【LiteOS】LiteOS任务篇

目录

• 前言
  • 链接
  • 参考
• 笔录草稿
• 基本概念
• 任务相关概念
• LiteOS 任务运作机制
• 内核初始化
• 创建任务
  • 创建任务有两种方案
  • 任务相关函数
  • 任务开发流程
  • 创建创建任务
    • 部分源码
    • 例子
  • 创建任务的任务回调函数 vStartTask
  • Led任务创建函数 Creat_vLedTask_Task
  • Led任务回调函数 vLedTask
  • 开启调度
  • LOS_Start 函数源码
• 附件
  • 任务错误码列表

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前言

移植好内核后，开始实战内核。

链接

• LiteOS源码链接
• 常见问题
• 华为开发者社区
• 华为LiteOS官方教程
• 我的gitee-LiteOS-mcu

参考

• 野火
• 上面链接

笔录草稿

基本概念

• 任务是竞争系统资源的最小运行单元。任务可以使用或等待CPU、使用内存空间等系统资源，并独立于其它任务运行
• 任务与线程
  • 在 LiteOS 中，一个任务可以表示一条线程。
• Huawei LiteOS的任务一共有 32 个优先级(0-31)，最高优先级为0，最低优先级为31。

任务相关概念

• 任务状态

  • 就绪 （Ready）
  • 运行（Running）
  • 运行（Running）
  • 退出态（Dead）

• 任务ID

  • 可通过 任务ID 获取 任务句柄
    • ***任务句柄*** = (((LOS_TASK_CB *)g_pstTaskCBArray) + (TaskID))

• 任务控制块TCB

  • TCB 包含了任务上下文栈指针（stack pointer）、任务状态、任务优先级、任务ID、任务名、任务栈大小等信息。TCB 可以反映出每个任务运行情况。（TCB 其实就是一个袜子）

• 任务栈

  • 每一个任务都拥有一个独立的栈空间，称为任务栈。

• 任务上下文切换 （个人把上下文分开理解）

  • ** Huawei LiteOS** 在任务由运行态转为其它状态时会将本任务的上文信息，保存在自己的任务栈里面，也称压栈或入栈；
  • 当任务切换到运行态时，把保存到任务栈中的上文信息加载到CPU寄存器中，即可恢复该任务的运行，称为出栈。新的任务信息也就是下文。
  • 以上流程就是 上文压栈 --> 下文出栈。

LiteOS 任务运作机制

• Huawei LiteOS 任务管理模块提供
  • 任务创建
  • 任务删除
  • 任务延时
  • 任务挂起
  • 任务恢复
  • 更改任务优先级
  • 锁定任务调度
  • 解锁任务调度
  • 根据任务控制块查询任务ID
  • 根据ID查询任务查询任务控制块信息功能。
• 任务创建时，如果 OS 的系统可用空间少于任务，则创建失败，反之亦然。
• 用户创建任务时，系统会将任务栈进行初始化，预置上下文。
  • 任务入口函数 也放到了相应的位置，在任务第一次执行时便可执行 任务入口函数。

内核初始化

• 一般的 RTOS 启动流程：MCU进入 main 函数 --> 创建任务 --> 启动 RTOS。

  • 当然，在启动的过程中可以插入一些操作，如板级初始化 bspInit(); 等等

• 而 Huawei LiteOS 的启动流程则要多一步：MCU进入 main 函数 --> LiteOS内核初始化 --> 创建任务 --> 启动 RTOS。

  • 在操作 LiteOS 必须先初始化其内核。
  • 函数 LOS_KernelInit();（带返回值）。

• 内核初始化主要工作

  • 配置任务数量上限
  • 内存起始地址
  • 初始化动态内存池（如果内存溢出，则内核初始化失败）
  • 接管中断处理（非接管中断跳过）
  • 任务初始化
    • 先创建一个空闲任务
  • 任务监视初始化
  • CPU利用率初始化
  • IPC通信初始化：信号量、互斥量、消息队列等等。
  • 软件定时器初始化
    • 该函数内会创建一个队列 和 一个定时任务
      • 后续会在软件定时器相关篇章分析源码

创建任务

创建任务有两种方案

• 方案一：
  • 先创建所有任务
  • 再启动调度
• 方案二：
  • 先创建一个创建任务
  • 然后启动调度
  • 在创建任务里面创建所有任务
  • 然后删除创建任务

本章实操的是方案二。

任务相关函数

接口名	描述
LOS_TaskCreateOnly	创建任务，并使该任务进入suspend状态，并不调度
LOS_TaskCreate	创建任务，并使该任务进入ready状态，并调度
LOS_TaskDelete	删除指定的任务
LOS_TaskResume	恢复挂起的任务
LOS_TaskSuspend	挂起指定的任务
LOS_TaskDelay	任务延时等待
LOS_TaskYield	显式放权，调整指定优先级的任务调度顺序
LOS_TaskLock	锁任务调度
LOS_TaskUnlock	解锁任务调度
LOS_CurTaskPriSet	设置当前任务的优先级
LOS_TaskPriSet	设置指定任务的优先级
LOS_TaskPriGet	获取指定任务的优先级
LOS_CurTaskIDGet	获取当前任务的ID
LOS_TaskInfoGet	获取指定任务的信息
LOS_TaskStatusGet	获取指定任务的状态
LOS_TaskNameGet	获取指定任务的名称
LOS_TaskInfoMonitor	监控所有任务，获取所有任务的信息
LOS_NextTaskIDGet	获取即将被调度的任务的ID
各函数使用可以看源码或者例程

任务开发流程

• 配置任务块
• 锁任务（防止高优先级任务调度）
• 创建任务
• 解锁任务

创建创建任务

部分源码

• 使用LOS_TaskCreate函数
  • 需要一个 任务初始化参数结构体 TSK_INIT_PARAM_S 和 一个任务句柄。
• TSK_INIT_PARAM_S 源码

/**
 * @ingroup los_task
 * Define the structure of the parameters used for task creation.
 *
 * Information of specified parameters passed in during task creation.
 */
typedef struct tagTskInitParam
{
   TSK_ENTRY_FUNC       pfnTaskEntry;               /**< Task entrance function    */
   UINT16               usTaskPrio;                 /**< Task priority             */
   UINT32               uwArg;                      /**< Task parameters           */
   UINT32               uwStackSize;                /**< Task stack size           */
   CHAR                 *pcName;                    /**< Task name                 */
   UINT32               uwResved;                   /**< Reserved                  */
} TSK_INIT_PARAM_S;

例子

• 把创建创建任务的工作放到一个函数里
  • 这里使用宏，是因为方便管理，框架是基于本人编写的框架。需要移植的可以直接填写数值。
    • lssConfigvStartTaskPRIO 一个数值，表示优先级。
    • lssConfigvStartTaskSIZE 一个数值，表示堆空间字节数。
      • 注意：这里表示的是字节数，其它 RTOS 可能会表示 字数
        • 如：FreeRTOS 中任务堆空间赋值就是以 字数 为单位。
        • 一个 字数 表示多个 字节，看CPU架构是多少位的
          • 如：32位CPU，一个字 = 四个字节 / word = 4byte

/**
* @brief  创建一个LED任务
* @param 
* @retval 
* @author lzm
*/
static UINT32 Creat_vStartTask_Task()
{
	UINT32 uwRet = LOS_OK;// 定义一个返回值变量
	TSK_INIT_PARAM_S task_init_param;// 定义一个任务参数结构体

	task_init_param.usTaskPrio = lssConfigvStartTaskPRIO;	     /* 任务优先级，值越少，优先级越高 */
	task_init_param.pcName = "Start_Task";                       /* 任务名 */
	task_init_param.pfnTaskEntry = (TSK_ENTRY_FUNC)vStartTask;   /* 回调函数 */
	task_init_param.uwStackSize = lssConfigvStartTaskSIZE;		 /* 任务堆空间 */

	uwRet = LOS_TaskCreate(&StartTask_Handle, &task_init_param); /* 创建任务 */
	return uwRet;
}

创建任务的任务回调函数 vStartTask

/**
* @brief  创建任务
* @param 
* @retval 
* @author lzm
*/
void vStartTask (void )
{
    UINT32 uwRet = LOS_OK;
    UINTPTR uvIntSave;
    
    /* 进入临界 */
    uvIntSave = LOS_IntLock();
    
    uwRet = Creat_vLedTask_Task();
	if (uwRet != LOS_OK)
    {
        ; // 创建失败
    }
    
    /* 删除创建任务 */
    LOS_TaskDelete(StartTask_Handle); 
    
    /* 退出临界 */
    (VOID)LOS_IntRestore(uvIntSave);
}

Led任务创建函数 Creat_vLedTask_Task

/**
* @brief  Led任务
* @param 
* @retval 
* @author lzm
*/
static UINT32 Creat_vLedTask_Task()
{
	UINT32 uwRet = LOS_OK;			
	TSK_INIT_PARAM_S task_init_param;	

	task_init_param.usTaskPrio = lssConfigvLedTaskPRIO;
	task_init_param.pcName = "Led Task";
	task_init_param.pfnTaskEntry = (TSK_ENTRY_FUNC)vLedTask;
	task_init_param.uwStackSize = lssConfigvLedTaskSIZE;

	uwRet = LOS_TaskCreate(&LedTask_Handle, &task_init_param);
	return uwRet;
}

Led任务回调函数 vLedTask

• 该函数在 LedTask.c 文件中

/**
  ******************************************************************************
  * @file    LedTask.c
  * @author  lzm
  * @version V1.0
  * @date    2020-xx-xx
  * @brief
  * @attention
  * 实验平台:LZM
  ******************************************************************************
  */
#include "LedTask.h"
void vLedTask( void )
{ 
	/* 设备初始化 */
	LSS_LED_Init();    
    /* 进入死循环 */
	while(1)
	{   
        LSS_LED_Flash(&LedA, LedA.cycle); // 设备业务
        LOS_TaskDelay( 10 ); // 进入阻塞态
    }
}

开启调度

  /* 开启调度 */
  LOS_Start();

LOS_Start 函数源码

• 具体的源码分析可看源码篇
• 主要内容
  • 配置RTOS的节拍定时器
  • 启动调度

/*****************************************************************************
 Function    : LOS_Start
 Description : Task start function
 Input       : None
 Output      : None
 Return      : LOS_OK on success or error code on failure
 *****************************************************************************/
LITE_OS_SEC_TEXT_INIT UINT32 LOS_Start(VOID)
{
    UINT32 uwRet;
/* 判断是否使用专用定时器 */
#if (LOSCFG_BASE_CORE_TICK_HW_TIME == NO) // 不使用专门的定时器
    uwRet = osTickStart(); // 开启调度

    if (uwRet != LOS_OK)
    {
        PRINT_ERR("osTickStart error\n");
        return uwRet;
    }
#else // 使用专门的定时器
    extern int os_timer_init(void); 
    uwRet = os_timer_init(); // RTOS 配置的专用定时器
    if (uwRet != LOS_OK)
    {
        PRINT_ERR("os_timer_init error\n");
        return uwRet;
    }
#endif
    LOS_StartToRun(); // 启动调度，汇编
    return uwRet;
}

附件

任务错误码列表

序号	定义	实际数值	描述	参考解决方案
1	LOS_ERRNO_TSK_NO_MEMORY	0x03000200	内存空间不足	分配更大的内存分区
2	LOS_ERRNO_TSK_PTR_NULL	0x02000201	任务参数为空	检查任务参数
3	LOS_ERRNO_TSK_STKSZ_NOT_ALIGN	0x02000202	任务栈大小未对齐	对齐任务栈
4	LOS_ERRNO_TSK_PRIOR_ERROR	0x02000203	不正确的任务优先级	检查任务优先级
5	LOS_ERRNO_TSK_ENTRY_NULL	0x02000204	务入口函数为空	定义任务入口函数
6	LOS_ERRNO_TSK_NAME_EMPTY	0x02000205	任务名为空	设置任务名
7	LOS_ERRNO_TSK_STKSZ_TOO_SMALL	0x02000206	任务栈太小	扩大任务栈
8	LOS_ERRNO_TSK_ID_INVALID	0x02000207	无效的任务ID	检查任务ID
9	LOS_ERRNO_TSK_ALREADY_SUSPENDED	0x02000208	任务已经被挂起	等待这个任务被恢复后，再去尝试挂起这个任务
10	LOS_ERRNO_TSK_NOT_SUSPENDED	0x02000209	任务未被挂起	挂起这个任务
11	LOS_ERRNO_TSK_NOT_CREATED	0x0200020a	任务未被创建	创建这个任务
12	LOS_ERRNO_TSK_OPERATE_SWTMR	0x02000222	不允许操作软件定时器任务	用户不要试图去操作软件定时器任务的设置
13	LOS_ERRNO_TSK_MSG_NONZERO	0x0200020c	任务信息非零	暂不使用该错误码
14	LOS_ERRNO_TSK_DELAY_IN_INT	0x0300020d	中断期间，进行任务延时	等待退出中断后再进行延时操作
15	LOS_ERRNO_TSK_DELAY_IN_LOCK	0x0200020e	任务被锁的状态下，进行延时	等待解锁任务之后再进行延时操作
16	LOS_ERRNO_TSK_YIELD_INVALID_TASK	0x0200020f	将被排入行程的任务是无效的	检查这个任务
17	LOS_ERRNO_TSK_YIELD_NOT_ENOUGH_TASK	0x02000210	没有或者仅有一个可用任务能进行行程安排	增加任务数
18	LOS_ERRNO_TSK_TCB_UNAVAILABLE	0x02000211	没有空闲的任务控制块可用	增加任务控制块数量
19	LOS_ERRNO_TSK_HOOK_NOT_MATCH	0x02000212	任务的钩子函数不匹配	暂不使用该错误码
20	LOS_ERRNO_TSK_HOOK_IS_FULL	0x02000213	任务的钩子函数数量超过界限	暂不使用该错误码
21	LOS_ERRNO_TSK_OPERATE_IDLE	0x02000214	这是个IDLE任务	检查任务ID，不要试图操作IDLE任务
22	LOS_ERRNO_TSK_SUSPEND_LOCKED	0x03000215	将被挂起的任务处于被锁状态	等待任务解锁后再尝试挂起任务
23	LOS_ERRNO_TSK_FREE_STACK_FAILED	0x02000217	任务栈free失败	该错误码暂不使用
24	LOS_ERRNO_TSK_STKAREA_TOO_SMALL	0x02000218	任务栈区域太小	该错误码暂不使用
25	LOS_ERRNO_TSK_ACTIVE_FAILED	0x03000219	任务触发失败	创建一个IDLE任务后执行任务转换
26	LOS_ERRNO_TSK_CONFIG_TOO_MANY	0x0200021a	过多的任务配置项	该错误码暂不使用
27	LOS_ERRNO_TSK_CP_SAVE_AREA_NOT_ALIGN	0x0200021b	暂无	该错误码暂不使用
28	LOS_ERRNO_TSK_MSG_Q_TOO_MANY	0x0200021d	暂无	该错误码暂不使用
29	LOS_ERRNO_TSK_CP_SAVE_AREA_NULL	0x0200021e	暂无	该错误码暂不使用
30	LOS_ERRNO_TSK_SELF_DELETE_ERR	0x0200021f	暂无	该错误码暂不使用
31	LOS_ERRNO_TSK_STKSZ_TOO_LARGE	0x02000220	任务栈大小设置过大	减小任务栈大小
32	LOS_ERRNO_TSK_SUSPEND_SWTMR_NOT_ALLOWED	0x02000221	不允许挂起软件定时器任务	检查任务ID, 不要试图挂起软件定时器任务