如何在AUTOSAR OS系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)使用事件Event呢？

正文

5.事件Event

在AUTOSAR OS系統(tǒng)中，事件用于向任務(wù)發(fā)送信號(hào)信息。本節(jié)解釋事件是什么，如何配置它們以及如何在運(yùn)行時(shí)使用它們。

事件可用于為擴(kuò)展任務(wù)提供多個(gè)同步點(diǎn)。同步的可視化如圖5.1所示。

擴(kuò)展任務(wù)可以等待事件，這將導(dǎo)致任務(wù)進(jìn)入等待狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)中的任務(wù)或ISR設(shè)置事件時(shí)，等待任務(wù)將進(jìn)入就緒狀態(tài)。當(dāng)它成為最高優(yōu)先級(jí)的就緒任務(wù)時(shí)，RTA-OS將選擇它來運(yùn)行。

事件由與其關(guān)聯(lián)的擴(kuò)展任務(wù)擁有。通常，擴(kuò)展任務(wù)將作為一個(gè)無限循環(huán)運(yùn)行，其中包含對(duì)其擁有的事件的一系列受保護(hù)的等待調(diào)用。因此，事件機(jī)制允許構(gòu)建事件驅(qū)動(dòng)的狀態(tài)機(jī)。

如果計(jì)時(shí)行為在您的系統(tǒng)中很重要，那么所有擴(kuò)展任務(wù)(換句話說，等待事件的任何任務(wù))的優(yōu)先級(jí)必須低于基本任務(wù)。

圖5.1 事件的可視化

5.1 配置事件Configuring Event

使用rtaoscfg配置事件。應(yīng)用程序中可以存在的最大事件數(shù)由目標(biāo)硬件決定。查閱目標(biāo)/編譯器端口指南，可以了解每個(gè)任務(wù)可以有多少個(gè)事件。

當(dāng)聲明事件時(shí)，它必須具有:

?名字。

? 名稱僅用于在配置時(shí)指示事件的目的。

?至少有一個(gè)任務(wù)使用它。

?事件掩碼。

? 這可以由RTA-OS自動(dòng)分配。

在rtaoscfg中指定的事件名稱在運(yùn)行時(shí)用作事件掩碼的符號(hào)名稱。掩碼是一個(gè)N位向量，其中N是一個(gè)任務(wù)可以等待的最大事件的最大數(shù)量。set位標(biāo)識(shí)一個(gè)特定的事件。

事件名稱在運(yùn)行時(shí)用作掩碼的符號(hào)名稱。通過選擇表示事件的位來配置掩碼。圖5.2顯示了一個(gè)名為WakeUp的事件已經(jīng)被聲明，它將使用事件掩碼中的第9位。除非確實(shí)需要分配一個(gè)特定的位位置，否則最好讓RTA-OS來確定掩碼值。這允許它優(yōu)化bit的打包（ optimize the packing of the bits），從而節(jié)省內(nèi)存。

圖5.2：配置事件掩碼

如果一個(gè)事件由多個(gè)任務(wù)使用，則每個(gè)任務(wù)都有自己的單獨(dú)副本。設(shè)置事件時(shí)，必須同時(shí)指定任務(wù)。因此，例如，如果您為一個(gè)名為t3的任務(wù)設(shè)置了一個(gè)名為Event2的事件，這對(duì)任務(wù)t4的Event2沒有影響。

5.1.1 定義等待事件 Defining Waiting Tasks

使用rtaoscfg選擇等待任務(wù)。如果聲明一個(gè)等待事件的任務(wù)，則意味著該任務(wù)將自動(dòng)被視為擴(kuò)展任務(wù)。

圖5.3顯示了已經(jīng)聲明了一個(gè)事件WakeUp，并且任務(wù)TaskC和TaskD已經(jīng)配置為等待該事件。

等待事件的擴(kuò)展任務(wù)通常會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，并且任務(wù)永遠(yuǎn)不會(huì)終止。當(dāng)任務(wù)開始執(zhí)行時(shí)，RTA-OS將清除它擁有的所有事件。

圖5.3：選擇等待事件的任務(wù)

5.2 等待事件 Waiting on Events

任務(wù)使用WaitEvent(EventMask) API調(diào)用等待事件。EventMask必須與rtaoscfg中聲明的EventMask對(duì)應(yīng)。

WaitEvent()將事件作為其唯一參數(shù)。當(dāng)調(diào)用執(zhí)行時(shí)有兩種可能:

1）該事件尚未發(fā)生。在這種情況下，任務(wù)將進(jìn)入等待狀態(tài)，RTA-OS將在就緒狀態(tài)下運(yùn)行最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)。

2）事件已發(fā)生。在這種情況下，任務(wù)保持在運(yùn)行狀態(tài)，并將在WaitEvent（）調(diào)用之后的語句中繼續(xù)執(zhí)行。

5.2.1 單個(gè)事件Single Events

等待單個(gè)事件，只需將事件掩碼名稱傳遞給API調(diào)用。示例5.1顯示了任務(wù)如何等待事件。

?

#include 
TASK(ExtendedTask) {
  ...
  WaitEvent(Event1); /* Task enters waiting state in API call if Event1
has not happened */
/* When Event1 is set, ExtendedTask resumes here */
...
}

?

Example 5.1: Waiting on an Event

在AUTOSAR操作系統(tǒng)中，為處于掛起狀態(tài)的任務(wù)設(shè)置事件是非法的。在實(shí)踐中，這意味著等待事件的任務(wù)結(jié)構(gòu)通常是一個(gè)等待事件的無限循環(huán)，如例5.2所示。

?

#include 
TASK(ExtendedTask){
  /* Entry state */
  while(true){
  WaitEvent(Event1);
  /* State 1 */
  WaitEvent(Event2);
  /* State 2 */
  WaitEvent(Event3);
  /* State 3 */
  }
/* Task never terminates */
}

?

Example 5.2: Simple 3-state State Machine with Events

5.2.2 多個(gè)事件Multiple Events

因?yàn)锳UTOSAR OS事件只是一個(gè)位掩碼，所以可以通過按位順序排列一組位掩碼來同時(shí)等待多個(gè)事件。

當(dāng)任務(wù)等待多個(gè)事件時(shí)，當(dāng)?shù)却娜魏我粋€(gè)事件發(fā)生時(shí)，它將被恢復(fù)。當(dāng)從等待多個(gè)事件中恢復(fù)時(shí)，需要計(jì)算出發(fā)生了哪個(gè)(或多個(gè))事件。

?

#include 
TASK(ExtendedTask){
  EventMaskType WhatHappened;
  while(true){
    WaitEvent(Event1|Event2|Event3);
    GetEvent(Task1, &WhatHappened);
    if( WhatHappened & Event1 ) {
    /* Take action on Event1 */
    ...
    } else if( WhatHappened & Event2 ) {
    /* Take action on Event2 */
    ...
    } else if( WhatHappened & Event3 ) {
    /* Take action on Event3 */
    ...
    }
  }
}

?

Example 5.3: Waiting on Multiple Events

AUTOSAR OS提供了GetEvent() API調(diào)用，允許獲取為任務(wù)設(shè)置的當(dāng)前事件集。

例5.3展示了任務(wù)如何同時(shí)等待多個(gè)事件，然后在恢復(fù)時(shí)識(shí)別哪些事件已被設(shè)置。

5.2.3 擴(kuò)展任務(wù)的死鎖 Deadlock with Extended Tasks

雖然AUTOSAR OS在臨界區(qū)互斥中提供了免于死鎖的方法(參見第4章)，但不能避免使用可能死鎖的事件構(gòu)建系統(tǒng)。如果有相互設(shè)置和等待事件集的擴(kuò)展任務(wù)，那么可能會(huì)有兩個(gè)(或更多)任務(wù)正在等待事件，而這些事件僅由正在等待的其他任務(wù)設(shè)置。當(dāng)然，系統(tǒng)中的基本任務(wù)不可能死鎖，即使存在死鎖的擴(kuò)展任務(wù)。

例5.4展示了兩個(gè)任務(wù)，如果沒有其他任務(wù)設(shè)置Ev1或Ev2，它們將死鎖。

操作系統(tǒng)配置不捕獲哪些任務(wù)/ ISR設(shè)置事件，只捕獲哪些任務(wù)可以等待事件。因此，RTA-OS不可能靜態(tài)地確定擴(kuò)展任務(wù)是否會(huì)死鎖。然而，以下設(shè)計(jì)方法可能會(huì)有所幫助:

?只使用基本任務(wù)

?分析代碼，以顯示在所有SetEvent()/WaitEvent()對(duì)的傳遞性閉包上沒有循環(huán)等待事件

?

#include 
TASK(Task1) {
  while (1) {
  WaitEvent(Ev1);
  /* Never reach here - DEADLOCKED with Task2! */
  SetEvent(Task2,Ev2)
  }
}


TASK(Task2) {
  while (1) {
  WaitEvent(Ev2);
  /* Never reach here - DEADLOCKED with Task1! */
  SetEvent(Task1,Ev1)
  }
}

?

Example 5.4: Deadlock with Extended Tasks

5.3 設(shè)置事件Setting Events

使用SetEvent() API設(shè)置事件。

SetEvent()調(diào)用有兩個(gè)參數(shù)，一個(gè)任務(wù)和一個(gè)事件掩碼。對(duì)于指定的任務(wù)，SetEvent()調(diào)用設(shè)置事件掩碼中指定的事件。該調(diào)用不為共享事件的任何其他任務(wù)設(shè)置事件?？梢栽谡{(diào)用SetEvent()時(shí)按位或多個(gè)事件掩碼，以同時(shí)為任務(wù)設(shè)置多個(gè)事件

無法為處于掛起狀態(tài)的任務(wù)設(shè)置事件。因此，在設(shè)置事件之前，必須確保任務(wù)沒有掛起。

可以使用GetTaskState() API調(diào)用來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，但請(qǐng)注意，當(dāng)對(duì)比調(diào)用者優(yōu)先級(jí)更高的任務(wù)調(diào)用此方法時(shí)，存在潛在的競(jìng)爭(zhēng)條件。調(diào)用者可能在調(diào)用API和評(píng)估結(jié)果之間被搶占，并且被請(qǐng)求的任務(wù)的狀態(tài)可能在這段時(shí)間內(nèi)發(fā)生了變化。

當(dāng)擴(kuò)展任務(wù)正在等待的任何一個(gè)事件被設(shè)置時(shí)，擴(kuò)展任務(wù)將從等待狀態(tài)移動(dòng)到就緒狀態(tài)。

例5.5展示了任務(wù)如何設(shè)置事件。

多個(gè)任務(wù)可以等待一個(gè)事件。但是，從例5.5中可以看到，事件沒有廣播機(jī)制。換句話說，無法通過單個(gè)API調(diào)用向等待該事件的所有任務(wù)發(fā)出事件發(fā)生的信號(hào)。事件也可以通過鬧鐘和時(shí)間表來設(shè)置。

?

#include 
TASK(Task1) {
  TaskStateType TaskState;
  /* Set a single event */
  SetEvent(Task2, Event1);
  /* Set multiple events */
  SetEvent(Task3, Event1 | Event2 | Event3);
  ...
  /* Checking for the suspended state */
  GetTaskState(Task2,&TaskState);
  if (TaskState != SUSPENDED) {
  SetEvent(Task2, Event1);
  }
  ...
  TerminateTask();
}

?

Example 5.5: Setting Events

5.3.1 使用報(bào)警器設(shè)置事件Setting Events with an Alarm

警報(bào)可用于定期激活不終止的擴(kuò)展任務(wù)。每次告警過期，都會(huì)設(shè)置該事件。等待事件的任務(wù)將準(zhǔn)備好運(yùn)行。

5.3.2 通過調(diào)度表的Expiry Point設(shè)置事件Setting Events with a Schedule Table Expiry Point

調(diào)度表上的到期點(diǎn)可用于擴(kuò)展任務(wù)的定期激活。每次處理過期點(diǎn)時(shí)，都會(huì)設(shè)置事件。等待事件的任務(wù)將準(zhǔn)備好運(yùn)行。

5.4 清除事件Clearing Events

事件可以由任何任務(wù)或ISR設(shè)置，但只能由事件所有者清除。

當(dāng)一個(gè)任務(wù)等待一個(gè)事件時(shí)，事件發(fā)生了，那么對(duì)同一事件的WaitEvent()的后續(xù)調(diào)用將立即返回，因?yàn)槭录匀皇窃O(shè)置的。

在等待事件再次發(fā)生之前，必須清除該事件最后一次發(fā)生的事件。

使用ClearEvent(EventMask) API調(diào)用清除事件。EventMask必須與聲明的EventMask對(duì)應(yīng)。

例5.6展示了任務(wù)通常如何使用ClearEvent()。

當(dāng)任務(wù)終止時(shí)，它擁有的所有事件將自動(dòng)清除。

?

#include 
TASK(ExtendedTask){
???EventMaskType?WhatHappened;
  ...
  while( WaitEvent(Event1|Event2|Event3)==E_OK ) {
    GetEvent(Task1, & WhatHappened);
    if(WhatHappened & Event1 ) {
    ClearEvent(Event1);
    /* Take action on Event1 */
    ...
    } else if( WhatHappened & (Event2 | Event3 ) {
    ClearEvent(Event2 | Event3);
    /* Take action on Event2 or Event3*/
    ...
    }
  }
}

?

Example 5.6: Clearing Events

5.5 用基本任務(wù)模擬擴(kuò)展任務(wù) Simulating Extended Tasks with Basic Tasks

基本任務(wù)只能在任務(wù)執(zhí)行開始或結(jié)束時(shí)同步。

如果需要其他同步點(diǎn)，則事件機(jī)制提供了一種方法。然而，擴(kuò)展任務(wù)通常比基本任務(wù)有更大的開銷。在資源受限的系統(tǒng)上，只能使用基本任務(wù)來構(gòu)建同步。

例如，如果將任務(wù)構(gòu)建為狀態(tài)機(jī)(例如使用C switch語句)，則可以設(shè)置狀態(tài)變量，發(fā)出TerminateTask()調(diào)用并等待重新激活。例5.7展示了如何實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。

?

#include 
/* Create a "State" variable that remains in scope between task
activations */
uint8 State;
TASK(Task1) {
  switch (State) {
  case 0:
  /* Synchronization point 0. */
  State = 1;
  break;
  case 1:
  /* Synchronization point 1. */
  State = 2;
  break;
  case 2:
  /* Synchronization point 2. */
  State = 0;
  break;
  }
  TerminateTask();
}

?

Example 5.7: Multiple Synchronization Points in a Basic Task

5.6 小結(jié)

?事件是可以由擴(kuò)展任務(wù)等待的同步對(duì)象。

?一個(gè)事件可以被多個(gè)任務(wù)使用。

?設(shè)置一個(gè)事件不是一個(gè)廣播機(jī)制來通知所有正在等待的任務(wù)。

?任務(wù)，ISR，Alarm和調(diào)度表可以設(shè)置事件。

審核編輯：劉清