擇：

- TX_AND (0x02)

- TX_AND_CLEAR (0x03)

- TX_OR (0x00)

- TX_OR_CLEAR (0x01)

如果選擇 TX_AND 或 TX_AND_CLEAR，則會(huì)指定所有事件標(biāo)志在組中都必須存在。如果選擇 TX_OR 或 TX_OR_CLEAR，則會(huì)指定任何事件標(biāo)志都符合要求。如果指定 TX_AND_CLEAR 或 TX_OR_CLEAR，則會(huì)清除滿足請求的事件標(biāo)志（設(shè)置為零）。

● actual_flags_ptr：指向放置檢索到的事件標(biāo)志的位置這一目標(biāo)的指針。注意，實(shí)際獲得的標(biāo)志可能包含沒有請求的標(biāo)志。

● wait_option：定義未設(shè)置所選事件標(biāo)志時(shí)服務(wù)的行為方式。

等待選項(xiàng)的定義如下：

- TX_NO_WAIT (0x00000000) - 如果選擇 TX_NO_WAIT，則無論此服務(wù)是否成功，都會(huì)導(dǎo)致立即從此服務(wù)返回。如果從非線程（例如初始化、計(jì)時(shí)器或 ISR）調(diào)用服務(wù)，則這是唯一有效的選項(xiàng)。

- TX_WAIT_FOREVER 超時(shí)值 (0xFFFFFFFF) - 選擇 TX_WAIT_FOREVER 會(huì)導(dǎo)致發(fā)出調(diào)用的線程無限期掛起，直到事件標(biāo)志可用為止。

- 超時(shí)值（0x00000001 至 0xFFFFFFFE）- 如果選擇一個(gè)數(shù)值（1 到 0xFFFFFFFE），則會(huì)指定在等待事件標(biāo)志時(shí)發(fā)出調(diào)用的線程保持掛起的最大計(jì)時(shí)器時(shí)鐘周期數(shù)。

返回值：

● TX_SUCCESS：(0X00) 成功獲取事件標(biāo)志。

● TX_DELETED：(0x01) 線程掛起時(shí)刪除了事件標(biāo)志組。

● TX_NO_EVENTS：(0X07) 服務(wù)無法在指定的等待時(shí)間內(nèi)獲取指定的事件。

● TX_WAIT_ABORTED：(0x1A) 掛起狀態(tài)由其他線程、計(jì)時(shí)器或 ISR 中止。

● TX_GROUP_ERROR：(0x06) 事件標(biāo)志組指針無效。

● TX_PTR_ERROR：(0x03) 指向?qū)嶋H事件標(biāo)志的指針無效。

● TX_WAIT_ERROR：(0x04) 從非線程調(diào)用時(shí)指定了除 TX_NO_WAIT 以外的等待選項(xiàng)。

● TX_OPTION_ERROR：(0x08) 指定的 get-option 無效。

應(yīng)用中該實(shí)現(xiàn)函數(shù)：

status = tx_event_flags_get( event_flags_0, 0x1, TX_OR_CLEAR, actual_flags, TX_WAIT_FOREVER);

A. 第1個(gè)參數(shù)是事件標(biāo)志組引用的指針，引用聲明的事件標(biāo)注“event_flags_0”指向的地址。

B. 第2個(gè)參數(shù)是根據(jù)所選的 get-option，指定要設(shè)置或清除的事件標(biāo)志等于0x01。

C. 第3個(gè)參數(shù)是TX_OR_CLEAR，則會(huì)判斷指定任何事件標(biāo)志都符合要求，符合后并清除。

3、Threadx 的事件標(biāo)志組應(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 an event flags group.  */

#include "tx_api.h"

#define DEMO_STACK_SIZE         1024

/* 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()
{
    /* 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, 
            1, 1, 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, 
            4, 4, 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;
    /* This thread simply waits for an event in a forever loop.  */
    while(1)
    {
        /* 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，可以看到接收事件標(biāo)志組成功。

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：

4、小結(jié)

這個(gè)演示程序中，使用了tx_thread_sleep()函數(shù)做了延時(shí)，剛好使得發(fā)送事件標(biāo)志組與接收事件標(biāo)志組一一配對，計(jì)數(shù)值累加后都是相等的，說明同步成功。

Azure RTOS ThreadX 的使用事件標(biāo)志組可以方便實(shí)現(xiàn)任務(wù)對任務(wù)或任務(wù)對中斷的同步，結(jié)合MM32F3270的強(qiáng)大性能，可以實(shí)現(xiàn)Azure RTOS的各種特色功能。

來源：靈動(dòng)MM32MCU
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審核編輯 黃宇