【UCOSIII】UCOSIII的同時等待多個核心物件
UCOSIII同時等待多個核心物件
前面講述了UCOSIII的訊號量（一個任務與另一個任務同步）、事件標誌組（一個任務與多個任務同步），它們都可以完成任務的同步。同時，訊號量（保證全域性變數）、訊息佇列，它們都可以完成訊息的傳遞。
但是，它們描述的情況都是任務如何等待單個物件，比如訊號量、互斥訊號量、訊息佇列和時間標誌組等。本文我們就講解一下UCOSIII如何同時等待多個核心物件，在UCOSIII中只支援同時等待多個訊號量和訊息佇列，不支援同時等待多個事件標誌組和互斥訊號量。
UCOSIII中一個任務可以同時等待任意數量的訊號量或者訊息佇列，當只要等到其中的任意一個的時候就會導致該任務進入就緒態，如下圖所示：
需要注意：在事件標誌組中，使用者可以自主設定究竟是等待多個任務同時置1還是同時清零，或者是隻要有置1，只要有清零多種情況下的任務同步。但是在UCOSIII同時等待多個核心物件的情況下，只能等到任何一個訊號量或者訊息佇列就被同步，進入就緒態。只有這一種情況。
UCOSIII同時等待多個核心物件API函式
首先需要注意的是：同時等待多個核心物件並不需要和之前的訊號量、訊息佇列、事件標誌組一樣，先宣告一個物件，在通過xxxCreate()函式定義出來……它只有一個函式，直接用的函式！
OSPendMulti()函式
函式OSPendMulti()用來等待多個核心物件，呼叫OSPendMulti()時，如果這些物件中有多個可用，則所有可用的訊號量和訊息都將返回給呼叫者；如果沒有任何物件可用，則OSPendMulti()將掛起當前任務，直到以下任一情況發生：
- 物件變為可用；
- 到達設定的超時時間；
- 一個或多個任務被刪除或被終止；
- 一個或多個物件被刪除。
如果一個物件變為可用，並且有多個任務在等待這個物件，則UCOSIII將恢復優先順序最高的那個任務，函式OSPendMulti()原型如下：
OS_OBJ_QTY OSPendMulti (OS_PEND_DATA *p_pend_data_tbl, //指向OS_PEND_DATA表的指標 OS_OBJ_QTY tbl_size, //所等待的核心物件數量 OS_TICK timeout, //設定一個等待超時值(時鐘節拍數) OS_OPT opt, //來選擇是否使用阻塞模式 OS_ERR *p_err) { CPU_BOOLEAN valid; OS_OBJ_QTY nbr_obj_rdy; CPU_SR_ALLOC(); valid = OS_PendMultiValidate(p_pend_data_tbl, /* -------- Validate objects to be OS_SEM or OS_Q ------- */ tbl_size); if (valid == DEF_FALSE) { *p_err = OS_ERR_OBJ_TYPE; /* Invalid, not OS_SEM or OS_Q */ return ((OS_OBJ_QTY)0); } CPU_CRITICAL_ENTER(); nbr_obj_rdy = OS_PendMultiGetRdy(p_pend_data_tbl, /* --------- SEE IF OBJECT(s) HAVE BEEN POSTED ---------- */ tbl_size); if (nbr_obj_rdy > (OS_OBJ_QTY)0) { CPU_CRITICAL_EXIT(); *p_err = OS_ERR_NONE; return ((OS_OBJ_QTY)nbr_obj_rdy); } if ((opt & OS_OPT_PEND_NON_BLOCKING) != (OS_OPT)0) { /* Caller wants to block if not available? */ CPU_CRITICAL_EXIT(); *p_err = OS_ERR_PEND_WOULD_BLOCK; /* No */ return ((OS_OBJ_QTY)0); } else { if (OSSchedLockNestingCtr > (OS_NESTING_CTR)0) { /* Can't pend when the scheduler is locked */ CPU_CRITICAL_EXIT(); *p_err = OS_ERR_SCHED_LOCKED; return ((OS_OBJ_QTY)0); } } OS_CRITICAL_ENTER_CPU_CRITICAL_EXIT(); /* Lock the scheduler/re-enable interrupts */ /* ------ NO OBJECT READY, PEND ON MULTIPLE OBJECTS ----- */ OS_PendMultiWait(p_pend_data_tbl, /* Suspend task until object posted or timeout occurs */ tbl_size, timeout); OS_CRITICAL_EXIT_NO_SCHED(); OSSched(); /* Find next highest priority task ready */ CPU_CRITICAL_ENTER(); switch (OSTCBCurPtr->PendStatus) { case OS_STATUS_PEND_OK: /* We got one of the objects posted to */ *p_err = OS_ERR_NONE; break; case OS_STATUS_PEND_ABORT: /* Indicate that the multi-pend was aborted */ *p_err = OS_ERR_PEND_ABORT; break; case OS_STATUS_PEND_TIMEOUT: /* Indicate that we didn't get semaphore within timeout */ *p_err = OS_ERR_TIMEOUT; break; case OS_STATUS_PEND_DEL: /* Indicate that an object pended on has been deleted */ *p_err = OS_ERR_OBJ_DEL; break; default: *p_err = OS_ERR_STATUS_INVALID; break; } OSTCBCurPtr->PendStatus = OS_STATUS_PEND_OK; CPU_CRITICAL_EXIT(); return ((OS_OBJ_QTY)1); }
p_pend_data_tbl：指向OS_PEND_DATA表的指標，呼叫者通過該表來查詢函式的呼叫結果。呼叫該函式的時候首先必須初始化OS_PEND_DATA表中的每個元素的PendObjPtr，使得各個指標指向被等待的物件。
tbl_siae：表p_pend_data_tbl的大小，也就是所等待的核心物件數量。
timeout：設定一個等待超時值(時鐘節拍數)，用來設定任務等待物件傳送的時間，如果為0，表示這個任務將一直等待下去，直到物件被髮送。
opt：來選擇是否使用阻塞模式，有兩個選項可以選擇。OS_OPT_PEND_BLOCKING：如果沒有任何訊息存在的話就阻塞任務，一直等待，直到接收到訊息；OS_OPT_PEND_NON_BLOCKING：如果訊息佇列沒有任何訊息的話任務就直接返回。
本函式的返回值為等待的多個核心物件中哪些是可用的。
OS_PEND_DATA
雖然我們不需要定義一個同時等待多個核心物件，但是我們需要定義一個數組，用來將需要等待的核心物件放入其中：也就是OS_PEND_DATA型別的陣列：
struct os_pend_data {
OS_PEND_DATA *PrevPtr;
OS_PEND_DATA *NextPtr;
OS_TCB *TCBPtr;
OS_PEND_OBJ *PendObjPtr; //指向需要等待的核心物件
OS_PEND_OBJ *RdyObjPtr;
void *RdyMsgPtr;
OS_MSG_SIZE RdyMsgSize;
CPU_TS RdyTS;
};在這個結構體中，PendObjPtr就是指向需要等待的核心物件。所以，我們需要定義一個OS_PEND_DATA型別的陣列，再向每個陣列元素的PendObjPtr成員物件賦需要等待的核心物件的地址。比如：
OS_SEM Test_Sem1; //訊號量1
OS_SEM Test_Sem2; //訊號量2
OS_Q Test_Q; //訊息佇列
OS_PEND_DATA pend_multi_tbl[CORE_OBJ_NUM]; //定義陣列
pend_multi_tbl[0].PendObjPtr=(OS_PEND_OBJ*)&Test_Sem1;
pend_multi_tbl[1].PendObjPtr=(OS_PEND_OBJ*)&Test_Sem2;
pend_multi_tbl[2].PendObjPtr=(OS_PEND_OBJ*)&Test_Q;
UCOSIII實際例程
同時等待多個核心物件
例程要求：設計一個應用程式，該程式有3任務、2個訊號量和1個訊息佇列。任務A用於建立其他2個任務、2個訊號量和1個訊息佇列。B任務為任務1，用於檢測按鍵，當檢測到按鍵KEY1被按下就傳送訊號量1，當KEY2被按下就傳送訊號量2，當KEY_UP被按下就傳送訊息佇列，任務1還用來控制LED0的閃爍。任務C呼叫函式OSPendMulti()來同時等待2個訊號量和1個訊息佇列。
#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "led.h"
#include "lcd.h"
#include "key.h"
#include "sram.h"
#include "malloc.h"
#include "includes.h"
//UCOSIII中以下優先順序使用者程式不能使用，ALIENTEK
//將這些優先順序分配給了UCOSIII的5個系統內部任務
//優先順序0：中斷服務服務管理任務 OS_IntQTask()
//優先順序1：時鐘節拍任務 OS_TickTask()
//優先順序2：定時任務 OS_TmrTask()
//優先順序OS_CFG_PRIO_MAX-2：統計任務 OS_StatTask()
//優先順序OS_CFG_PRIO_MAX-1：空閒任務 OS_IdleTask()
//任務優先順序
#define START_TASK_PRIO 3
//任務堆疊大小
#define START_STK_SIZE 128
//任務控制塊
OS_TCB StartTaskTCB;
//任務堆疊
CPU_STK START_TASK_STK[START_STK_SIZE];
//任務函式
void start_task(void *p_arg);
//任務優先順序
#define TASK1_TASK_PRIO 4
//任務堆疊大小
#define TASK1_STK_SIZE 128
//任務控制塊
OS_TCB Task1_TaskTCB;
//任務堆疊
CPU_STK TASK1_TASK_STK[TASK1_STK_SIZE];
void task1_task(void *p_arg);
//任務優先順序
#define TASK2_TASK_PRIO 5
//任務堆疊大小
#define TASK2_STK_SIZE 128
//任務控制塊
OS_TCB Task2_TaskTCB;
//任務堆疊
CPU_STK TASK2_TASK_STK[TASK2_STK_SIZE];
void task2_task(void *p_arg);
//任務優先順序
#define MULTI_TASK_PRIO 6
//任務堆疊大小
#define MULTI_STK_SIZE 128
//任務控制塊
OS_TCB Multi_TaskTCB;
//任務堆疊
CPU_STK MULTI_TASK_STK[MULTI_STK_SIZE];
void multi_task(void *p_arg);
//LCD刷屏時使用的顏色
int lcd_discolor[14]={ WHITE, BLACK, BLUE, BRED,
GRED, GBLUE, RED, MAGENTA,
GREEN, CYAN, YELLOW,BROWN,
BRRED, GRAY };
OS_SEM Test_Sem1; //訊號量1
OS_SEM Test_Sem2; //訊號量2
OS_Q Test_Q; //訊息佇列
#define QUEUE_NUM 10 //訊息佇列長度
#define CORE_OBJ_NUM 3 //核心物件個數，一共3個：2個訊號量和一個訊息佇列
int main(void) //主函式
{
OS_ERR err;
CPU_SR_ALLOC();
delay_init(); //時鐘初始化
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//中斷分組配置
uart_init(115200); //串列埠初始化
LED_Init(); //LED初始化
LCD_Init(); //LCD初始化
KEY_Init(); //按鍵初始化
FSMC_SRAM_Init(); //初始化SRAM
my_mem_init(SRAMIN);//初始化內部RAM
POINT_COLOR = RED;
LCD_ShowString(30,10,200,16,16,"ALIENTEK STM32F1");
LCD_ShowString(30,30,200,16,16,"UCOSIII Examp 13-1");
LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"Pend Multi");
LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"[email protected]");
LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"2015/5/20");
POINT_COLOR = BLACK;
LCD_DrawRectangle(5,110,234,314);
LCD_DrawLine(5,130,234,130);
POINT_COLOR = RED;
LCD_ShowString(50,111,200,16,16,"ObjRdy_NUM: 0");
POINT_COLOR = BLUE;
OSInit(&err); //初始化UCOSIII
OS_CRITICAL_ENTER(); //進入臨界區
//建立開始任務
OSTaskCreate((OS_TCB * )&StartTaskTCB, //任務控制塊
(CPU_CHAR * )"start task", //任務名字
(OS_TASK_PTR )start_task, //任務函式
(void * )0, //傳遞給任務函式的引數
(OS_PRIO )START_TASK_PRIO, //任務優先順序
(CPU_STK * )&START_TASK_STK[0], //任務堆疊基地址
(CPU_STK_SIZE)START_STK_SIZE/10, //任務堆疊深度限位
(CPU_STK_SIZE)START_STK_SIZE, //任務堆疊大小
(OS_MSG_QTY )0, //任務內部訊息佇列能夠接收的最大訊息數目,為0時禁止接收訊息
(OS_TICK )0, //當使能時間片輪轉時的時間片長度，為0時為預設長度，
(void * )0, //使用者補充的儲存區
(OS_OPT )OS_OPT_TASK_STK_CHK|OS_OPT_TASK_STK_CLR, //任務選項
(OS_ERR * )&err); //存放該函式錯誤時的返回值
OS_CRITICAL_EXIT(); //退出臨界區
OSStart(&err); //開啟UCOSIII
}
void start_task(void *p_arg) //開始任務函式
{
OS_ERR err;
CPU_SR_ALLOC();
p_arg = p_arg;
CPU_Init();
#if OS_CFG_STAT_TASK_EN > 0u
OSStatTaskCPUUsageInit(&err); //統計任務
#endif
#ifdef CPU_CFG_INT_DIS_MEAS_EN //如果使能了測量中斷關閉時間
CPU_IntDisMeasMaxCurReset();
#endif
#if OS_CFG_SCHED_ROUND_ROBIN_EN //當使用時間片輪轉的時候
//使能時間片輪轉排程功能,時間片長度為1個系統時鐘節拍，既1*5=5ms
OSSchedRoundRobinCfg(DEF_ENABLED,1,&err);
#endif
OS_CRITICAL_ENTER(); //進入臨界區
OSSemCreate ((OS_SEM* )&Test_Sem1, //建立訊號量Test_Sem1
(CPU_CHAR* )"Test_Sem1",
(OS_SEM_CTR)0,
(OS_ERR* )&err);
OSSemCreate ((OS_SEM* )&Test_Sem2, //建立訊號量Test_Sem2
(CPU_CHAR* )"Test_Sem2",
(OS_SEM_CTR)0,
(OS_ERR* )&err);
//建立訊息佇列
OSQCreate ((OS_Q* )&Test_Q, //訊息佇列
(CPU_CHAR* )"KEY Msg", //訊息佇列名稱
(OS_MSG_QTY )QUEUE_NUM, //訊息佇列長度
(OS_ERR* )&err); //錯誤碼
OSTaskCreate((OS_TCB * )&Task1_TaskTCB, //建立TASK1任務
(CPU_CHAR * )"Task1 task",
(OS_TASK_PTR )task1_task,
(void * )0,
(OS_PRIO )TASK1_TASK_PRIO,
(CPU_STK * )&TASK1_TASK_STK[0],
(CPU_STK_SIZE)TASK1_STK_SIZE/10,
(CPU_STK_SIZE)TASK1_STK_SIZE,
(OS_MSG_QTY )0,
(OS_TICK )0,
(void * )0,
(OS_OPT )OS_OPT_TASK_STK_CHK|OS_OPT_TASK_STK_CLR,
(OS_ERR * )&err);
OSTaskCreate((OS_TCB * )&Multi_TaskTCB, //建立MULTI測試任務
(CPU_CHAR * )"Multi task",
(OS_TASK_PTR )multi_task,
(void * )0,
(OS_PRIO )MULTI_TASK_PRIO,
(CPU_STK * )&MULTI_TASK_STK[0],
(CPU_STK_SIZE)MULTI_STK_SIZE/10,
(CPU_STK_SIZE)MULTI_STK_SIZE,
(OS_MSG_QTY )0,
(OS_TICK )0,
(void * )0,
(OS_OPT )OS_OPT_TASK_STK_CHK|OS_OPT_TASK_STK_CLR,
(OS_ERR * )&err);
OS_CRITICAL_EXIT(); //退出臨界區
OSTaskDel((OS_TCB*)0,&err); //刪除start_task任務自身
}
void task1_task(void *p_arg) //任務1的任務函式
{
u8 key;
OS_ERR err;
u8 num;
u8 *pbuf;
static u8 msg_num;
pbuf=mymalloc(SRAMIN,10); //申請記憶體
while(1)
{
key = KEY_Scan(0); //掃描按鍵
switch(key)
{
case KEY1_PRES:
OSSemPost(&Test_Sem1,OS_OPT_POST_1,&err);//傳送訊號量1
break;
case KEY0_PRES:
OSSemPost(&Test_Sem2,OS_OPT_POST_1,&err);//傳送訊號量2
case WKUP_PRES:
msg_num++;
sprintf((char*)pbuf,"ALIENTEK %d",msg_num);
//傳送訊息
OSQPost((OS_Q* )&Test_Q,
(void* )pbuf,
(OS_MSG_SIZE)10,
(OS_OPT )OS_OPT_POST_FIFO,
(OS_ERR* )&err);
break;
}
num++;
if(num==50)
{
num=0;
LED0=~LED0;
}
OSTimeDlyHMSM(0,0,0,10,OS_OPT_TIME_PERIODIC,&err); //延時10ms
}
}
void multi_task(void *p_arg) //等待多個核心物件的任務函式
{
u8 num;
OS_ERR err;
OS_OBJ_QTY index;
OS_PEND_DATA pend_multi_tbl[CORE_OBJ_NUM];
pend_multi_tbl[0].PendObjPtr=(OS_PEND_OBJ*)&Test_Sem1;
pend_multi_tbl[1].PendObjPtr=(OS_PEND_OBJ*)&Test_Sem2;
pend_multi_tbl[2].PendObjPtr=(OS_PEND_OBJ*)&Test_Q;
while(1)
{
index=OSPendMulti((OS_PEND_DATA* )pend_multi_tbl,
(OS_OBJ_QTY )CORE_OBJ_NUM, //核心數量
(OS_TICK )0,
(OS_OPT )OS_OPT_PEND_BLOCKING,
(OS_ERR* )&err);
LCD_ShowNum(147,111,index,1,16); //顯示當前有幾個核心物件準備好了
num++;
LCD_Fill(6,131,233,313,lcd_discolor[num%14]); //刷屏
LED1 = ~LED1;
OSTimeDlyHMSM(0,0,1,0,OS_OPT_TIME_PERIODIC,&err); //延時1s
}
}
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